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旋转填充床中醇胺法吸收H_2S研究

万博  
【摘要】:天然气具有高效、清洁、使用方便的特点,我国许多重要气田开采时常常伴有酸气(H_2S、CO_2),其中H_2S对人体健康、管道设备、生态环境都有破坏性影响,但经处理回收后能得到硫磺,可缓解国内硫磺需求缺口,因此研究天然气脱硫在环保效益与经济效益方面有重要意义。 本课题在实验室条件下,采用旋转填充床为反应器,分别以脱硫率与选择性因子为评价指标,比较位阻胺TBEE(叔丁胺基乙氧基乙醇)与MDEA(N-甲基二乙醇胺)的脱硫效果,还考察旋转填充床转速、醇胺浓度、胺液流量、气液比、吸收温度等对TBEE脱硫性能的影响,找出在实验室条件下合适的工艺;在普光气田高压条件下,进行旋转填充床侧线试验,验证旋转填充床在8MPa的运行状况,探索气量、液量、转速等因素对脱硫效果影响规律,比较复合胺与MDEA脱硫性能,将旋转填充床与填料塔的填料尺寸与脱硫效果进行对比。 结果表明,实验室条件下,TBEE的脱硫率比MDEA高,选择性脱硫效果比MDEA好,体现出位阻胺选择性吸收H_2S的优势。胺浓度、胺液量增加,在提高脱硫率的同时会降低选择性;增加转速有利于脱硫率的提高,但高转速时不利于选择性;气液比扩大对脱硫率影响较小,能大大提高选择性;温度的升高不利于脱硫与选择性。当N_2中H_2S体积分数为0.8%和CO_2体积分数为8%时,要求η达到99%,适宜的操作条件为:ω(TBEE)=5%、旋转填充床转速n=1200r/min、胺液流量L=6L/h、气液比G/L=200,吸收温度T=30℃,在此条件下脱硫选择性因子(S)可达到22~28。侧线高压条件脱硫实验表明,旋转填充床能够克服动密封、动平衡难题,在8MPa压力下安全生产使用;相对于转速的影响,气液比对选择性脱硫影响最大,与实验室规律一致;某款国产复合胺与进口MDEA相比,脱硫率相当,脱碳率比MDEA高;旋转填充床与填料塔相比,尺寸大大减少,操作简单易行,如果进一步完善工艺,在川东北气田有较好应用前景。


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