基于醇胺溶液吸收法脱除火炬气中酸性气体的研究

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1、南京工业大学硕士学位论文醇胺溶液吸收法脱除火炬气中酸性气体的研究姓名：陈建良申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：马正飞200706硕士学位论文摘要1掣嬲荆j{!j：Y2084120火炬气中的硫化氢会对其回收利用过程造成设备腐蚀、管道堵塞等非常不利的影响，因此火炬气在回收利用前必须经过脱硫处理。本文从火炬气气体处理量大、压力较小、含有大量烃类以及脱硫精度要求不是很高等工艺特点出发，在众多工业脱硫方法中选择醇胺溶剂吸收法脱除火炬气中的硫化氢。采用实验与化工过程模拟计算相结合的方法研究醇胺溶液吸收火炬气中的硫化氢和二氧化碳的特性(H2S和C02的平衡吸收量和H2S／C02的

2、选择性)，为工厂火炬气脱硫过程的工艺开发和改进提供一种简单、快速而准确的溶剂评价方法，为火炬气等工业尾气的过程设计提供依据。本文主要研究内容及结果包括：1．通过平衡吸收实验，研究了2．15mol／L的乙醇胺(MEA)和N一甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液吸收火炬气中H2S和C02的特性。实验结果表明：(1)在室温下，浓度为2．15m01／L的MEA和MDEA水溶液的酸气负荷摩尔比分别为0．545和0．355，均能与文献值相符；(2)MDEA溶液具有在含有C02的体系中选择性吸收H2S的特点，并且对H2S／C02选择性随着停留时间缩短而逐渐升高；而MEA没有选择性吸收H2S的特

3、点。因此MDEA是选择性脱除火炬气中H2S的理想溶剂，而MEA则能够有效的脱除所有酸性气体；(3)减少停留时间，可以提高MDEA溶液对H2S的选择性，但是也会导致对H2S吸收率下降，即在相同条件下净化气中H2S的含量会升高。因此，应在达到净化要求的范围内缩短停留时间，提高MDEA溶液对H2S／C02的选择性。2．研究了醇胺溶液对酸性气体H2S和C02的吸收动力学，有如下结果：(1)测定了20℃2．15mo儿的MEA溶液吸收纯H2S和C02的初始速率，它们分别为16．25×10。3m01．s一．m。2和7．72×10’3mol·s～．m。2；(2)测定了20℃时MDEA水溶液

4、对H2S、C02纯气体的初始吸收速率。H2S和C02初始吸收速率分别为8．31×10．3mol·s．1．m．2和1．90×10．3mol·s．1．m一2，两者有较大的差别，即与MEA相比MDEA更适合于选择性吸收H2S；I摘要(3)测定了20℃时MDEA水溶液对H2S和C02混合气的初始吸收速率。结果表明各组分的初始吸收速率与其分压成线性关系。用下式计算MDEA溶液吸收H2S和C02混合气的速率：缈总=伊二s+缈：02=【k(o．924·名2s。G一昂2s，，)】+1．041’‰2，G一最02'jL—U‘．UoU‘．J1——·—L-七GHC02扣磊’并将计算结果与实验值进行

5、比较，吻合良好。3．通过PROII环境中使用的AMSIM软件，选用Kent—Eisenberg方程为热力学模型，对醇胺溶液脱硫过程进行了模拟计算。首先，将本文实验研究结果(酸气负荷)用于炼油厂干气和液化气的MDEA法脱硫过程计算，并将计算结果与实际工厂数据进行比较，能够吻合良好。表明，本文采用的实验方法及结果是可靠的，同样过程模拟方法及选用的热力学模型在处理火炬气体系时也是合适的。其次，采用模拟计算的方法，研究了醇胺溶液吸收火炬气中H2S和C02的特性，结果表明：(1)2．15mo儿MEA溶液吸收火炬气中H2S和C02，富液中H2S和C02的含量受停留时间的影响很小，且ME

6、A对H2S和C02都具有良好的吸收性能；减少停留时间将使得MEA对H2S和C02的脱除率降低，在MEA脱除H2S和C02的过程中应确保较长的停留时间，以达到净化要求。(2)2．15mol／LMDEA溶液吸收火炬气，在富液中H2S的含量高于C02的含量，并且C02的量随着停留时间减少下降明显，而H2S的量基本不变，即MDEA溶液是选择性吸收H2S的合适溶剂；MDEA溶液吸收H2S／C02的选择性随停留时间减少而升高；停留时间减少，将使得MDEA溶液对酸气的脱除率降低，影响净化度，因此必须在能达到净化要求的范围内缩短停留时间，以提高MDEA溶液对H2S／C02的选择性。模拟计算

7、得到的结果均与实验结果相一致，为火炬气等工业尾气的过程设计提供了依据。关键词醇胺溶液吸收火炬气硫化氢二氧化碳II硕士学位论文ABSTRACTT11ehydrogenSulfideinflaregaS晰llcauseequipmentcorrosion，blockageinmepipelineetc．，a11ditis砒正worableformenaregaLsrecoVery．So“isnecessar)，t0removet11ehydrogensulfidefbmtheflaregasbeforeitbecome