当前位置：文档之家 › MDEA溶液脱碳性能的综合评价_张旭[1]

MDEA溶液脱碳性能的综合评价_张旭[1]

  • 格式：pdf
  • 大小：177.23 KB
  • 文档页数：5

MDEA溶液脱碳性能的综合评价

张 旭 刘 懿 吴勇强 张成芳(华东理工大学化学工艺研究所 上海 200237)

摘要 建立了实验室工业模拟脱碳装置,在接近工业条件下对脱碳溶液进行综合评价,表明MDEA水溶液的浓度在3.0kmol/m3时脱碳效果最佳。在相同实验条件以及相同的溶液配比浓度条件下,研究比较添加了不同活化剂的MDEA溶液的综合脱碳性能,获得了各活化剂的相对活性次序为哌嗪>二乙醇胺>哌啶。关键词 MDEA 脱碳 综合评价

活化MDEA脱碳技术具有溶液稳定性好、能耗低、无毒、易于操作等优点而被广泛应用于氨厂脱碳工艺过程。自BASF公司开发了哌嗪(PZ)活化MDEA[1]脱碳技术以来,在世界范围内又开发了多种活化剂,如MEA、DEA、TEA、HMDA等,国内外学者对这些活化MDEA溶液的性能已经作了大量的研究工作。Spears等人对MDEA和二乙醇胺(DEA)的混合溶液进行了研究,认为脱碳溶液的最佳浓度以及胺的配比关系与吸收压力、酸性气体的进料浓度、操作温度、气体分离要求等因素有关[2]。Seo等人研究了哌嗪活化MDEA水溶液对CO2吸收的速率,结果表明哌嗪对MDEA的摩尔分率是影响反应速率的关键因素[3]。Xu等人利用圆盘塔研究了哌嗪含量以及吸收温度对MDEA溶液吸收速率的影响规律,并获得了活化MDEA溶液吸收的动力学方程[4]。随后,他们利用实验室填料塔研究了哌嗪活化MDEA溶液的解吸速率,发现哌嗪活化MDEA溶液吸收CO2的动力学方程也可以很好地用于描述解吸过程[5]。苑元等利用搅拌釜式反应器分别在吸收和解吸条件下就哌嗪、DEA对MDEA溶液的活性行为进行了比较研究[6],发现在传统的三胺溶液中添加少量的哌嗪和DEA可以明显提高其对CO2的吸收和解吸速率,但是无法确定活化MDEA溶液的综合脱碳特性。由于工业生产中吸收与解吸过程是联系在一起的,而传统的研究方法是将溶剂的吸收与解吸分开来孤立进行研究的,因此很难反映出脱碳溶剂的综合性能。本研究建立了1套模拟工业脱碳过程的实验室装置,可对不同的脱碳溶液的吸收和解吸性能进行综合评价,用于确定脱碳溶液的适宜浓度以及筛选性能良好的活化剂。

1 实验流程实验室模拟工业脱碳装置流程见图1。纯度为99%的CO2从加压吸收塔底进入,与从塔顶逆流而下的吸收液接触而实现吸收过程。为了避免惰性气体在吸收塔内的累积,吸收后的CO2以一定的速率从塔顶放出。吸收富液从塔底排出,经过闪蒸阀后进入常压解吸塔,在一定的再沸器加热功率下进行解吸。贫液用计量泵以一定的流量送回吸收塔循环进行吸收过程,解吸出的CO2气体计量后放空。当整个装置稳定运行一段时间后(至少6h),贫液和富液的转化度不再随时间而变,利用对贫液和富液的分析结果以及系统中CO2的再生量,可以综合评价该溶液的综合特性。此时,吸收速率就等于解吸速率,也等于系统脱除CO2的速率。

