天然氣MDEA選擇性脫硫工藝的建模.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，天然氣作為一種清潔，節(jié)能并且儲存量大的新型能源即將取代石油在工業(yè)發(fā)展和日常生活中的能源地位，成為人類的主要消耗能源。大多數(shù)天然氣體中會混合有H2S，CO2等酸性氣體，這些氣體都對人們的生活，工業(yè)生產(chǎn)以及周圍環(huán)境有著極大的危害，特別是H2S氣體。但是H2S又能夠工業(yè)合成硫單質(zhì)，硫是一種重要的化工原料。所以工業(yè)上選擇性脫除含有硫化氫以及二氧化碳的天然氣中的硫化氫逐漸成為熱門研究對象。
　　 經(jīng)過與其他脫硫方法的比較，

2、本文擬采用化學(xué)溶劑MDEA脫硫方法脫除天然氣中的硫化氫氣體。MDEA作為一種醇胺，廣泛應(yīng)用的當(dāng)前脫除天然氣中硫化氫的工藝。由于MDEA與硫化氫的反應(yīng)是質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，其反應(yīng)是瞬間反應(yīng)。相反的，MDEA與二氧化碳的反應(yīng)要復(fù)雜，并且緩慢?；瘜W(xué)反應(yīng)速率上的差距成為MDEA能夠選擇性脫除硫化氫的主要因素。
　　 在這些反應(yīng)的動力學(xué)以及熱力學(xué)研究的基礎(chǔ)上，本文建立了描述MDEA水溶液同時吸收硫化氫以及二氧化碳的機(jī)理反應(yīng)模型。不同于以往所建立

3、的基于傳質(zhì)速率的機(jī)理模型，本文通過熱動力學(xué)建立起一種非常簡單的氣液相平衡模型。這個模型不僅可以在初期預(yù)測MDEA水溶液同時吸收兩種氣體的氣液相平衡過程，而且還可以預(yù)測出幾種不同因素對于吸收反應(yīng)的影響。
　　 根據(jù)MDEA水溶液選擇性脫除硫化氫的基本反應(yīng)原理，建立起天然氣脫硫吸收塔的穩(wěn)態(tài)模型，并通過逐板計算法以及流率加和法兩種方法求解此穩(wěn)態(tài)模型。分析具體實例，證明所建立穩(wěn)態(tài)模型能夠正確預(yù)測天然氣脫硫吸收塔的穩(wěn)態(tài)脫吸過程。對于流率加

4、和法中涉及的大型矩陣方程，本文用托馬斯方程求解。建立正確的穩(wěn)態(tài)模型為今后對天然氣脫硫過程的優(yōu)化設(shè)計打下堅實基礎(chǔ)。
　　 最后為了進(jìn)一步考察天然氣脫硫過程的動態(tài)行為，本文建立了天然氣脫硫過程的動態(tài)模型。動態(tài)模型體現(xiàn)出了吸收塔自開工到穩(wěn)定狀態(tài)的變化過程，對于我們分析天然氣脫硫工藝的過程以及今后對天然氣脫硫工藝的控制提供理論基礎(chǔ)。
　　 本文研究不僅能夠精確地模擬天然氣脫硫工藝，得到正確合理的工藝參數(shù)，而且能夠為今后天然氣脫硫