當前,沼氣的利用仍然以低品位的直燃熱為主。在化石能源日趨枯竭的威脅和全球氣候變化的影響下,人們開始探索沼氣的中高端利用途徑,凈化提純后的沼氣可用作管道天然氣或用作汽車燃料。沼氣中的CO_2含量高達30～40v/v%,經(jīng)過凈化CO_2含量需達到3v/v%以下才能滿足車用天然氣的標準。本文對各種脫碳方法進行比較,并根據(jù)沼氣的特點,采用活化MDEA法沼氣脫碳工藝,對工藝過程進行了模擬和優(yōu)化。本研究通過采用Aspen Hysys軟件,以日產(chǎn)10萬m~3/天的沼氣為對象,建立活化MDEA法脫碳基本工藝的模擬流程。采用35wt%MDEA+3.5wt%PZ為吸收液吸收沼氣中CO_2,目標是使產(chǎn)品氣中CO_2含量達到2.5v/v%以下。計算得出各操作單元的相關(guān)參數(shù)和流股的物料平衡計算結(jié)果及能量平衡計算結(jié)果。結(jié)果表明在合理的操作參數(shù)范圍內(nèi),以活化MDEA法脫除沼氣中的CO_2來滿足車用天然氣標準要求是可行的。對工藝流程中主要操作參數(shù)進行敏感性分析,得出脫碳效果及系統(tǒng)能耗隨工藝參數(shù)的變化規(guī)律,通過分析給出了最佳操作參數(shù)建議。確定了對系統(tǒng)能耗影響顯著的兩個操作因素:(1)胺液循環(huán)量;(2)貧液出再生塔溫度與富液進再生塔溫度之差。為探索節(jié)能的脫碳途徑,提出三種改進流程:(1)兩段吸收—兩段解吸流程;(2)再生氣冷凝液與貧液匯流流程;(3)在吸收塔底部抽出部分吸收液以內(nèi)冷卻降溫。兩段吸收—兩段解吸工藝流程無法達到降低系統(tǒng)能耗的目的。再生氣冷凝液與貧液匯流流程,使再沸器、貧胺冷卻器、再生塔頂冷凝器的熱負荷相對于基本工藝流程分別下降了16.35%、7.47%、28.14%。這種改進措施相當于再生塔塔板數(shù)增加了一塊,使胺液再生更加完全。在再生氣冷凝液與貧液匯流流程基礎(chǔ)上,吸收塔底增設(shè)內(nèi)冷裝置與無內(nèi)冷流程相比,吸收液循環(huán)量降低,再沸器和貧胺冷卻器的熱負荷分別下降2.82%、32.12%,再生塔頂冷凝器熱負荷幾乎不變。最后,以運行成本用為目標,建立了活化MDEA法脫碳系統(tǒng)的經(jīng)濟模型。
【學位單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2014
【中圖分類】：S216.4

【參考文獻】

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本文編號：2823135