化工厂DMEA脱碳流程

1、MDEA溶液性质

MDEA（N-methyldiethanolamine）中文名称为N-甲基二乙醇胺，分子式为CH3-N（CH2CH2OH）2。MDEA是无或微黄黏性液体，易与水、乙醇、乙醚混溶；相对分子质量119.2，沸点246~248℃，闪点260℃，凝固点-21℃，黏度（12℃）101CP，汽化潜热519.16KJ/kg，能与水和乙醇混溶，微溶于醚。宗法制>淮南三中

在一定条件下，MDEA对二氧化碳等酸性气体有很强的吸收能力，而且反应热小，解吸温度低，化学性质稳定，无毒不易降解。

2、MDEA脱碳原理

MDEA法脱碳技术是利用活化MDEA水溶液在高压常温将天然气或合成气中的CO2吸收，并在降压和升温的情况下，CO2又从溶液中解吸出来，同时溶液得到再生。

纯MDEA溶液与CO2不发生反应，但其水溶液与CO2可按下式反应

2R3N+CO2+H2O=(R3NH)2CO3（2-1）

岳西论坛(R3NH)2CO3+CO2+H2O=2R3NHHCO3（2-2）

式（2-1）受液膜控制，反应速率极慢，式（2-2）则为瞬间可逆反应，因此式式（2-1）为MDEA吸收CO2的控制步骤，为加快吸收速率，在MDEA溶液中加入1%~5%的活化剂DEA（R2/NH）后，反应按下式进行

R2NH+CO2=R2NCOOH（2-3）

R2NCOOH+R2NCH3+H2O=R2NH+R2CH3NH++HCO3-（2-4）

以上两式相加得：R2NCH3+CO2+H2O=R2CH3NH++HCO3-（2-5）

萃取精馏

由式（2-3）~式（2-5），活化剂吸收了CO2，向液相传递CO2，大大加快了反应速率，而MDEA又被再生，MDEA分子含有一个叔胺基团，吸收CO2后生成碳酸氢盐，加热再生时远比伯仲胺生成的氨基甲酸盐所需的热量低得多。

3、工艺流程

来自交换工序的低变气进入低变锅炉给水预热器，预热锅炉给水，再进入低变废热锅炉和低变气再沸器，降温后进入低变气/脱盐水换热器，气体被冷却送至低变气分离器，分离工艺冷凝液后进入吸收塔底部，气体与塔内的热钾碱溶液逆流接触，气体中的CO2被热钾碱溶液吸收，脱除CO2后的净化气含CO2≤0.1%（干基），经净化气分离器除去气体夹带的滴液后，送至甲烷化装置进一步除去净化气中的CO2和CO。

吸收二氧化碳后的热钾碱溶液经水力透平回收能量后，进入再生塔上部（水力透平回收的动力用于驱动半贫液泵，半贫液泵另外两台由电机驱动）。在再生塔上段，经闪蒸、蒸汽气提，中溶解的CO2被部分再生出来，形成半贫液。大部分半贫液从再生塔中部抽出，在闪蒸槽中减压闪蒸后，通过半贫液泵送回到吸收塔中部。半贫液闪蒸汽通过蒸汽喷射器与引射蒸汽一道回到再生塔上段的底部，引射蒸汽由低变气废热锅炉产生。未被抽出的半贫液在再生塔的下段进一步再生，成为贫液，经贫液/脱盐水换热器冷却，经贫液泵加压后送至吸收塔上段循环。再生塔中再生出来的二氧化碳经塔顶部洗涤段的洗涤冷却后温度约40℃，作为产品送尿素装置。在低变气分离器中分离下来的工艺冷凝液经工艺冷凝液泵加压后送往汽提塔。

