甲基二乙醇胺脱硫系统再生塔实用模型VIP专享VIP免费

1甲基二乙醇胺脱硫系统再生塔实用模型摘要：利用拟平衡常数法建立了平衡溶解度模型，并应用于再生塔模型的计算，再生塔模型综合考虑了实际生产中非等压（塔板间有压降）、非等温（塔板间温度变化）及非恒摩尔流（塔板上存在部分冷凝）等各种非理想因素，同时对有关影响胺液再生的工艺参数进行了讨论，提出了提高胺液再生效果的建议，对生产操作和工程设计有指导作用。主题词：N-甲基二乙醇胺（MDEA）气体精制汽液平衡H2S和CO2溶解度1概述近几年来，N-甲基二乙醇胺（MDEA）在处理含有H2S、CO2的工业气流中愈来愈受到人们的重视，国内外曾有人[1-4]对MDEA水溶液吸收H2S(或CO2)的平衡溶解度进行了测试，并建立了相应的平衡溶解度数学模型[5]、[6],这些模型的建立为MDEA工业化应用创造了条件。但是平衡溶解度只能说明MDEA对H2S（或CO2）的吸收的可能性，而它的再生性能将关系到MDEA实际应用的可行性。研究N-甲基二乙醇胺再生塔模型，对指导装置生产操作具有积极的意义。再生塔计算常采用图解法和平衡曲线计算法，近年来，大量计算机软件如ASPEN、ProⅡ等的开发为再生塔计算开辟了新途径，但是这些商业软件均有一定的应用范围，对其计算误差无法核实，而且要付出相当的经济代价。因此，及时开发出具有自主知识产权、能解决装置现实问题的实用模型是必要的。2平衡溶解度模型的建立2.1平衡溶解度模型的理论基础对于H2S、CO2同时吸收的MDEA水溶液存在如下平衡过程:32132NCHRHHNCHRK（1）3222HCOHCOOHK（2）-32OHHOHK(3)2343COHHCOK(4)2HSHSH52K(5)26SHHSK(6)物料平衡关系式:m]NCH[R]HNCHR[3232(7)2·][CO][HCO][CO2332COAm(8)SHAm2·][S][HSS][H22(9)电荷平衡关系式:]2[S][HS]2[CO][HCO][OH]HNCH[R]H[223332(10)根据亨利定律,溶液中溶解的酸气与气相中的分压关系:SHSHHP22/S][H2(11)22/][CO2COCOHP(12)式中K1~K6──拟平衡常数m──胺液浓度，mol/lAH2S、Aco2──胺液中H2S及CO2的浓度，mol/molMDEA;HH2S、HCO2──胺液中H2S及CO2的溶解度系数，kPa·l/mol。由上述各式可推导出：S2HS2H26552·]H[]H[1HmPKKKSHA(13)2CO2CO24222·]H[]H[1HmPKKKCOA(14)[H+]由下式求得22652522422231]H[]SH[2]H[]SH[]H[]CO[2]H[]CO[]H[]H[]H[1KKKKKKKKm(15)如果胺的拟平衡常数K1已知,则可由式(15)求出[H+],胺液中的平衡浓度ACO2、AH2S即可求出。2.2早期的平衡溶解度模型与改进平衡溶解度计算有多种方法，对于理想体系来说，其计算要简单些，而对于象H2S-CO2-MDEA-H2O这样的非理想系，由于采取的纠正偏差方法不同，而产生出众多的汽液平衡方程表达式，但其思路概括起来主要有两条，即以Kent、Eisenberg[7]为代表的拟平衡常数法和以Deshmukh-Mather[8]为代表的活度系数3法。2.2.1拟平衡常数法1976年，Kent、Eisenberg报道了DEA和MEA吸收H2S、CO2的平衡溶解度模型[7]，1987年朱利凯、陈庚良依据该模型建立了MDEA吸收H2S、CO2的平衡溶解度模型[5]，1998年有人对该模型进行了改进[6]。由于缺乏H2S-CO2-MDEA-H2O体系的平衡溶解度数据，这两个模型[5]、[6]均采用了由单一体系的拟平衡常数加权平均求取MDEA的拟平衡常数K1的办法。将H2S-CO2-MDEA-H2O体系的数据与单一体系数据一起回归处理得到对于H2S-CO2-MDEA-H2O体系（或单一体系H2S-MDEA-H2O、CO2-MDEA-H2O）的K1表达式：mATAAAmATAAAKCOCOSHCOSHCOSHSH0448679.06471.1/427.23481172.00274.0567558.0/982.2148722184.1lg273192.0122222222(16)式中：T——平衡温度K经325组平衡溶解度数据计算验证，新模型的计算精确度较原模型更高，能满足工程设计的需要。由两种方法计算出的H2S、CO2溶解度与实测溶解度的相对误差如表1。表1新模型与原模型的计算结果相对误差对比相对误差*原模型[6]新模型AH2S%14.078.08ACO2%24.9018.74*相对误差=|计算值/实测值-1|×100%2.2.2活度系数法1981年，Deshmukh-Mather[8]将式（1）～（12）中...