图1 实验室模拟工业脱碳装置流程图1.CO2钢瓶 2.吸收塔 3.泵 4.缓冲罐5.再沸器 6.湿式流量计 7.压力表 8.闪蒸阀9.再生塔 10.冷凝器经实验跟踪测定,整个实验过程溶液的浓度几乎不变。实验室模拟装置包括1个加压绝热吸收塔和25第28卷 化肥工业 第3期1个常压绝热再生塔,在接近工业条件下对脱碳溶液吸收性能进行综合评价。绝热实现是通过在塔外添加温度补偿,以弥补塔热损失。实验吸收塔由不锈钢管制成,内径25mm,高1200mm,内装4mm的磁制拉西环,充填高度722mm;实验再生塔是一内径为39mm、高1200mm的玻璃塔,塔内同样填充了磁制拉西环,充填高度800mm。

2 吸收溶液的评价标准实验室模拟装置在接近工业条件下,综合CO2的吸收和再生性能对脱碳溶液进行评估。其评价标准如下:(1)脱碳溶液的吸收特性可通过富液中CO2的增量m2-m1来判定,差值越大,吸收性能越好。当m1比m2小得多时,溶液的吸收特性可以直接通过m2来判断。(2)脱碳溶液的再生特性可以通过贫液中的CO2含量m1来确定,m1越小,溶液的再生能力越强。(3)脱碳溶液的综合特性可以通过溶剂吸收CO2或解吸CO2的速率来确定,吸收或再生的CO2的速率越大,溶剂的综合脱碳性能就越好。根据物料衡算,该速率可表示为N=L(m2-m1)。根据实验结果可知,本装置的绝热情况良好,实验的重复性误差小于2%。实验过程中溶液转化度采用化学分析方法来确定。

3 实验条件的确定本研究取吸收塔入口温度为60e,与工业吸收塔入口温度相接近。在实验过程中,吸收液的循环量定为0.95@10-3m3/h。在工业吸收塔中,CO2的分压在塔底为0.5MPa,塔顶为0.003MPa,其算术平均值为0.25MPa,并且工业过程中气侧传质阻力可以忽略。由于本研究着眼于比较不同吸收溶液的相对化学活性,为了将过程简化,用纯CO2取代混合气。吸收是在工业塔内CO2平均分压下进行,取0.2MPa和0.3MPa两个压力下操作。再沸器的恒定加热功率为100W。闪蒸温度按吸收塔的出口温度来调整。

