天然气脱硫系统胺液深度净化研究

发布时间：2020-07-20 08:58

【摘要】：醇胺溶剂法是目前使用最普遍得天然气净化系统脱硫法,其中N-甲基二乙醇胺溶液(简称MDEA)溶液因脱硫效率高、热稳定性好且再生能耗低等优点而被广泛用作脱硫溶剂。MDEA溶液在长期使用中,杂质不断积累而发生降解发泡和劣化失效等造成脱硫效率显著下降、产品气质不合格等问题。本研究针对陕北某净化厂MDEA溶液严重劣化,生产过程中尚无快速准确的检测评价手段,缺乏深度脱除热稳定盐的净化措施,亟待解决有机杂质积累造成溶液脱酸能力降低等问题。故开展了MDEA溶液的深度净化研究,得到以下研究成果:(1)确立一套胺液中各类杂质定性分析和定量检测手段,以浊度、粘度、色度、p H、电导率以及固体悬浮物、热稳定盐、有机杂质等为对象综合考量胺液的劣化程度与失效原因,并通过自行设计的室内模拟脱酸装置评价胺液的深度净化效果。此外,采用HYSYS软件模拟脱硫系统,结合室内脱酸与现场生产实际建立了MDEA溶液室内脱酸能力与工业产品气质之间的模型关联式,从而构建实验结果与工业参数的桥梁。(2)在单一阴离子交换树脂发的基础上提出两性离子交换树脂法深度净化胺液的新方法,制备了一种强碱弱酸型PS-3两性树脂,并对其进行孔结构及表面积、交换容量和红外光谱等表征。利用该树脂开展吸附实验研究了其对胺液中热稳定盐离子的等温吸附特性和吸附选择性,并以Fe3+和C2O42-为对象研究其在PS-3树脂是上的吸附热力学及吸附动力学。结果表明PS-3树脂具有较大的吸附容量和良好的离子吸附性能,等温吸附规律符合Langmuir模型,并对高价离子和有机酸根离子具有较高选择性。吸附动力学及热力学表明PS-3树脂上的离子吸附是以外扩散为控制步骤且混乱度减小的放热自发过程,其吸附动力学行为符合Lagergren拟二级模型。(3)采用减压蒸馏法深度净化劣化胺液,着重探究系统真空度、加热温度以及蒸馏时间对MDEA回收率的影响规律,并通过响应面分析法优化得到MDEA回收率影响大小顺序为依次为蒸馏时间加热温度系统真空度。其最佳条件为加热温度为150℃,系统真空度为90.3 k Pa,蒸馏时间为17.31 min,模型预测的MDEA回收率为94.72 wt%。在该条件下处理的MDEA溶液,其外观大幅改善,试验回收率与预测值接近。此外,开展了基于Aspen Plus的减压蒸馏模拟,分别以DSTWU模块和Rad Frac模块设计和验证室内实验,结果表明减压蒸馏模拟在处理大批量的胺液时也具有一定可靠性。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE646
【图文】：

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