MDEA脱硫原理及工艺流程

MDEA法脱除CO2工艺是德国BASF公司20世纪80年代开发的一种低能耗脱CO2工艺。此工艺在世界上几十个大型氨厂使用。生产实践表明：该法不仅能耗低，而且吸收效果好，能使净化气中CO2降至1%以下，溶液稳定性好，不降解，挥发性小，腐蚀性好，对碳钢设备腐蚀性小，对烃类溶解度低等优点。1、 工艺原理MDEA的化学名是N-甲基二乙醇胺，它是一种叔胺。与CO2反应如下：CO2 + H2O H+ + HCO3- （7）H+ + R2CH3N R2CH3NH+ （8）R2CH3N + CO2 + H2O R2CH3NH+ + HCO3- （9） 反应（7）是水合反应，其反应速度很慢，为了加快反应速度，就是在N-甲基二乙醇胺溶液中加入活性剂，改变反应过程，当加入伯胺或仲胺后，反应就按下式进行：R2NH + CO2 RNCOOH （10）RNCOOH + R2CH3N + H2O R2NH + R2CH3NH+HCO3 （11）以上反应式可以看出，活化剂在表面吸收CO2反应生成羟酸基，迅速向液相传递CO2，生成稳定的碳酸氢盐，而活化剂本身又被再生。N-甲基二乙醇胺溶液兼有化学吸附剂和物理溶剂的特点。2、 工艺流程 粗原料气在 2.8MPa下进行二段溶液洗涤的吸收塔，下段用降压闪蒸脱吸的溶液进行吸收，为了提高气体的净化度，上段再用经过蒸汽加热再生的溶液进行洗涤。从吸收塔出来的富液相继通过两个闪蒸槽而降压，溶液第一次降压的能量由透平回收。回收的能量用于驱动半贫液循环泵。富液在高压闪蒸槽释放出的蒸汽中有较多的氢和氨，可压缩送回脱碳塔，出高压闪蒸槽溶液继续降压后，在低压闪蒸槽中释放出绝大部分 CO2。获得的半贫液大部分用循环泵打入吸收塔下段，一小部分送入蒸汽加热的再生塔再生，所得贫液送入吸收塔上段使用。再生塔塔顶所得含水蒸气的CO2气体，送入低压闪蒸槽作为脱气介质使用。 3、工艺操作要点 (1) 贫液与半贫液的比例贫液/半贫液比例一般为1/31/6，它决定于原料中CO2的分压。CO2分压高，x大，则采用比例可高一些( 如1/6 )，这样热能耗就降低，贫液的温度一般为 55 70。(2) 贫液与半贫液的温度 半贫液一般为7080，进液温度高，热能耗就低，但过高又影响吸收塔底温度，使溶液的吸收能力变小，反而是热能耗增加，对不同的原料气工况，都有一个最适宜的溶液温度比例。既能保证净化度又充分利用其物理性能，使其热能耗降到最低限度。(3) CO2脱除及消耗在吸收压力为2 .7 MPa时，CO2可脱除至0.005以下，CO2净化度在0.1%以内。其消耗的热能取决于原料气中CO2的分压。分压高， 热能耗低，一般在一段绝热式脱除CO2 流程中。原则上不需消耗热能，但要维持稳定的吸收及解析温度，要靠原料气、净化气和再生气之间的热平衡。通常由于再生气中带走热量多，就需补充热量( 如用热水等低位能)来保持温度。 (4) 高压闪蒸与回收CO2的纯度MDEA溶液中非极性气体氢、氮、甲醇、CH 及其它高级烃类化合物等的溶解度低，因此被净化气体的损失很少，但吸收压力高时，再生气中CO2小于98%，如吸收压力为2.7MPa，流程中有高压闪蒸汽提高CO2 的纯度，闪蒸压力根据纯度要求加以选择，一般可回收96%左CO2， 其纯度可达99.5, 当吸收压力 1.8 MPa，流程中不必用高压闪蒸，就可得到纯度大于98.5%的CO2。 (4) 溶剂损失：由于MDEA与CO2 反应生成碳酸氢盐而不生成氮基甲酸醋，因此不会降解。另外，MDEA本身的蒸汽分压较低( 25时，小于0.01 mmHg )，因此MDEA的损失很小， 4、工艺特点（1）MDEA溶液具有较好的稳定性，不易降解，对碳钢没有腐蚀性。（2）MDEA本身的蒸汽分压较低，挥发性也很小。（3）MDEA脱碳工