用MDEA—DETA复合溶液脱除油田伴生气中CO2*

王丽萍 赵会军 陆胤君 陆诗建

1常州大学石油工程学院 2中国石化石油工程设计有限公司

在胜利油田二氧化碳（CO2）驱采油过程中，CO2被注入地下后，约有50%~60%被永久封存于地下，剩余的40%~50%则随着油田伴生气返回地面[1-2]。高含CO2的油田伴生气使得站场的加热炉无法点燃，因此这部分油田伴生气必须进行脱碳处理[3-4]。

在文献调研的基础上，以胜利油田纯梁采油厂某区块的二氧化碳驱采油现状为研究背景，结合生产现场油田伴生气的气体组成，配制CO2体积分数比例为1∶9的伴生气，进行MDEA（N—甲基二乙醇胺）与DETA（二乙烯三胺）复合溶液脱除油田伴生气中CO2的正交实验研究。

1 实验部分

1.1 实验装置与流程

实验装置结构见图1。

图1 实验装置结构

本实验模拟现场天然气CO2体积分数比例为1∶9。具体的实验流程：①吸收实验：CO2与CH4经过气体混合缓冲罐之后进入电加热水浴锅，预热至设定温度，经过脱水、计量后进入高压搅拌反应釜后与复合溶液进行反应，未反应的气体最终进入耐压气体罐。当两流量计瞬时示数差小于1 L/min时，表明贫液已吸收饱和，即可停止吸收实验，进行再生实验研究。②再生实验：首先关闭高压反应釜进口，并对其进行电加热，反应釜内的饱和溶液发生再生反应，析出CO2气体，经过冷凝、气液分离、干燥后进入流量计，计量CO2再生量。当两流量计瞬时示数差小于1 L/min时，表明富液已完全解吸，即可停止再生实验。待溶液冷却后，再次进行下一种试剂的吸收实验。

1.2 实验方案

为研究MDEA—DETA复合液脱除伴生气中CO2影响因素的比重，本文采用正交实验方案设计。选取复配溶液脱除CO2的吸收实验中的4个影响因素进行研究，分别为温度、压力、浓度比、反应釜搅拌器转速，实验条件设定见表1。而再生实验中的影响因素为温度和转速两个，因此，每个水平因素设计表可以得到9个实验组。实验条件设定见表2。

表1 二元复配溶液吸收CO2实验因素水平

表2 再生实验因素水平

2 实验结果及分析

2.1 吸收实验

MDETA—DETA复合溶液吸收实验结果见表3。

表3 MDEA与DETA复合溶液吸收CO2实验结果

对以上实验数据进行正交实验结果分析，分析结果见表4。

2.2 再生实验

MDETA—DETA复合溶液再生实验结果见表5。

3 结论

（1）在吸收实验中，以吸收量为分析目标时，影响因素的次序依次为压力、转速、浓度配比、温度。以吸收速率为分析目标时，影响因素的次序依次为压力、转速、温度、浓度配比。这样的次序结果表明在使用MDEA+DETA的配方溶剂过程中应该重点分析吸收设备性能对目标值的影响，以便得到最佳的工艺参数值。

表4 MDEA—DETA复合溶液吸收CO2实验结果分析

表5 MDEA与DETA复合溶液再生实验结果

（2）从吸收量和吸收速率的优化组合来看，以本组实验为基础进行分析，使用该复合溶液的最佳工艺参数为45℃，1.5 MPa，浓度配比为0.25∶0.15，反应釜搅拌转速为700 r/min。

（3）MDEA+DETA复配后的富液再生率与转速、温度的变化关系并不明显，一直保持在96%以上，这说明该富液易分解；从能耗和再生速率的角度出发，复合溶液的再生条件为：再生温度104℃，反应釜搅拌速率为400 r/min。

[1]费维扬，艾宁，陈健．温室气体CO2的捕集和分离[J]．化工进展，2005，24（1）：1-4.

[2]杨向平，陆诗建．回收烟气中二氧化碳用于强化采油技术进展及可行性研究[J]．现代化工，2009，29（11）：24-26.

[3]李清方，陆诗建，张建，等．MEA—AMP二元复配溶液吸收烟气中二氧化碳实验研究[J]．精细石油化工，2010，27（5）：1-5.

[4]杨向平，陆诗建，高仲峰，等．基于电位法和酸碱度法的醇胺溶液吸收二氧化碳[J]．中国石油大学学报，2010，34（2）:140-144.