4 实验结果及讨论4.1 MDEA溶液的最佳浓度实验室模拟装置中对不同浓度的MDEA水溶液进行综合评价,评价结果列于表1。从表1可知,富液中的CO2含量m2-m1随着MDEA浓度的提高先增后降。当MDEA水溶液的浓度为3.0kmol/m3时,富液中的CO2含量最大。吸收过程表1 不同浓度MDEA水溶液综合评价结果P(MPa)CMDEA(kmol/m3)m1(kmol/m3)A1(kmol/kmol)m2(kmol/m3)A2(kmol/kmol)m2-m1(mol/m3)N(@10-3,kmol/h)1.5210.05120.03410.7420.4950.6910.6561.7550.05350.03050.7980.4550.7450.7072.0040.05470.02740.8890.4450.8340.7930.22.4950.05710.02290.9690.3880.9120.8662.9930.04290.01431.1390.3811.0961.0423.4010.04100.01211.0250.3010.9840.9353.8040.03960.01041.0120.2660.9720.9244.2220.03450.00820.9930.2350.9590.9111.5040.06810.04541.1090.7391.0410.9891.7610.07030.03991.1270.6401.0571.0042.0130.07470.03741.1690.5851.0941.0390.32.5070.08170.03261.3340.5321.2521.1893.0080.06290.02091.4320.4761.3691.3013.3970.05280.01551.3380.3941.2851.2213.8020.05040.01331.3340.3511.2841.2194.2390.04790.01131.3110.3091.2631.19926第28卷 化肥工业 第3期中其吸收速率是由溶解度系数、液相的分子扩散系数以及MDEA的浓度所决定。前项由数据将随着MDEA溶液浓度的增加而降低,而MDEA与CO2的反应速率常数却随着MDEA的浓度的增加而增加。正是由于存在这样一对相反的作用效果得到了MDEA水溶液吸收CO2的最佳浓度为3.0kmol/m3。由表1可知,对于再生过程,当溶液浓度大于2.5kmol/m3时,贫液中的CO2量m1随着MDEA溶液浓度的增加而降低。这主要是由于MDEA不能与CO2直接反应,而是通过碱催化促进CO2的水解,CO2在较高MDEA浓度下更易于解吸。综合评价指标N随着MDEA溶液浓度的增加先增后降,可以得到MDEA水溶液的最佳脱碳浓度为3.0kmol/m3。4.2 MDEA溶液活化剂的评价由于MDEA是叔胺,不能直接与CO2反应,只是促进CO2的水解,因此MDEA水溶液的吸收速率较小,但溶液的解吸能耗却很低。加入少量的活化剂可以使溶液的吸收速率大大增加,同时又保留MDEA溶液解吸能耗低的特性。因此选择性能优良的活化剂具有重要的意义。本研究选择哌嗪(PZ)、二乙醇胺(DEA)、哌啶(PD)作为活化剂,在保持溶液总胺浓度为3.0kmol/m3的条件下,对活化剂质量百分含量均为3%的MDEA水溶液的脱碳性能进行综合比较。评价结果示于表2。综合MDEA水溶液的吸收和解吸性能,活化剂脱碳性能的相对次序为PZ>DEA>PD。徐国文[4]曾对PZ活化MDEA水溶液的脱碳机理作过深入研究:PZ是作为均匀活化剂在MDEA水溶液中可与CO2发生拟一级可逆反应,并且PZ与MDEA之间互相传递CO2,因此它是一种性能优良的活化剂。由表2可知,PD的吸收速率常数较大,吸收速率快,但碱性很强,溶液的解吸性能较差。实验结果中m1、m2均较大,而N值却很差,不适宜工业应用。表2 不同活化剂综合评价结果P(MPa)活化剂m1(kmol/m3)A1(kmol/kmol)m2(kmol/m3)A2(kmol/kmol)m2-m1(kmol/m3)N(@10-3,kmol/h)-0.0430.01431.1340.3781.0911.0360.2PZ0.1070.03581.4190.4731.3121.246DEA0.1040.03461.2780.4261.1741.116PD0.2990.09951.4380.4791.1391.082-0.0630.02101.4320.4771.3691.3010.3PZ0.1990.06631.8360.6121.6371.556DEA0.1870.06231.7280.5761.5411.464PD0.3890.12901.8570.6191.4681.394

5 结论(1)本研究所建立的实验室模拟脱碳装置可以在接近工业条件下,综合评价脱碳溶液的脱碳特性。(2)MDEA水溶液的最佳浓度为3.0kmol/m3。(3)不同活化剂的综合脱碳活化性能次序为哌嗪>二乙醇胺>哌啶。符号说明:CMDEA)))MDEA溶液的浓度,kmol/m3;L)))循环吸收液的流量,m3/h;m1)))贫液中CO2含量,kmol/m3;m2)))富液中CO2的含量,kmol/m3;N)))CO2吸收速率,kmol/h;P)))绝对压力,MPa;A1)))贫液转化度,kmolCO2/kmol;A2)))富液转化度,kmolCO2/kmol。参考文献1ApplM,WagnerU,HenriciHJ,KuessnerK,VoldamerK,FuerstE.RemovalofCO2and/orH2Sand/orCOSfromGasesContainingtheseConstituents.U.S.Patent,4,336,233.19822SpearsML,HaganKM,BullinJA,MichalikCJ.ConvertingtoDEA/MDEAMixupsSweeteningCapacity.Oil&GasJournal.1996,94(33):63~663SeoDJ,HongWH.EffectofPiperazineontheReactionRateofCarbonDioxideinAqueousN-MethyldiethanolamineSolutions.HwahakKonghak,1999,37(4):593~597(下转第32页)27第28卷 化肥工业 第3期