两段吸收和两段再生流程如下：

吸收塔和再生塔都分为两段。约占溶液量25%的贫液（温度70℃左右），从吸收塔顶部喷入，由于贫液中CO2浓度低，温度低，溶液上方的CO2平衡分压低，这可保证被处理气体达到严格进化度要求。占溶液量75%的半贫液进入吸收塔下塔上部，与塔底进入的含高浓度CO2的原料气逆流接触。因吸收温度高，溶液流量大，吸收系数也就大。另外下塔气相中CO2分压高，吸收推动力大，吸收速率就大。大部分CO2在下塔吸收，少量的CO2在上塔脱除。

吸收塔出来的富液，经水力透平能力回收后，进入再生塔中上部，从再生塔中下部积液盘引出的半贫液进入4级喷射闪蒸槽。闪蒸槽为一卧式容器，槽内用隔板分成4个区，溶液通过隔板依次溢流。闪蒸出来的蒸汽进入喷射器的吸入口，与再生塔喷射蒸汽发生器产生的0.35MPa动力蒸汽一起进入再生塔中下部作为气提蒸汽。经闪蒸后的半贫液经半贫泵加压后进入吸收塔下塔的上部。

MDEA溶液对天然气的溶解度低于天然气在纯水中的溶解度，因此，MDEA脱出酸性气体的过程中，天然气的损失很低。MDEA溶液兼有物理吸收和化学吸收的特点，溶剂对二氧化碳的负载量大。MDEA稳定性较好，在使用过程中很少发生降解的现象，它对碳钢设备

几乎无腐蚀。烃类回收率高，二氧化碳脱除精度高。二氧化碳回收率高、纯度高，经过简单后处理，即可达到食品级标准。

MDEA脱除酸性气体的流程可以采用贫液一段吸收和贫液、半贫液两段吸收。贫液一段吸收的流程投资省、电耗低、热耗高；贫液、半贫液两段吸收的投资大、耗电个高、热耗低。根据脱除不同规模的二氧化碳，采用不同的流程。

4、主要设备

（1）、吸收塔

分为上塔和下塔。上塔的贫液量少，而且大部分CO2在下塔吸收掉了，根据塔内的气液流动量及传质量的变化，吸收塔设计成下大上小的瓶式塔。吸收塔通常为填料塔，分3段填料层结构。上塔贫液段设置一套高效双程双效除沫器。上段填料选用高效规整填料。下段选用选用高效规整填料，分二段。所有填料层上部均采用全面连通槽盘式液体分布器对贫液和半贫液进行初始均匀分布，并对两段填料层间的液体进行收集、混合和均布。填料层顶部可调式压圈对填料进行压紧限位，该结构能够最大程度地减少对液体分布的影响。填料

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底部采用通气截面大的支撑栅板来支撑填料。采用管式液/气分布器分别对原料气、贫液和半贫液进行初始分布。

（2）、再生塔

再生塔也分为上塔和下塔，下塔的液体流量小，直径可以比上塔小，即上大下小的塔结构。再生塔也是填料塔结构，分4段填料层结构。上段洗涤段设置一套高效双程双效除沫器。上段洗涤冷却段填料选用高效填料。上段富液段选用高效规整填料，分二段。下段贫液段塔径选用高效规整填料。采用管式液/气分布器分别对富液、半贫液的塔顶冷却循环水进行初始分布。

（3）、闪蒸槽

闪蒸槽内用隔板分成4个区域。闪蒸槽内的几个区之间有一定的压差梯度，使容液通过隔板自由流动，并保证溶液在槽内有一定的停留时间。闪蒸槽的每个区间上面接一喷射器。

（4）、溶液循环泵

半贫液泵，一般是带透平能量回收的，出吸收塔的富液经过水利透平回收能量并减压进入再生塔。通过透平一般能回收30%的能量，不足部分用电机带动。贫液泵用电机驱动。

2009我的梦想（5）、再沸器

再沸器按结构形式分为立式和卧式。立式占地小，结构紧凑。卧式占地大，但加热面积大。合成氨厂脱碳工序的再沸器一般根据加热介质不同分为利用变换气低位能热的变换气再沸器以及蒸汽再沸器两种。变换气再沸器的管程、壳程均与CO2接触，一般采用不锈钢材料。

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