【摘要】：醇胺溶劑法是目前使用最普遍得天然氣凈化系統(tǒng)脫硫法,其中N-甲基二乙醇胺溶液(簡稱MDEA)溶液因脫硫效率高、熱穩(wěn)定性好且再生能耗低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用作脫硫溶劑。MDEA溶液在長期使用中,雜質(zhì)不斷積累而發(fā)生降解發(fā)泡和劣化失效等造成脫硫效率顯著下降、產(chǎn)品氣質(zhì)不合格等問題。本研究針對陜北某凈化廠MDEA溶液嚴(yán)重劣化,生產(chǎn)過程中尚無快速準(zhǔn)確的檢測評價(jià)手段,缺乏深度脫除熱穩(wěn)定鹽的凈化措施,亟待解決有機(jī)雜質(zhì)積累造成溶液脫酸能力降低等問題。故開展了MDEA溶液的深度凈化研究,得到以下研究成果:(1)確立一套胺液中各類雜質(zhì)定性分析和定量檢測手段,以濁度、粘度、色度、p H、電導(dǎo)率以及固體懸浮物、熱穩(wěn)定鹽、有機(jī)雜質(zhì)等為對象綜合考量胺液的劣化程度與失效原因,并通過自行設(shè)計(jì)的室內(nèi)模擬脫酸裝置評價(jià)胺液的深度凈化效果。此外,采用HYSYS軟件模擬脫硫系統(tǒng),結(jié)合室內(nèi)脫酸與現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際建立了MDEA溶液室內(nèi)脫酸能力與工業(yè)產(chǎn)品氣質(zhì)之間的模型關(guān)聯(lián)式,從而構(gòu)建實(shí)驗(yàn)結(jié)果與工業(yè)參數(shù)的橋梁。(2)在單一陰離子交換樹脂發(fā)的基礎(chǔ)上提出兩性離子交換樹脂法深度凈化胺液的新方法,制備了一種強(qiáng)堿弱酸型PS-3兩性樹脂,并對其進(jìn)行孔結(jié)構(gòu)及表面積、交換容量和紅外光譜等表征。利用該樹脂開展吸附實(shí)驗(yàn)研究了其對胺液中熱穩(wěn)定鹽離子的等溫吸附特性和吸附選擇性,并以Fe3+和C2O42-為對象研究其在PS-3樹脂是上的吸附熱力學(xué)及吸附動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明PS-3樹脂具有較大的吸附容量和良好的離子吸附性能,等溫吸附規(guī)律符合Langmuir模型,并對高價(jià)離子和有機(jī)酸根離子具有較高選擇性。吸附動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)表明PS-3樹脂上的離子吸附是以外擴(kuò)散為控制步驟且混亂度減小的放熱自發(fā)過程,其吸附動(dòng)力學(xué)行為符合Lagergren擬二級模型。(3)采用減壓蒸餾法深度凈化劣化胺液,著重探究系統(tǒng)真空度、加熱溫度以及蒸餾時(shí)間對MDEA回收率的影響規(guī)律,并通過響應(yīng)面分析法優(yōu)化得到MDEA回收率影響大小順序?yàn)橐来螢檎麴s時(shí)間加熱溫度系統(tǒng)真空度。其最佳條件為加熱溫度為150℃,系統(tǒng)真空度為90.3 k Pa,蒸餾時(shí)間為17.31 min,模型預(yù)測的MDEA回收率為94.72 wt%。在該條件下處理的MDEA溶液,其外觀大幅改善,試驗(yàn)回收率與預(yù)測值接近。此外,開展了基于Aspen Plus的減壓蒸餾模擬,分別以DSTWU模塊和Rad Frac模塊設(shè)計(jì)和驗(yàn)證室內(nèi)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明減壓蒸餾模擬在處理大批量的胺液時(shí)也具有一定可靠性。
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE646
【圖文】：

圖 1.1MDEA 結(jié)構(gòu)式Fig.1.1 Molecular formula of MDEA中含有氨基團(tuán)和羥基團(tuán)，其中，羥基團(tuán)可降，而氨基團(tuán)為體系提供酸堿度以促進(jìn) H2S 的效率和熱穩(wěn)定性，同時(shí)再生能耗低等諸多優(yōu)

圖 1.2 凈化廠組合過濾措施Fig.1.2 Combined filtration of purification plants 電滲析法電滲技術(shù)是上個(gè)50年代發(fā)展起來的一種高效的脫鹽措施，該法是在直流電場

[64]。兩者工藝有所差別，前者將堿性溶液置于電滲析儲槽中，該過程的胺液損耗率相對更低，但仍無法去除陰離子。其中，UCARSEP電滲析裝置見圖1.3 b。趙學(xué)法等公開了組合堆膜法去除熱穩(wěn)定鹽的陰離子[74]。（a）活性炭過濾器 （b）電滲析法流程圖 1.3 活性炭過濾設(shè)備與電滲析裝置圖Fig.1.3 Carbon filter and electrodialysis device

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