合集下载

MDEA脱碳系统生产中的问题及解决措施

MDEA脱碳系统生产中的问题及解决措施

化工设计通讯 合成氨与尿素 第45卷第3期Chemical Engineering Design Communications Ammonia and Urea 2019年3 月

MDEA脱碳系统生产中的问题及解决措施

夸 i*

(中国石油乌鲁木齐石化分公司，新疆乌鲁木齐830019 )

摘 要：在合成氨的生产过程中，脱碳是一个十分重要的工序，通过脱碳工序，能够将前端工艺气中的二氧化碳成分进行 脱除，提高气体的清洁性，因此对于整个合成氨生产系统来说，脱碳工艺的质量会对生产系统的运行产生直接的影响。在脱

碳工艺当中，MDEA法是当前应用范围最为广泛的脱碳工艺，这种方法具有诸多优点，但是对于设备的要求较高。因此针对 MDEA法脱碳工艺当中的生产装置运行情况展开研究，主要阐述了生产系统运行过程中存在的问题并提出解决措施。关键词：MDEA法脱碳；生产系统；问题；解决措施中图分类号：TQ113.264 文献标志码：B 文章编号：1003,490 (2019) 03-0005-02

Probe into Problems and Optimization in Production of

MDEA Decarbonization System

Li Yu

Abstract : In the production process of synthetic ammonia, decarbonization is a very important process.Through the decarbon ization process, the carbon dioxide component in the front-end process gas can be removed and the cleanliness of the gas can be improved.Therefore, the quality of the decarbonization process will have a direct impact on the operation of the production system for the whole synthetic ammonia production system.Among the decarbonization processes, MDEA process is the most widely used one at present.This method has many advantages, but it requires higher equipment.Therefore, this paper studies the operation of production units in MDEA decarbonization process> mainly expounds the problems existing in the operation of production system and the solutions.Key words : MDEA process decarbonization production system ； problem ； solving measure

活化MDEA脱碳溶剂研究

活化MDEA脱碳溶剂研究

・１４・全同气体净化信息站２０１０年技术交流会论文集

活化ＭＤＥＡ脱碳溶剂研究

彭修军，温崇荣，朱雯钊

（中国石油西南油气田分公司天然气研究院，四川成都６１０２１３）

摘要：简述了当前天然气脱碳技术的现状，根据活化ＭＤＥＡ脱碳反应机理，以一定浓度的ＭＤＥＡ（甲基二乙醇胺）水溶液为基础，选择ｒ数种活化剂，进行了活化ＭＤＥＡ溶剂配方研究工作，通过比选实验，最终形成了三种具有不同ＣＯ：负荷的活化ＭＤＥＡ脱碳溶剂，而后在不同气质条件下应用考察证明：形成的活化ＭＤＥＡ配方溶剂具有优良的脱碳性能，能够满足不同程度的脱碳需求。脱碳效果优于混合胺（ＭＤＥＡ＋ＭＥＡ）溶剂。关键词：活化ＭＤＥＡ；Ｃ０２脱除；深度脱碳；混合胺

