范明龙 花亦怀 苏清博

中海石油气电集团有限公司技术研发中心

天然气兼具清洁和高效的优点,在能源供应中比重逐年增加。天然气的过滤、分离、脱硫脱碳、脱水等预处理工艺是保证天然气储运和使用安全的必要条件。CO2的分离在天然气预处理中非常重要,否则会导致钢管腐蚀和冻堵低温设备,且CO2的脱除还将提高天然气的发热量和运输性[1]。

目前,常用的脱碳方法包括溶剂吸收法、膜分离法和变压吸附法[2-3]。其中,溶剂吸收法是利用弱碱性水溶液与天然气中的CO2组分进行可逆化学反应实现CO2的脱除。醇胺法(采用MDEA 溶剂)是最为常用的脱碳工艺[4-5],具有工艺成熟、原料气中CO2含量适用范围广和脱除深度可根据实际需求进行调整等优点[6],但也存在富液再生所需能耗高和溶剂发泡损耗大的缺点。

目前,主要通过溶剂的筛选开发和系统流程的改进优化来降低胺法脱碳工艺的能耗。溶剂的筛选主要是比较单组分、混合组分和相变胺溶剂的吸收性能。

Luo等[7]设计了一种利用填料吸收塔脱除空气中CO2的净化系统,对比了MEA 和DEA 水溶液的CO2脱除性能。研究表明,MEA 的脱除效率高于DEA,并且随着醇胺溶液质量分数的增加和气体流速的降低,CO2的脱除效率明显提高。杨仁杰等[8]利用搭建的填料吸收塔进行了活化MDEA 和混合胺溶剂的CO2吸收实验,从CO2的脱除率、吸收塔高度和总传热系数等方面进行吸收性能的比较,并建立了活化MDEA和混合胺溶剂之间的相关性。由于醇胺水溶液降低再沸器热负荷的能力有限,相变胺溶剂受热时表现出热态相变和自萃取行为,增强了CO2的脱除能力,同时消耗相变潜热以节约再生塔的热负荷,甚至可在较低的温度下利用废热进行再生[9]。……