由于鍋爐和電力用戶使用化石燃料的能源供應(yīng)成本較高,增加CO2排放,從而導(dǎo)致全球變暖,需降低工業(yè)工廠的能耗。在過去10年中,盡管擁有大量天然氣資源,伊朗一直在努力解決冬季國(guó)內(nèi)和工業(yè)天然氣供應(yīng)不足的問題。通過改變現(xiàn)有溶劑進(jìn)行工藝改造是降低烴加工廠能耗最經(jīng)濟(jì)的方法之一。

伊朗南帕爾斯天然氣聯(lián)合裝置已有44臺(tái)相同的酸性氣脫除裝置正在運(yùn)行,其進(jìn)料組成相同。裝置以45.5%(w)的甲基二乙醇胺(MDEA)溶液為運(yùn)行介質(zhì),針對(duì)CO2和H2S的酸性氣脫除,結(jié)合吸收塔和再生塔的實(shí)際特點(diǎn)及氣、液兩相流的運(yùn)行工況,采用Aspen Plus軟件對(duì)氣體脫硫醇裝置進(jìn)行了基于速率的建模,模擬采用電解質(zhì)非隨機(jī)雙液體(E-NRTL)活度模型和Peng-Robinson狀態(tài)方程。

用工廠運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證后,擬將現(xiàn)有胺液替換為5種質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的胺液,包括1種單一胺液和4種混合胺液,從出口酸氣含量、處理后閃蒸氣中H2S含量、所需總功率、再沸器供電、再生熱負(fù)荷等方面選擇最高效的替代方案。

模擬結(jié)果表明,H2S在塔頂被快速吸收,而CO2則沿吸收塔從氣相脫除至MDEA和混合溶液中,DEA溶液在塔底被脫除。與其他建議的吸收劑相比,1.5%(w)環(huán)丁砜+44%(w)MDEA(Sulfinol-M)的混合胺溶液為最佳選擇,具有對(duì)H2S的選擇性高于CO2、低溫膨脹、H2S負(fù)荷和出口凈化氣流量最大的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),所需的總功率、再沸器電耗和再生熱負(fù)荷分別降低了21.19%、21.26%和23.54%。

采用Sulfinol M溶液,通過靈敏度分析和使用遺傳算法對(duì)裝置操作條件進(jìn)行了優(yōu)化,以達(dá)到3個(gè)約束條件及所需總功率最小的目標(biāo),確保胺液溫度、胺液流量和氣體溫度3個(gè)獨(dú)立參數(shù)取值的可靠性。結(jié)果表明:上述參數(shù)的最佳范圍或取值為:胺液溫度47～50 ℃、胺液流量220～240 t/h、氣體溫度34 ℃。

溫冬云 摘自Process Safety and Environmental Protection,Vol 177, September 2023