利用HYSYS對酸性氣體吸收系統(tǒng)模擬

自由飛翔

摘要：本文運(yùn)用hysys軟件，模擬加氫裝置中循環(huán)氣體酸性組分的洗滌系統(tǒng)，吸附劑為二乙醇胺（DEA）溶液，主要除去循環(huán)氣體中的H2S組分，系統(tǒng)回收DEA，并循環(huán)使用。本文對該系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)步模擬，并優(yōu)化工藝條件。
1.前言       如今各種工業(yè)模擬計(jì)算軟件中，HYSYS軟件對石油工藝的模擬有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)多和計(jì)算收斂快等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)其動(dòng)態(tài)模擬模塊更是獨(dú)特的優(yōu)勢。本文應(yīng)用該軟件模擬計(jì)算二乙醇胺循環(huán)回收系統(tǒng)，該工藝流程在加氫脫硫裝置中比較常見。

圖1 DEA循環(huán)系統(tǒng)流程圖

       該工藝的基本流程如圖1所示。酸性氣體含4.1mol%的CO2和1.7mol%的H2S，流量為25MMSCFD（百萬標(biāo)準(zhǔn)立方米/天），酸性氣體首先進(jìn)入氣液分離器，將水和沸點(diǎn)較低的烴類分離出去；分離后的酸性氣體進(jìn)入吸收塔，塔板數(shù)為20塊，吸收劑為DEA溶液（濃度28wt%），凈化后的酸性氣體中H2S完全除去，CO2含量為0.062mol%，；塔底富二乙醇胺溶液經(jīng)過閃蒸、換熱，進(jìn)入分餾塔再生（塔板數(shù)20塊），再生后的DEA循環(huán)使用。  
2.穩(wěn)態(tài)流程模擬2.1流程圖規(guī)劃
       本流程包括兩個(gè)部分：一是DEA吸收塔，既是酸性氣體凈化部分，吸收塔有20塊塔板，酸性氣體塔底進(jìn)料，吸收劑DEA溶液塔頂進(jìn)料；二是DEA回收再生部分，吸收塔塔底液相物流經(jīng)閃蒸、換熱后進(jìn)入18塊塔板的蒸餾塔，塔底再生后的DEA溶液循環(huán)使用。
       模擬系統(tǒng)采用Amine Pkg進(jìn)行熱力學(xué)模擬計(jì)算，該模型適用于氣液相的溶解平衡計(jì)算。
2.2 PFD建立
       模擬過程涉及的化合物包括N2、CO2、H2S、C1~C7、H2O和DEA，酸性氣體(Sour Gas)組成如下：

表1 酸性氣體(Sour Gas)組成

組分	含量mol%
N2	0. 16
CO2	4.13
H2S	1.72
C1	86.92
C2	3.93
C3	0.93
iC4	0.26
nC4	0.29
iC5	0.14
nC5	0.12
nC6	0.18
nC7	0.72
H2O	0.50

       酸性氣體先經(jīng)過等溫閃蒸，分離出大部分的水和大分子烴。閃蒸后的氣相進(jìn)入吸收塔進(jìn)行凈化，塔底進(jìn)料。吸收劑二乙醇胺水溶液(DEA To Cont)濃度為6.21mol%，塔頂進(jìn)料。塔頂與塔底壓差為5.0psia。凈化后的氣體(Sweet Gas)組分如下：

表2 酸性氣體凈化后各組分含量

組分	含量mol%
N2	0.1715
CO2	0.0621
H2S	5.41e-6
C1	92.980
C2	4.1874
H2O	0.1225

由表2可見，凈化后的酸性氣體H2S摩爾含量在0.054ppm以下，凈化效果很好。
       塔底富DEA溶液經(jīng)減壓后進(jìn)入閃蒸罐閃蒸，除去物流中烴類。再經(jīng)過換熱器，進(jìn)入蒸餾塔回收DEA，蒸餾塔有18塊塔板，再沸器和塔頂冷凝器。進(jìn)料位置為第4塊塔板，制定塔頂溫度82℃，塔頂氣相流量2.0MMSCFD，回流量5.0MMSCFD，及再沸器熱功1.431E+7KJ/h。再生前后的DEA溶液組分如下表：

表3 再生前后DEA溶液組分

組分	Regen Feed (mol%)	Regen Bttms (mol%)
CO2	2.62	0.046
H2S	1.09	0.0025
H2O	90.22	93.64
DEA	5.98	6.31

       再生后的DEA溶液經(jīng)換熱、補(bǔ)充H2O、降溫、增壓之后循環(huán)使用。
3. 模擬系統(tǒng)的優(yōu)化       DEA循環(huán)系統(tǒng)中，DEA吸收酸性組分的負(fù)荷通常用物流中酸性組分的濃度與DEA濃度的比值表示，HYSYS中的Spreadsheet組件不僅可以直接計(jì)算和顯示該值，而且還可以進(jìn)行優(yōu)化，找出控制點(diǎn)。
由D.B.Robinson計(jì)算所得的酸性氣體最大負(fù)荷值為：CO2/DEA=0.45、H2S /DEA=0.30。
圖2為富DEA溶液與貧DEA溶液的H2S/ CO2負(fù)荷，由圖中可以看出，富DEA溶液中CO2的負(fù)荷接近最大值，認(rèn)為優(yōu)化合理。

圖2 DEA溶液中酸性氣體的負(fù)荷

原文地址：http://blog.sina.com.cn/s/blog_59dd24e30100bi91.html

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bkqcycyqm

真牛呀，學(xué)習(xí)了。

下雨天想起你

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yqcy2017

謝謝分享。

一蓑煙雨

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小堯鍋

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zhujiake

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y89267541

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lhb17

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