MDEA又稱(chēng)為N-甲基二乙醇胺,MDEA法脫碳技術(shù)是利用活化MDEA水溶液在高壓常溫將天然氣或合成氣中的二氧化碳(CO2)吸收,并在降壓和升溫的情況下,二氧化碳(CO2)又從溶液中解吸出來(lái),同時(shí)溶液得到再生。我公司除了在國內建設MDEA法脫碳裝置外,也成功登陸海外市場(chǎng),在印度尼西亞也建設了類(lèi)似裝置。
典型裝置
中國海洋石油公司(CNOOC)天然氣MDEA法脫除二氧化碳裝置
印尼石油公司提供了天然氣MDEA法脫碳裝置
MDEA脫除酸性氣體技術(shù)主要應用于以下幾個(gè)領(lǐng)域:
1. 天然氣脫除二氧化碳(CO2),配套管輸天然氣或LNG凈化裝置
2. 天然氣脫除硫化氫(H2S) ,配套管輸天然氣或LNG凈化裝置
3. 天然氣選擇性脫除硫化氫(H2S) ,配套管輸天然氣
4. 變換氣脫除二氧化碳(CO2) ,配套合成氨、甲醇或者深冷分離裝置
5. 合成氣脫除二氧化碳(CO2) ,配套合成氨、甲醇或者深冷分離裝置
6. 煤氣脫除二氧化碳(CO2)和硫化氫(H2S),配套合成氨、甲醇或者深冷分離裝置
7. 食品級二氧化碳(CO2)生產(chǎn),達到國際飲料行業(yè)標準
裝置特點(diǎn)
裝置規模:處理天然氣或變換氣1000~500,000m3/h
脫碳精度:二氧化碳(CO2)含量為10PPM~3%
脫硫精度:硫化氫(H2S)含量為0.1~20mg/m3
工作壓力:適宜的壓力為0.5~15MPa
適用領(lǐng)域:天然氣處理與加工、甲醇原料凈化、合成氨原料凈化等
技術(shù)特點(diǎn)
1. MDEA脫除酸性氣體的流程可以采用貧液一段吸收和貧液半貧液兩段吸收,貧液一段吸收的流程投資省、電耗低、熱耗高;貧液半貧液二段吸收的投資大、電耗高、熱耗低,根據脫除不同規模的二氧化碳,采用不同的流程。
2. MDEA溶液對天然氣的溶解度低于天然氣在純水中的溶解度,因此,MDEA脫除酸性氣體的過(guò)程中,天然氣的損失很低。
3. MDEA溶液兼有物理吸收和化學(xué)吸收的特點(diǎn),溶劑對二氧化碳的負載量大。
4. MDEA穩定性較好,在使用過(guò)程中很少發(fā)生降解的現象,它對碳鋼設備幾乎無(wú)腐蝕。
5. 烴類(lèi)回收率高,二氧化碳脫除精度高。
6. 二氧化碳回收率高、純度高,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單后處理,即可達到食品級標準。
技術(shù)原理
MDEA(N-Methyldiethanolamine) 即N-甲基二乙醇胺,分子式為CH3-N(CH2CH2OH)2,分子量119.2,沸點(diǎn)246~248℃,閃點(diǎn)260℃,凝固點(diǎn)-21℃,汽化潛熱519.16KJ/Kg,能與水和醇混溶,微溶于醚。在一定條件下,對二氧化碳等酸性氣體有很強的吸收能力,而且反應熱小,解吸溫度低,化學(xué)性質(zhì)穩定,無(wú)毒不降解。
純MDEA溶液與CO2不發(fā)生反應,但其水溶液與CO2可按下式反應:
CO2 + H2O == H+ + HCO3- (1)
H+ + R2NCH3 == R2NCH3H+ (2)
式(1)受液膜控制,反應速率極慢,式(2)則為瞬間可逆反應,因此式(1)為MDEA吸收CO2的控制步驟,為加快吸收速率,在MDEA溶液中加入1~5%的活化劑DEA(R2/NH)后,反應按下式進(jìn)行:
R2/NH + CO2 == R2/NCOOH (3)
R2/NCOOH + R2NCH3 + H2O == R2/NH + R2CH3NH+HCO3- (4)
(3)+(4):
R2NCH3 + CO2 + H2O == R2CH3NH+HCO3- (5)
由式(3)~(5)可知,活化劑吸收了CO2,向液相傳遞CO2,大大加快了反應速度,而MDEA又被再生。MDEA分子含有一個(gè)叔胺基團,吸收CO2后生成碳酸氫鹽,加熱再生時(shí)遠比伯仲胺生成的氨基甲酸鹽所需的熱量低得多。
MDEA配方溶液
我公司開(kāi)發(fā)的SD-3A、SD-3B、SD-AS三種規格的配方溶液,由MDEA溶液、活化劑和緩蝕劑組成。
SD-3A適合于天然氣脫除二氧化碳(CO2)中使用,有效解決在吸收塔中部天然氣中的高級烴類(lèi)會(huì )累積的效應。貧液的對酸性氣體的負載能力大,富液降壓閃蒸的速度快,不需要大量的汽提蒸汽。
該SM-3A型配方在東方1-1終端天然氣脫碳裝置上的使用,在半貧液中設置的探針檢測腐蝕速率來(lái)看,腐蝕速率低于0.006mm/a,遠遠低于國家規定的腐蝕速率,說(shuō)明該溶劑對碳鋼沒(méi)有腐蝕。
SD-3B適合于變換氣或者合成氣脫除二氧化碳(CO2)中使用,吸收速率快,脫除精度高,可以將二氧化碳(CO2)脫除到10ppm以下。
SD-AS是選擇性脫硫的MDEA溶液,它配加有空間位阻胺,在控制硫化氫脫除精度的同時(shí),可以大大減少二氧化碳的吸收率,降低再生能耗。
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