改良MDEA法脱除天然气中CO2实验研究

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胜利油田纯梁采油厂某油区每天注入CO2100吨以提高原油产量,但由于部分CO2溶解于原油,导致伴生气中CO2含量超过90%。过多的CO2会导致天然气热值降低,在有水的条件下会加剧管壁腐蚀。目前,该油区站场的伴生气无法点燃,已经用煤作为热源。因此,开展脱除天然气中CO2实验研究具有实际意义。本文研究的脱碳试剂是由MDEA与其他醇胺试剂复配而得,主要分为二元复配试剂与三元复配试剂。其中二元复配试剂有:MDEA+PZ、MDEA+MEA、MDEA+DEA、MDEA+DETA及MDEA+TETA,三元复配试剂有:MDEA+MEA+DETA、MDEA+MEA+TETA、MDEA+MEA+PZ、MDEA+MEA+DEA,对照实验为单组分MDEA脱碳实验,在相同实验条件下对这10组试剂进行脱碳实验研究。根据正交实验原理,结合试剂性质,采用了三水平四因素正交表,对每组试剂设计了9次吸收实验,吸收评价指标为吸收量和吸收速率;对每次吸收实验后的富液采用控制变量法进行再生实验,再生评价指标为再生率、再生速率和再生能耗。采用正交实验数据处理方法,得出每组试剂实验因素的重要次序性及优水平组合;根据控制变量法对再生实验进行数据分析,得出每组试剂最优再生参数;利用柱状图形象地展示对比每组试剂吸收实验指标和再生实验指标的高低;并结合试剂性质及反应理论对实验结果做出解释。从不同的实验指标角度衡量这10组脱碳试剂会有不同的优先次序,但综合吸收性能与再生性能,复配试剂的脱碳性能均优于单组分MDEA脱碳性能。二元复配试剂中MDEA+MEA试剂的脱碳性能最佳,但能耗是这10组试剂中最高。三元复配试剂的脱碳性能基本处于同一水平,但添加了MEA组分的试剂再生速率最高,添加了PZ组分的试剂再生能耗最高。综合对比,25%MDEA+15%MEA是一种值得推广应用的脱碳试剂。其在45℃、1.5MPa、700 r/min工况下的吸收性能最优,单位体积吸收量为5.987mol/L,吸收速率为2.687×10-3mol/s;在104℃、1000 r/min工况下的再生速率为1.543×10-3mol/s,再生能耗为0.786 kw/mol,再生率为99.2%。
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