天然气脱硫用吸收剂MDEA溶液起泡成因及机理研究

【摘要】：N-甲基二乙醇胺(MDEA)脱硫剂由于其对H2S良好的选择吸收性、腐蚀性小、热稳定性好等优点，成为近年来天然气脱硫的主流方法。但由于MDEA溶液起泡导致脱硫装置产生拦液现象，致使天然气H2S含量超标。 本文建立了MDEA溶液起泡性能测定装置，考察了操作条件、金属离子、有机物及固体颗粒等单因素对MDEA溶液的起泡性能的影响，并用田口实验设计研究了多因素共存时MDEA的起泡性能。实验结果表明：(1)降低温度、增加气速会促进MDEA起泡；(2) Ca2+、Mg2+、Fe3+含量的增加会大幅度促进MDEA溶液起泡；(3) FeS、活性炭粉末的存在大大增加了MDEA溶液的消泡时间；(4)甲醇含量的增加也会增加MDEA溶液的起泡性；(5)在多因素影响下，降低温度、增加Ca2+、Mg2+、Fe3+、FeS、甲醇、重烃的含量是促进MDEA溶液起泡的主要因素。 采用滴液体积法考察了金属离子、固体颗粒及有机物对MDEA溶液表面张力性能的影响。结果表明：(1)随Ca2+、Mg2+、Fe3+的增加，MDEA溶液的表面张力减小，起泡性能提高；(2) FeS、活性炭粉末等固体颗粒会附着在泡沫表面时，增加泡沫的表面粘度和液膜强度，使泡沫的稳定性显著提高，大大增加MDEA溶液的起泡性；(3)重烃类物质浮在MDEA溶液表面会形成胶装层，明显降低溶液表面张力，导致其更易起泡。 针对实际生产装置面临的MDEA溶液易起泡问题，提出了对MDEA溶液进行过滤以及活性炭吸附后过滤等具体措施，来控制MDEA溶液起泡的建议。将活性炭吸附后过滤方案用于富液，得到的实验结果比对贫液的消泡效果更好，该法能有效抑制MDEA溶液起泡；经活性炭吸附后过滤，富液的起泡高度下降9.5cm，消泡时间减少10.2s。 【关键词】：MDEA 起泡性能 田口设计 表面张力 起泡机理 消泡措施
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE646
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-9
• 前言9-10
• 第1章 文献综述10-19
• 1.1 常见脱硫技术10-15
• 1.1.1 湿法脱硫技术10-14
• 1.1.2 干法脱硫技术14-15
• 1.2 MDEA 法脱硫技术15-18
• 1.2.1 MDEA 法脱硫机理15-16
• 1.2.2 MDEA 法脱硫工艺16
• 1.2.3 MDEA 法脱硫的优点16-17
• 1.2.4 MDEA 溶液的起泡问题17-18
• 1.3 Minitab 流程模拟软件18-19
• 第2章 实验材料与方法19-25
• 2.1 实验药品19
• 2.2 实验仪器19-20
• 2.3 实验装置20
• 2.3.1 MDEA 起泡性能评价装置20
• 2.3.2 MDEA 表面张力测定装置20
• 2.4 实验目标20-21
• 2.5 实验原理21
• 2.6 实验方法21-22
• 2.6.1 MDEA 起泡性能评价实验方法21
• 2.6.2 MDEA 表面张力测定实验方法21-22
• 2.7 分析方法22-25
• 2.7.1 MDEA 有效浓度测定22
• 2.7.2 MDEA 溶液污染物测定22
• 2.7.3 原子吸收光谱22-23
• 2.7.4 MDEA 溶液起泡性能分析方法23
• 2.7.5 MDEA 溶液表面张力分析方法23-25
• 第3章 单因素对 MDEA 溶液起泡性能的影响25-38
• 3.1 操作条件对 MDEA 溶液起泡性能的影响25-27
• 3.2 金属离子对 MDEA 溶液起泡性能的影响27-31
• 3.3 有机物对 MDEA 溶液起泡性能的影响31-35
• 3.4 固体颗粒对 MDEA 溶液起泡性能的影响35-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 田口实验设计研究多因素对 MDEA 起泡性能的影响38-47
• 4.1 影响因子及水平的选择38
• 4.2 因素水平表的制定38-40
• 4.3 各因素起泡高度的模拟计算40-42
• 4.3.1 起泡高度的均值主效应图的绘制40
• 4.3.2 均值系数的模拟计算40-41
• 4.3.3 各因素对起泡高度影响程度的排序41
• 4.3.4 系统误差计算41-42
• 4.4 各因素消泡时间的模拟计算42-44
• 4.4.1 消泡时间的均值主效应图的绘制42-43
• 4.4.2 均值系数的模拟计算43
• 4.4.3 各因素对消泡时间影响程度的排序43-44
• 4.4.4 系统误差计算44
• 4.5 实验结果预测44-45
• 4.5.1 最低起泡高度预测44
• 4.5.2 最高起泡高度预测44-45
• 4.5.3 最长消泡时间预测45
• 4.5.4 最短消泡时间预测45
• 4.6 实验结果验证45-46
• 4.6.1 最低起泡高度验证45
• 4.6.2 最高起泡高度验证45-46
• 4.6.3 最长消泡时间验证46
• 4.6.4 最短消泡时间验证46
• 4.7 本章小结46-47
• 第5章 MDEA 溶液表面张力及起泡机理分析47-60
• 5.1 金属离子对 MDEA 溶液表面张力的影响47-51
• 5.2 有机物对 MDEA 溶液表面张力的影响51-55
• 5.3 固体颗粒对 MDEA 溶液表面张力的影响55-57
• 5.4 金属离子影响机理57
• 5.5 固体颗粒影响机理57
• 5.6 重烃影响机理57-58
• 5.7 MDEA 溶液降解影响机理58-59
• 5.8 甲醇影响机理59
• 5.9 本章小结59-60
• 第6章 工业装置 MDEA 溶液分析及消泡措施60-65
• 6.1 工业装置 MDEA 溶液分析60-62
• 6.1.1 MDEA 溶液有效浓度测定60-61
• 6.1.2 MDEA 溶液金属离子含量测定61-62
• 6.2 工业装置贫、富液消泡措施及效果62
• 6.3 装置操作注意事项及建议62-64
• 6.4 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-71
• 发表文章目录71-72
• 致谢72-73
• 详细摘要73-82

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