基于MDEA脱碳脱硫的工艺参数分析

杜文文 涂金华

摘要：MDEA 脱碳脱硫广泛用于酸性气田天然气净化，本文着重分析 MDEA 脱碳脱硫工艺中重点参数的确定，通过 HYSYS 及 PROMAX 模拟并进行分析，总结 MDEA 工艺参数变化规律。

关键词：MDEA；脱碳脱硫工艺参数

1、MDEA 脱碳脱硫概况

醇胺法是目前最常用的天然气脱硫脱碳方法，据统计，20世纪90 年代美国采用化学溶剂法脱硫脱碳装置处理量占总处理量72%，其中绝大多数是醇胺法。醇胺法分为：伯醇胺-MEA、DGA；仲醇胺-DEA、DIPA；叔醇胺-MDEA。

MDEA具有选择性脱硫、与酸气反应热较小、再生能耗小、不易降解不易挥发的优点，因此MDEA逐渐成为脱硫脱碳的主流。

2.2 贫液温度设定

从再生塔出来的贫液，经过贫富液换热器再经过空冷器，降温达到一个合理的温度，一般30～50℃。通过改变贫液的进料温度：38℃-48℃，来对比H2S和CO2含量。

从上图中可以看出，H2S随温度升高而升高，CO2随温度的升高而减小，超过47℃后又升高。

对于MDEA来说吸塔内温度吸收H2S和CO2主要有两个方面：①溶液黏度随温度变化，温度过低会使溶液黏度增加，易出现拦液，从而影响传质速率；②MDEA与H2S反应是瞬时反应，温度主要是影响H2S 在溶液的平衡溶解度而不是反应速率；但是，CO2不同，它与MDEA 反应较慢，故温度升高是加快其反应速率。不过在47℃以后CO2含量又增高，说明温度过高，降低平衡溶解度的作用已大过了加快反应速率的影响。除此之外，还可以得出如果选择性吸收H2S时，宜用较低的温度，当然前面有提到，为了防止烃类冷凝，温度不宜过低（高于进料气烃露点5℃）。

2.3 MDEA 循环量设定

MDEA溶液的循环量是一个非常重要的因素，影响净化结果和操作及运营成本的首要因素，也是最容易调节的一个参数。一般来说原料气的气量都维持不变，胺液循环量变化，则气液比相应的变化。在确定胺液循环量时，除了经验估计外，必须利用酸气的热力学平衡溶解度来较准确的估算[1]：①选择合适的醇胺溶液和浓度；②计算酸性的分压；③估算富液温度；④查表得到H2S、CO2等酸气的溶解度；⑤ 考虑动力学，H2S、CO2的富液中溶解度为平衡溶解度70～80%，减去贫液中的酸气负荷，得出富液净酸气负荷；⑥原料气中酸气的摩尔流量除以净酸气负荷得到醇胺的摩尔流量，得出胺液的摩尔流量；⑦根据胺液浓度，计算出溶液循环量。

通过改变胺液循环量来，分析净化气H2S、CO2变化情况。原料气量不变，将胺液循环量从38m3/h逐步提升到50m3/h，比较净化气中H2S与CO2的含量。

从上图中，可以看到随着胺液循环量的增大，吸收酸气的量越多， 净化气中酸气含量越低，不过越往后曲线越趋于平缓。虽然循环量增加能改善吸收，不过循环量增加意味成本的增加，而且MDEA是较贵 的醇胺，使用时必须考虑降低其循环量。

2.4 MDEA 溶液浓度设定

MDEA溶液的浓度也是一个较好调节的因素。维持循环量为44m3/h，原料气134万m3/d，贫液进料温度43℃，将MDEA浓度，从35wt%逐步提升至50wt%，分析其净化气结果。

随着MDEA浓度增大，H2S和CO2的含量都是先降低后增大，不过相比H2S，CO2的“反弹”更强烈。浓度过大，溶液容易发泡；黏度过大影响液体流动，而且导致的液膜阻力变化对CO2的吸收影响更加显著。限制溶液浓度提高的因素有：腐蝕性、机械损失、黏度等，高浓度也导致塔底富液温度高而影响H2S负荷等。当然通常MDEA的浓度维持在30wt%～50wt%。

3、结语

MDEA 脱碳脱硫工艺以其良好的吸收性、选择性、高效性，在天然气的净化工业越发显得重要，占据良好的市场结构及工业应用。

参考文献：

[1] 王开岳主编.天然气净化工艺.北京：石油工业出版社，2005.

[2] 王隆祥等.MDEA选择性脱硫技术在川东天然气净化总厂的应用.石油天然气化工，23（4），P201-204.

[3] 王遇冬王登海.MDEA配方溶液在天然气脱硫脱碳中的选用. 石油天然气化工，32（5），P291-294.2003.

[4] 徐文渊，蒋长安主编.天然气利用手册（第二版）.北京：中国石化出版社，2006。