1．目的及意义
天然气是一种优质、清洁的能源和化工原料, 而且使用方便, 拥有较高的综合经济效益。我国拥有丰富的天然气资源, 但是约30%左右的天然气中含有大量硫元素, H2S的存在不仅会造成设备和管道的腐蚀、危害人体健康，其燃烧产物也会污染环境。
因此，天然气净化脱硫是我国目前天然气产业发展的重要环节。传统脱硫工艺包括醇胺法，砜胺法，LO-CAT 法等。

醇胺法是目前天然气净化中应用最广泛的工艺之一。MDEA 法处理工艺技术较为成熟，MDEA 溶液对硫化氢有很强的选择性吸收能力和化学稳定性。在较高压的压力和较低的温度条件下，硫化氢与胺发生正反应生成胺盐，胺盐发生解析再生反应重新生成胺和酸气，产生的酸气浸入硫磺回收吸收氧化塔，硫化氢在吸收塔内转化为单质硫，空气通过鼓风机浸入吸收氧化塔，使催化剂再生。硫化氢和催化剂再生在同一塔内完成。
20世纪80年代，烷醇胺(MEA)净化技术过渡到甲基二乙醇胺(MDEA)，其良好的选择性、稳定性和低能耗的优点使之成为天然气净化技术的一大进步。1971年，MDEA脱碳技术应用于大型合成氨装置中。1987年出现的活化MDEA(aMDEA)技术使该工艺更加完善。截至2006年底，世界上已有240多套装置使用该技术。目前我国的天然气和炼厂气净化装置绝大多数均已采用此溶剂；或者采用以 MDEA 为主要组分，再复配物理溶剂或化学添加剂的所谓配方型溶剂。与此形成对比的是，国内MDEA的研究水平与国外还有很大距离，工业生产中对溶液的降解分析也相对有限。MDEA溶液是一个多成分的混合物，而且因其辅助成分及其配比的差异，溶液也分为不同的型号。尽管国内一些厂家的MDEA溶液主体成分与国外是一致的，在分析溶液替代的问题上，很关键的一点是要明确替代溶液与原溶液的差异，以及分析由此可能导致的工艺条件的改变。就此而言，溶液国产化的实施应建立在设计研究、建模与中试的基础上，这也给工厂应用与科研开发的合作提供了机遇。实现MDEA溶液及其技术的国产化，这应该是国内MDEA净化技术的前景。
本课题采用MDEA方法对脱硫工艺进行模拟与优化，对其工业化应用提供借鉴与参考。
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2. 研究的基本内容与方案

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研究目标：天然气是一种绿色环保的优质洁净燃料，其开发和利用得到了全球广泛重视。然而，我国开采的天然气中绝大部分含有酸性气体，其中 H2S 危害较为严重，极易造成开采、运输及下游加工过程中设备与管道的腐蚀，造成环境污染，也严重危害人类的健康。因此，天然气净化脱硫是我国目前天然气产业发展的重要环节。本课题的目的，就是通过深入了解国内外相关研究概况和发展趋势，了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系，运用AspenPlus对MEDA脱硫过程进行模拟，进行工艺流程的优化设计，并根据设计优化结果绘制工艺流程图。

研究内容：

① 了解国内外相关研究概况和发展趋势，了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系；

② 了解工艺，对MEDA脱硫过程进行模拟；

③ 进行工艺流程的优化设计；

④　根据设计优化结果绘制工艺流程图

拟采用的技术方案:

脱硫脱碳工艺流程主要可分为两个部分：一部分是对天然气进行脱硫脱碳；二是配制贫胺液溶液及再生贫胺液。
天然气脱硫部分流程：待处理的天然气经过重力分离器及过滤分离器处理后，到达胺液吸收塔下层塔板，通过和上部进入吸收塔的贫胺液逆流接触，需脱硫天然气里绝大部分 H2S 及一部分 CO2 酸性气体会进入液相与MDEA贫液发生物理化学反应进而被除去。为使净化气中携带的少量脱硫溶剂被分离出来并回收进入胺液重生装置，净化气经过塔顶时会进入净化气分离器，将湿净化天然气中的脱硫溶剂进行分离、回收。贫胺液在吸收 H2S、CO2 等酸性组分之后会从塔底排出，在流经吸收塔塔底时，通过液位调节阀（调节阀位置设置在 MDEA 富液回收管线上）的节流降压后，再进入闪蒸罐进行闪蒸和气液分离。初步分离后净化气进入预过滤器通过简单的过滤，再通过活性碳过滤除去一些杂质，最后过滤器再做进一步的过滤处理，进行重生工艺里的富液完全净化处理。闪蒸罐分离出的闪蒸气会进入火炬系统做燃烧处理，从而尽可能减少对环境的影响。
MDEA 溶液的再生和配制部分流程介绍：工艺上贫胺液与富胺液会进入贫富胺液换热器，并在换热器中进行贫富液逆流热交换。经过换热后，MDEA富胺液的温度会升高，而 MDEA 贫胺液的温度会降低。富胺液由重生塔顶端输入塔内，通过重生塔内部热动力的推动将富胺液里包含的酸性组分析出，从而实现降低溶液的酸气负荷。富胺液流经再生塔下部后，会把恢复脱硫活性的 MDEA 贫胺液输送出重生塔，塔内析出的 H2S 等酸性气体会通过塔顶输出至硫磺回收的工艺流程部分。排出重生塔的 MDEA 贫胺液会经过溶液循环泵先升压温度升高，再由贫富液换热器换热和贫胺液空冷器冷却，再一次进入胺液吸收塔和闪蒸罐进行循环利用。

生产中通过吸收剂降温、提高操作压力、合理控制贫液再生深度及提高胺液浓度均可有助于降低胺液循环量和再生蒸汽消耗，其中提高胺液浓度是降低胺液循环量和减少再生塔蒸汽耗量最有效的手段。具体胺液吸收塔优化方法如下：将胺洗塔出口 H2S 浓度读取的 H2S 浓度数据接入级联控制器作为输入值，控制器通过编入的逻辑方程进行计算，实时得出的输出值作为胺液流量控制器的设定值，进而反馈调节贫胺液进料量。在已有的级联控制器基础之上，也可在胺液吸收塔进气端加入前馈控制器，通过入口 H2S 数据调节胺液流量控制阀控制的贫胺液流量。

通过此类控制优化，可以实现吸收塔所需贫胺液的实时自动调节控制，实时监测硫化氢脱除情况及生产稳定状态，保证贫胺液的利用率的最大化以及胺液循环再生的最低成本。

3. 参考文献

4.参考文献