石油与天然气化工 ＣＨＥＭｌＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ０Ｆ ＯＩＬ＆ＧＡＳ ２９７ 混合胺法深度脱碳的工艺参数模拟优化 孙 恒 舒 丹 马文华 李兆慈 （中国石油大学（北京）城市油气输配技术北京市重点实验室） 摘 要 采用Ｋ—Ｅ模型对混合胺法深度脱碳的工艺流程进行了模拟，并以净化效果和塔顶 排放气体的损耗为约束条件，以再沸器的加热功率为目标函数，在给定吸收塔和再生塔基本参数条 件下，对回流比、再沸比及胺液配比进行了优化。因为加热功率最小点处于极限酸气负荷附近，此 时再减少胺液循环量会使加热功率急剧增加，因而设计时应留有足够余量，但可以此作为胺液配比 优化的依据，根据模拟结果，在ＤＥＡ含量为１０ ～１３ （质量分数）时净化效果最佳。 关键词 混合胺 脱碳 配比 模拟 ＤｏＩ：１０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１００７—３４２６．２０１０．０４．００８ 醇胺法是天然气脱除酸性气体的主导工艺之 液的再生。贫胺液至贫／富胺液换热器回收热量，再 一，具有操作压力的影响小、工艺成熟等优点 ］。 经过空冷器冷却进入吸收塔，完成整个循环。 随着人们对节能减排的重视，以ＭＤＥＡ法为代表的 选择性脱硫工艺发展很快。但在天然气液化等场 合，不仅脱硫要求高，而且要求深度脱碳。将 ＭＤＥＡ能耗低与ＤＥＡ对ＣＯ 净化效果好的优点 相结合的混合胺法得到人们重视，并在中海油珠海 ＬＮＧ项目中得到成功应用［３ ］。醇胺法脱硫及 ＭＤＥＡ的选择性脱硫工艺己经非常成熟ｌｌ２ ，但 混合胺法用于深度脱碳时工艺参数及胺液配比应如 何选择，目前尚未见公开报道。本文利用ＨＹＳＹＳ 对混合胺法深度脱碳进行了模拟和工艺参数优化， 所得结果对类似项目的建设有一定的指导意义。 １工艺流程概述 ２参数优化的方法 一种典型的混合胺法深度脱碳的工艺流程如图 １所示。原料天然气进入ＭＤＥＡ吸收塔下部与混 在此工艺流程中，影响能耗与净化效果的工艺 合胺溶液接触，ＣＯ。被胺液吸收，净化后的天然气 参数主要有：吸收塔和再生塔的理论塔板数、再生塔 从塔顶流出。吸收了大量ＣＯ。的富ＭＤＥＡ溶液经 压力、再生塔回流比、再沸比、胺液循环量以及胺液 节流、闪蒸后，进入贫／富胺液换热器加热到１０４。Ｃ， 中ＤＥＡ和ＭＤＥＡ的比例。对于给定的脱碳系统， 再从中上部进入ＭＤＥＡ再生塔。塔底再沸器将胺 可以认为吸收塔和再生塔的质交换能力是给定的， 液加热至１２２℃使胺溶液沸腾、蒸发，从而实现富胺 本文各取为５块理论塔板。由于再生塔压力越低， ＊基金项目：２００８年度“高等学校博士学科点专项科研基金”新教师课题“新型ＭＲＣ一低温分馏法含氧煤层气液化工艺研究”（编号 ２００８０４２５１００６）支持。 石油与天然气化工 ２９９ ＣＨＥＭｌＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲｌＮＧ ０Ｆ ０ＩＬ＆ＧＡＳ 和安全性间取得良好的平衡。此外这一计算结果还 可以作为胺液配比优化的依据。 比较不同配比胺液的净化效果可以看出，胺液 中ＤＥＡ含量越高，则所需胺液循环量越小，在吸收 （１）开始时随着胺液循环量减少，达到相同净 化效果所需的加热功率不断减少，但在接近其极限 酸气负荷时，再减少胺液循环量加热功率会急剧上 升。 塔中所能达到的酸气负荷越大，这是因为ＤＥＡ对 ＣＯ 的吸收效果要远好于ＭＤＥＡ。但是相同胺液 循环量下ＤＥＡ的功耗比ＭＤＥＡ大，而且考虑到腐 （２）考虑到脱碳装置运行的稳定性，实际装置 不应在最小加热功率的工况点运行，但可以据此确 定装置设计的裕量，也可以此为依据对胺液配比进 蚀，ＤＥＡ溶液中的胺浓度要低于ＭＤＥＡ。在这两 方面因素的综合作用下，随胺溶液中ＤＥＡ含量的 增加，极限状况下的加热功率先减少而后上升，如图 ５所示。当胺液中ＤＥＡ含量在１Ｏ ～１３ （质量 分数）时，总的功耗最小。因此可以认为采用这样的 胺液配比，净化ＣＯ 的综合效果最佳。此外ＤＥＡ 含量的增加有利于脱碳纯度的增加，而ＭＤＥＡ含量 的增加有利于低脱碳要求时减少加热功率。 ４结 论 本文采用ＨＹＳＹＳ对混合胺法深度脱碳进行了 模拟和优化研究，得到如下结论： 行模拟优化。 （３）当胺液中ＤＥＡ含量在１０％～１３％（质量 分数）时，达到相同深度脱碳效果时所需的加热功率 最小。 参考文献 １陈赓良．醇胺法脱硫脱碳工艺的回顾与展望［Ｊ］．石油与天然气化 工，２００３，３２（３）：１３４—１３８ ２常宏岗．胺法选择性脱硫工艺评述Ｉ－Ｊ］．天然气工业，１９９５，１５（６）： ６１～６５ ３曾树兵，陈文峰，郭 洲，张春娥．ＭＤＥＡ混合胺法脱碳在珠海天 然气液化项目中的应用ＥＪ］．石油与天然气化工，２００７，３６（６）：４８５ —４８７ ４陈文峰，曾树兵，郭 洲．天然气混合胺法深度脱碳工艺中吸收塔 型的选取［Ｊ］．石油工程建设，２００８，３４（６）：７—１Ｏ ５周永阳．胺法脱硫填料塔操作的影响因素分析［Ｊ］．石油与天然气 化工（增刊），２００８：１３４～１３６ ６朱迎新，王淑娟，赵博，陈昌和．胺法脱碳系统模拟及吸收剂的选 择ＥＪ］．清华大学学报（自然科学版），２００９，４９（１１）：１８２２—１８２５ ７陈赓良．醇胺法工艺模型化研究进展评述［Ｊ］．天然气与石油， ２００４，２２（４）：４４ ４８ ８颜廷昭．醇胺法天然气净化过程的腐蚀与防护［Ｊ］．石油化工腐蚀 与防护，１９９９，１６（４）：１５—１６ 收稿日期：２０１０—０１—１４ 编 辑：杨 兰
