醇胺溶液吸收法脫除火炬氣中酸性氣體的研究.pdf

1、火炬氣中的硫化氫會(huì)對(duì)其回收利用過(guò)程造成設(shè)備腐蝕、管道堵塞等非常不利的影響，因此火炬氣在回收利用前必須經(jīng)過(guò)脫硫處理。
　　 本文從火炬氣氣體處理量大、壓力較小、含有大量烴類(lèi)以及脫硫精度要求不是很高等工藝特點(diǎn)出發(fā)，在眾多工業(yè)脫硫方法中選擇醇胺溶劑吸收法脫除火炬氣中的硫化氫。采用實(shí)驗(yàn)與化工過(guò)程模擬計(jì)算相結(jié)合的方法研究醇胺溶液吸收火炬氣中的硫化氫和二氧化碳的特性(H2S和CO2的平衡吸收量和H2S/CO2的選擇性)，為工廠(chǎng)火炬氣脫硫過(guò)程

2、的工藝開(kāi)發(fā)和改進(jìn)提供一種簡(jiǎn)單、快速而準(zhǔn)確的溶劑評(píng)價(jià)方法，為火炬氣等工業(yè)尾氣的過(guò)程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果包括：
　　 1.通過(guò)平衡吸收實(shí)驗(yàn)，研究了2.15mol/L的乙醇胺(MEA)和N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液吸收火炬氣中H2S和CO2的特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　 (1)在室溫下，濃度為2.15mol/L的MEA和MDEA水溶液的酸氣負(fù)荷摩爾比分別為0.545和0.355，均能與文獻(xiàn)值相符；
　

3、　 (2)MDEA溶液具有在含有CO2的體系中選擇性吸收H2S的特點(diǎn)，并且對(duì)H2S/CO2選擇性隨著停留時(shí)間縮短而逐漸升高；而MEA沒(méi)有選擇性吸收H2S的特點(diǎn)。因此MDEA是選擇性脫除火炬氣中H2S的理想溶劑，而MEA則能夠有效的脫除所有酸性氣體；
　　 (3)減少停留時(shí)間，可以提高M(jìn)DEA溶液對(duì)H2S的選擇性，但是也會(huì)導(dǎo)致對(duì)H2S吸收率下降，即在相同條件下凈化氣中H2S的含量會(huì)升高。因此，應(yīng)在達(dá)到凈化要求的范圍內(nèi)縮短停留時(shí)間

4、，提高M(jìn)DEA溶液對(duì)H2S/CO2的選擇性。
　　 2.研究了醇胺溶液對(duì)酸性氣體H2S和CO2的吸收動(dòng)力學(xué)，有如下結(jié)果：
　　 (1)測(cè)定了20℃2.15mol/L的MEA溶液吸收純H2S和CO2的初始速率，它們分別為16.25×10-3mol·S-1·m-2和7.72×10-mol·-1·m-2；
　　 (2)測(cè)定了20℃時(shí)MDEA水溶液對(duì)H2S、CO2純氣體的初始吸收速率。H2S和CO2初始吸收速率分別為8.

5、31×10-3 mol·s-1·m-2和1.90×10-3 mol·s-1·m-2，兩者有較大的差別，即與MEA相比MDEA更適合于選擇性吸收H2S；
　　 (3)測(cè)定了20℃時(shí)MDEA水溶液對(duì)H2S和CO2混合氣的初始吸收速率。結(jié)果表明各組分的初始吸收速率與其分壓成線(xiàn)性關(guān)系。用下式計(jì)算MDEA溶液吸收H2S和CO2混合氣的速率：并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較，吻合良好。
　　 3.通過(guò)PROII環(huán)境中使用的AMSIM軟件

6、，選用Kent-Eisenberg方程為熱力學(xué)模型，對(duì)醇胺溶液脫硫過(guò)程進(jìn)行了模擬計(jì)算。首先，將本文實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果(酸氣負(fù)荷)用于煉油廠(chǎng)干氣和液化氣的MDEA法脫硫過(guò)程計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)際工廠(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，能夠吻合良好。表明，本文采用的實(shí)驗(yàn)方法及結(jié)果是可靠的，同樣過(guò)程模擬方法及選用的熱力學(xué)模型在處理火炬氣體系時(shí)也是合適的。其次，采用模擬計(jì)算的方法，研究了醇胺溶液吸收火炬氣中H2S和CO2的特性，結(jié)果表明：
　　 (1)2.15m

7、ol/L MEA溶液吸收火炬氣中H2S和CO2，富液中H2S和CO2的含量受停留時(shí)間的影響很小，且MEA對(duì)H2S和CO2都具有良好的吸收性能；減少停留時(shí)間將使得MEA對(duì)H2S和CO2的脫除率降低，在MEA脫除H2S和CO2的過(guò)程中應(yīng)確保較長(zhǎng)的停留時(shí)間，以達(dá)到凈化要求。
　　 (2)2.15mol/L MDEA溶液吸收火炬氣，在富液中H2S的含量高于CO2的含量，并且CO2的量隨著停留時(shí)間減少下降明顯，而H2S的量基本不變，即MD