MDEA溶剂再生塔再沸器的正确选择及安装

MDEA溶剂再生塔再沸器的正确选择及安装

李瑛玉

CorrectSelectionandInstallationofAmineRegeneratorReboiler

李瑛玉LIYing-yu（中国石油工程建设公司吉林设计分公司，吉林132000）（CPECCJilinDesignBranch，Jilin132000，China）

摘要院通过对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。

Abstract:ThepapersimulatesandanalyzestherelatedoperatingconditionsofAmineRegeneratortoselecttherighttypeofreboiler,thengivesthebestreboilerInstallationmethod,andoptimizestheAmineRegeneratorUnitdesign.

关键词院MDEA溶剂再生塔；再沸器；安装

Keywords:AmineRegenerator；reboiler；installation

中图分类号院TQ413.2文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）10-0041-020

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益左右，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益左右。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。

1.2MDEA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益耀40益）下吸收，在较高温度下（跃105益）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益左右，加热介质（通常为蒸汽）的温度一般控制不高于148益[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益。按MDEA加热介质最高温度148益，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益左右的温度限制。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益，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。

参考文献院[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]DupartM.S.etal.,Understandingcorrosioninalkanolaminegastreatingplants,(partII),HydrocarbonProc.,1992,72,89-94.[3]ChakmaA.,MeisenA.Methyldiethanolaminedegradationmechanismandkinetics.[J]Can.J.Chem.Eng.1997,75,861.作者简介院李瑛玉（1965-），男，吉林省吉林市人，工程师，从事石油化工工程设计工作。