发布日期： 2014-04-26 发布： www.xzbu.com
摘要： 通过对MDEA溶剂再生塔相关操作条件的模拟分析，确定该塔再沸器的最佳形式及正确安装方式，优化MDEA溶剂再生装置的工程设计。
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Abstract： The paper simulates and analyzes the related operating conditions of Amine Regenerator to select the right type of reboiler， then gives the best reboiler Installation method， and optimizes the Amine Regenerator Unit design.
关键词： MDEA溶剂再生塔；再沸器；安装
Key words： Amine Regenerator；reboiler；installation
中图分类号：TQ413.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）10-0041-02
0 引言
用甲基二乙醇胺（MDEA）溶液从气体中选择性地脱除H2S的技术自上世纪70年代工业应用以来，经过几十年的发展目前在炼油等等业中得到了广泛的应用。炼油行业中主要用于干气脱硫、液化气脱硫等，近年来随着清洁燃料对脱硫要求的不断提高，用该工艺对炼厂的汽油加氢装置、柴油加氢装置等的循环氢脱硫的比例也在逐年地增加。MDEA溶剂脱硫及再生装置已成为了炼油厂的标准配置。
目前各炼厂的MDEA溶剂再生装置大都单独设置，这样即可以集中再生各溶剂脱硫装置的富溶剂，提高装置的规模，又可以将再生装置靠近硫磺回收装置布置，以降低再生塔顶酸性气的外输压降[1]。
综观国内前期设计的MDEA溶剂再生装置，再沸器大都选择BJS的换热器，安装方法和常规分馏塔无异。这并非最佳装置设计。正确地选择再沸器的形式和安装方法，将会降低MDEA溶剂的消耗，保持溶剂的质量，提高装置的运行周期。
1 相关工艺介绍
1.1 经典工艺流程 富胺液换热后，首先经富液闪蒸罐闪蒸，去除部分轻烃，然后升压、与再生塔底贫胺液换热升温至98℃左右，进再生塔顶部。含有酸性气的富胺液在再生塔内解吸，使富胺液得到再生。解析出的酸性气在塔顶经冷却、分液后，送硫磺回收装置处理。再沸器作为热源，为酸性气的解吸过程提供热量，塔底温度一般在125℃左右。再生后的塔底贫胺液，经换热回收能量后供（各）脱硫装置循环使用。工艺流程简图见图1。
1.2 MDEA的特点及脱硫原理 分子式为CH3-N（CHE2CH2OH）2，分子量119.2。一定条件下，对硫化氢等酸性气体有很强的吸收能力，而且反应热小，解吸温度低，无毒不降解。在较低温度下（20℃～40℃）下吸收，在较高温度下（>105℃）解吸。加压和低温利于吸收，减压和高温利于再生。
MDEA易热解，为了防止溶剂热分解，再生温度通常在125℃左右，加热介质（通常为蒸汽）的温度一般控制不高于148℃[2～3]。
2 胺液再生塔再沸器安装高度的正确选择
常规MDEA溶剂再生塔大都采用BJS型卧式热虹吸式再沸器。对于该型再沸器，塔底液体经再沸器加热后部分气化，再沸器前后物料产生了密度差，由此提供再沸器物料系统循环的推动力。塔底液位与再沸器安装位置的高差越大，该系统的循环推动力越大。在国内的该类装置设计中，大都选择较大的安装高差来保证系统运行的稳定。
为了降低再沸器的操作负荷，节约降耗，MDEA溶剂再生塔的操作压力越低越好，一般由酸性气的输送要求确定，国内装置多在0.1MPa（g）左右。在溶剂再生装置距离硫磺装置较远时，为了满足长距离输送酸性气的要求，再生塔的操作压力要适当提高。本文的相关计算均按高塔压0.15MPa（g）的苛刻工况考虑。该工况下的塔底平衡温度为132℃。按MDEA加热介质最高温度148℃，使用常规的BJS再沸器考虑，用ProII软件进行模拟，得到了再沸器安装高差与再沸器泡点温度，以及再沸器对数平均温差的数据，见表1。
从表1中可以看出，随着再沸器安装高差的增大，再沸器的对数平均温差越来越小，将使传热动力越来越小。这将导致再沸器计算面积增大，在安装高差大于3m后，因换热面积过大，经济上将不再合理。从换热角度考虑，最合理的安装高度是0m。而小于3m的再沸器安装高差，又不能获得合理的循环推动力。目前国内装置大都采用了较高的再沸器安装高差。
从表1中还可以看出，随着再沸器安装高差的增大，再沸器内胺液的泡点温度也将逐渐升高，越发偏离MDEA胺液常规125℃左右的温度限制。过高的温度必然导致溶剂过度热分解，这即增大了溶剂损失，又可能因热分解产物聚积，影响系统操作的稳定性，缩短装置运行周期。
3 胺液再生塔再沸器的选型及安装
从以上的分析可知，MDEA再生塔再沸器与塔底液位最合理的安装位置是没有高差。采用釜式再沸器，安装在塔底液位之上，可有效解决上述的问题。安装简图见图2。
采用釜式再沸器时，再生塔无论是浮阀或填料式，均需在塔底液位之上设置适当的集液箱（器）。
由于釜式再沸器的传热系数远低于常规BJS式，再沸器尺寸偏大。经过模拟、实践，在塔径不大于1800mm时一台釜式再沸器能够满足生产要求。对于更大塔径的装置，就需要设置两台釜式再沸器来增加对全塔的供热。这种情况下对于浮阀塔，可用采用双溢流塔盘，在底层对称布置双集液箱（器），以满足两台再沸器的配置要求。对于填料塔，也需要设置双集液箱（器）。
4 结束语
因MDEA加热介质最高温度为148℃，与胺液间的温差被固定在很小的范围内，从而限制了再沸器的选型和安装。选择釜式再沸器配合本文介绍的正确安装方式，可有效缓解MDEA溶剂的热分解，从而降低溶剂消耗，保持溶剂质量，延长生产周期。
由于该工况非常独特，在溶剂再生装置应用很广的炼油系统很难找到类似的工况，因此溶剂再生塔再沸器的选型及安装方法不具有普遍性，不适用于其他装置及系统的设计。
为了更好地说明MDEA溶剂再生塔再沸器的安装和选型，本文模拟计算使用的是MDEA溶剂再生塔远离硫磺装置布置的极端操作条件，常规操作中请慎用。
参考文献：
[1]杨复俊.MDEA用于炼厂气体脱硫综述，全国气体净化信息站2006年技术交流会论文集[C].2006：74-78.
[2]Dupart M.S. et al.， Understanding corrosion in alkanolamine gas treating plants， （part II）， Hydrocarbon Proc.， 1992，72，89-94.
[3]Chakma A.， Meisen A. Methyldiethanolamine degradation mechanism and kinetics. [J] Can. J. Chem. Eng. 1997，75，861.