天然气中ＣＯ：的脱除技术有多种，例如：膜分离、溶剂法、变压吸附、分子筛等，但目前仍以溶剂法

应用最为广泛。这其中又尤以２０世纪７０年代德国

ＢＡＳＦ公司开发的哌嗪活化ＭＤＥＡ技术和９０年代广泛应用的以ＭＥＡ（乙醇胺）、ＤＥＡ（二乙醇胺）与

ＭＤＥＡ复配的混合胺技术为代表。这２种技术都具

有各自的特点：ＢＡＳＦ的活化ＭＤＥＡ技术是一个低

能耗工艺，主要适用于原料气中不含Ｈ：Ｓ（或其含量

很低）而需要大量脱除ＣＯ：的情况；而混合胺技术

则是利用ＭＥＡ或ＤＥＡ这类伯、仲胺与ＣＯ：的反应速率快的特性，在保留ＭＤＥＡ稳定性好、负荷高等

优点的同时，提高了溶剂脱除ＣＯ：的能力，缓解了原ＭＥＡ或ＤＥＡ溶液的腐蚀变质情况，主要用于天

然气脱硫脱碳。但这２种技术在应用中普遍存在以

下几个问题：

ａ）活化剂沸点较低，蒸汽分压高，净化气及再

生酸气中易夹带活化剂，故损失较大。

ｂ）活化剂使用浓度过高时，易导致塔内件及管线腐蚀。

Ｃ）与ＣＯ：或ＣＯＳ反应的产物难以再生，造成溶剂的降解变质以及再生能耗的增加。

ｄ）当处理的气体中Ｈ：Ｓ或有机硫含量较高时，

往往不容易使之达到总硫小于或等于２００ｍｇ／ｍ３的净化要求。

为满足未来低碳经济社会发展的需要，更好地

应对天然气开采过程中复杂气质的净化需求，保障

mdea脱碳工艺流程

mdea脱碳工艺流程

mdea脱碳工艺流程

下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!

并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!

Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I

hope that after you download them,they can help yousolve practical

problems. The document can be customized andmodified after

downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank

you!

In addition, our shop provides you with various types ofpractical

materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence

excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work

summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to

know different data formats andwriting methods,please pay attention!

MDEA 脱碳工艺流程是一种常用的气体净化技术，用于去除气体中的二氧化碳（CO2）。以下是 MDEA 脱碳工艺流程的详细描述： 1. 原料气预处理：

MDEA脱碳

MDEA脱碳

脱碳工段作业指导书

1.目的： 规范岗位人员的操作方法、提高岗位人员的操作水平。

2..范围：

本规程适用于甲醇厂二期脱碳岗位。

3.职责：

3.1认真操作执行各项工艺指标。

3.2在操作中做到各设备的保养和维护。

3.3遇到不正常情况做到及时准确处理解决，解决不了的及时上报。

4.技术规程及操作

MDEA水溶液（贫液）吸收来自变脱工段水煤气中所含的二氧化碳气 体，使水煤气中的二氧化碳得到大部分脱除。吸收二氧化碳后的MDEA水溶液（富液）经过加热、减压在再生塔中得到汽提、再生，经再生后的贫液冷却换热后循环使用 。

MDEA物化性质及脱碳原理

MDEA学名N-甲基二乙醇胺（纯度99%），为无色或微黄色粘性液体，分子式：CH3N(CH2CH2OH)2,沸点246~249℃/760mmHg；比重1.0425g/ml（20℃）；冰点-21℃（纯度99%）；粘度101Cp（20℃）；易与水、乙醇、乙醚等混溶。

MDEA水溶液属于有机碱溶液，在水中呈弱碱性；遇酸性二氧化碳气体将发生酸碱中和反应，同时在较高压力下，二氧化碳气体有较高的物理溶解性；所以整个吸收过程属于物理、化学吸收过程。

吸收二氧化碳后的MDEA富液进入再生塔顶部减压闪蒸，半贫液在塔底加热分解使二氧化碳彻底释放，同时塔底气体上升的过程中对塔顶的富液形成二次气提的功效；所以整个再生过程也属于物理、化学再生过程。 改良N甲基二乙醇胺法脱碳是MDEA的水溶液添加少量的活化剂形成的。

该法的吸收和再生过程可用一个反应式表示：

R2CH3N+CO2+H2O==R2CH3NH+.HCO3- （1）

这是一个可逆放热反应，实际过程是分步进行的，即：

CO2+H2O==H2CO3 （2）

H2CO3==H++HCO3- （3）