合成气装置脱硫脱碳单元运行优化分析.docx

合成气装置脱硫脱碳单元运行优化分析摘要：对合成气装置运行情况的分析与总结，并针对吸收剂的选择、MDEA溶液起泡原因、MDEA浓度对吸收CO2与H2S的情况进行了重点分析，并对脱硫脱碳单元历年大事记进行了描述，并最终给出了优化建议。关键词：脱硫脱碳;MDEA;吸收塔;再生塔;起泡1工艺简述吸收剂物化特性裂解焦油、工艺水混合后与氧气通过工艺烧嘴进入气化炉，在气化炉内1311℃～1400℃的高温条件下，发生部分氧化反应，生成以CO和H2为主的粗合成气。粗合成气通过气化炉激冷室激冷并洗掉大部分碳黑颗粒，从气化炉激冷室中出来的粗合成气通过文丘里洗涤器进入碳洗塔，水洗合成气中的游离碳黑。合成气自碳洗塔顶出来后进入热回收系统，在热回收系统进行气液分离和热量回收，副产0.35MPa饱和蒸汽，并通过洗氨塔将合成气中的氨脱除。脱除了氨的合成气进入MDEA吸收塔，用浓度为30×10-2的MDEA溶液与之逆流接触，吸收合成气中的CO2和H2S，使合成气中的CO2和H2S分别降至0.1％（vol）和5×10-6（vol）以下。含有CO2和H2S的MDEA富液经过闪蒸罐闪蒸出部分酸气和水后，进入MDEA再生塔，将CO2和H2S等酸气从溶液中汽提出来，经冷凝分离后送酸气火炬烧掉。再生后的MDEA溶液循环利用。脱硫脱碳后的合成气进入精脱硫系统，将合成气中总硫量降到2ppm以下，再经过滤送往丁辛醇OXO系统作反应原料。合成气装置脱硫脱碳单元使用的吸收剂为MDEA，学名：N-甲基二乙醇胺，为无色或微黄色粘性液体，分子式：CH3N(CH2CH2OH)2，沸点247℃，闪点260℃，比重1.0425g/ml（20℃），凝固点-21℃，粘度101Cp（20℃），易与水和醇混溶，微溶于醚。MDEA在一定条件下能很好的吸收H2S、CO2等酸性气体，反应热小，解析温度低。MDEA为叔胺，显弱碱性，PH值约为8.5，化学性质稳定，几乎不降解变质。2吸收剂MDEA的脱硫脱碳原理2.1吸收反应过程分析纯MDEA溶液与CO2不发生反应[4]，但其水溶液与CO2可按下式反应：CO2+H2O=========H++HCO3-（1）H++R2NCH3=======R2NCH3H+（慢反应）（2）从式1、式2可以看出MDEA吸收CO2具有物理吸收和化学吸收两个过程特性：首先，CO2穿过液膜，溶解于MDEA溶液中；随后，发生化学反应，完成脱碳。式1收液膜控制，反应速率极慢，式2则为瞬间可逆反应，当溶液PH>9时，HCO3-与CO32-发生平衡转化反应，由此可以看出，CO2必须有H2O才能与MDEA发生反应，而反应主要受式1控制。R2NCH3+H2S========R2NCH3H++HS-（瞬间反应）（3）从式3可以看出，MDEA与H2S反应为可逆反应，对H2S为化学吸收并具有选择性。其中有一个羟基，可以降低化合物的蒸气压，增加醇胺在水溶液中的溶解度，可配置成水溶液；还有胺基，水溶液提供碱性环境，促进对酸性组分的吸收。2.2合成气装置脱硫脱碳单元吸收剂选择分析合成气装置脱硫脱碳单元目前选择的吸收剂为MDEA，相同的吸收剂还有MEA、DEA等，MDEA溶液是否为最佳吸收剂。下面我们对三种吸收剂进行对比分析见表2-1。表2-1常用脱硫脱碳净化剂的比较英文缩写溶剂名称优点缺点沸点（℃）凝固点（℃）闪点（℃）密度（g/cm3）MEA一乙醇胺价格便宜、反应能力强、易再生、稳定性好、吸收速率快易发泡、损失大、能耗高、对设备腐蚀严重、易被O2氧化170.510.5931.108DEA二乙醇胺对CO2吸收量大、不易变质、对设备腐蚀较小、能耗低270281381.095MDEAN-甲基二乙醇胺对H2S有选择性、对CO2吸收量大、反应热小、再生温度低、能耗小、化学性质稳定、对设备无腐蚀有起泡现象247-212601.042.3MDEA起泡原因分析当MDEA被污染并且含有能降低溶液表面张力、提高溶液粘度的杂质时，MDEA溶液就会产生相对稳定的泡沫，起根本原因为液膜中的高浓度表面活性剂改变了液膜中MDEA的物理化学性质。图2-1MDEA溶液单一气泡形成过程图2-2MDEA溶液大量泡沫形成过程图2-1、2-2为单一气泡形成过程和大量泡沫的形成过程，更加直观的说明了泡沫的形成过程。2.4优化运行对策2.4.1提高闪蒸槽液位，增加溶液停留时间延长MDEA溶液在闪蒸槽的停留时间，V1502闪蒸槽液位控制在30%以上。因为，虽然V1502的直径足够，闪蒸面积足够，液位控制低停留时间变短，也会使闪蒸气释放量减少，这样可以保证溶解在溶液中的气体大部分被闪蒸出来，以此来提高再生气的纯度。2.4.2定期更换活性炭过滤器中的活性炭活性炭过滤器使用时间过长，会导致活性炭吸附效果变差，同时，长时间的使用会使活性炭颗粒粉碎变细。因此，建议S1