利用HYSYS对酸性气体吸收系统模拟
摘要：本文运用HYSYS软件，模拟加氢装置中循环气体酸性组分的洗涤系统，吸附剂为二乙醇胺（DEA）溶液，主要除去循环气体中的H2S组分，系统回收DEA，并循环使用。本文对该系统进行稳态步模拟，并优化工艺条件。1.前言 如今各种工业模拟计算软件中，HYSYS软件对石油工艺的模拟有经验数据多和计算收敛快等优点，同时其动态模拟模块更是独特的优势。本文应用该软件模拟计算二乙醇胺循环回收系统，该工艺流程在加氢脱硫装置中比较常见。
图1 DEA循环系统流程图
该工艺的基本流程如图1所示。酸性气体含4.1mol%的CO2和1.7mol%的H2S，流量为25MMSCFD（百万标准立方米/天），酸性气体首先进入气液分离器，将水和沸点较低的烃类分离出去；分离后的酸性气体进入吸收塔，塔板数为20块，吸收剂为DEA溶液（浓度28wt%），净化后的酸性气体中H2S完全除去，CO2含量为0.062mol%，；塔底富二乙醇胺溶液经过闪蒸、换热，进入分馏塔再生（塔板数20块），再生后的DEA循环使用。
2.稳态流程模拟2.1流程图规划
本流程包括两个部分：一是DEA吸收塔，既是酸性气体净化部分，吸收塔有20块塔板，酸性气体塔底进料，吸收剂DEA溶液塔顶进料；二是DEA回收再生部分，吸收塔塔底液相物流经闪蒸、换热后进入18块塔板的蒸馏塔，塔底再生后的DEA溶液循环使用。
模拟系统采用Amine Pkg进行热力学模拟计算，该模型适用于气液相的溶解平衡计算。
2.2 PFD建立
模拟过程涉及的化合物包括N2、CO2、H2S、C1~C7、H2O和DEA，酸性气体(Sour Gas)组成如下：
表1 酸性气体(Sour Gas)组成
组分含量mol%
N2
0. 16
CO2
4.13
H2S
1.72
C1
86.92
C2
3.93
C3
0.93
iC4
0.26
nC4
0.29
iC5
0.14
nC5
0.12
nC6
0.18
nC7
0.72
H2O
0.50
酸性气体先经过等温闪蒸，分离出大部分的水和大分子烃。闪蒸后的气相进入吸收塔进行净化，塔底进料。吸收剂二乙醇胺水溶液(DEA To Cont)浓度为6.21mol%，塔顶进料。塔顶与塔底压差为5.0psia。净化后的气体(Sweet Gas)组分如下：
表2 酸性气体净化后各组分含量
组分含量mol%
N2
0.1715
CO2
0.0621
H2S
5.41e-6
C1
92.980
C2
4.1874
H2O
0.1225
由表2可见，净化后的酸性气体H2S摩尔含量在0.054ppm以下，净化效果很好。
塔底富DEA溶液经减压后进入闪蒸罐闪蒸，除去物流中烃类。再经过换热器，进入蒸馏塔回收DEA，蒸馏塔有18块塔板，再沸器和塔顶冷凝器。进料位置为第4块塔板，制定塔顶温度82℃，塔顶气相流量2.0MMSCFD，回流量5.0MMSCFD，及再沸器热功1.431E+7KJ/h。再生前后的DEA溶液组分如下表：
表3 再生前后DEA溶液组分
组分Regen Feed (mol%)Regen Bttms (mol%)
CO2
2.620.046
H2S
1.090.0025
H2O
90.2293.64
DEA
5.986.31
再生后的DEA溶液经换热、补充H2O、降温、增压之后循环使用。
3. 模拟系统的优化 DEA循环系统中，DEA吸收酸性组分的负荷通常用物流中酸性组分的浓度与DEA浓度的比值表示，HYSYS中的Spreadsheet组件不仅可以直接计算和显示该值，而且还可以进行优化，找出控制点。
由D.B.Robinson计算所得的酸性气体最大负荷值为：CO2/DEA=0.45、H2S /DEA=0.30。
图2为富DEA溶液与贫DEA溶液的H2S/ CO2负荷，由图中可以看出，富DEA溶液中CO2的负荷接近最大值，认为优化合理。
图2 DEA溶液中酸性气体的负荷
原文地址：http://blog.sina.com.cn/s/blog_59dd24e30100bi91.html
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