基于HYSYS的天然气混合醇胺法脱酸仿真及工艺参数优化

刘天元

大庆油田有限责任公司第六采油厂 黑龙江 大庆 163000

摘要 ：借助化工软件HYSYS对现有醇胺法脱酸工艺与改进配方后的新型混合醇胺工艺分别进行模拟，考察了在不同工艺参数对脱酸单元装置的净化效果影响。结果表明：当来气中酸性组分浓度在5%~25%之间，选取MDEA+MEA工艺、胺液浓度为45%~55%、循环量为75～85m3/h的方案，能够合理调配装置运行负荷完成脱酸净化。

关键词：天然气净化 脱酸 醇胺法 HYSYS

Simulation and Process Parameter Optimization of Acid Gas Removal with Mixed Amine Based on HYSYS

Liu Tianyuan

Daqing Oil Field Co., Ltd.. No. 6 Oil Mining Factory，Daqing 163000

Abstract：With the help of chemical software HYSYS，the new process of alcohol amine deacidification and the old one were separately simulated，and the purification effect of deacidification unit with different concentration of amine and different circulation is investigated，the purification effect and energy consumption are compared and analyzed. Come to the following conclusion：when the concentration of acid in the gas is between 5% and 25%，the processing plan of MDEA + MEA formula that the concentration of amine is 43%~55% and the circulation is 380~450kg/h，is able to adjust the operating load of the device to complete deacidification.

Keywords：natural gas purification；deacidification；mixed amine；HYSYS

国内某大型气田部分区块采出气的组分波动范围大，现场提出采用甲基二乙醇胺（MDEA）与一乙醇胺（MEA）的混合醇胺法进行脱酸工艺改进的方案，对上述方案中脱硫脱碳单元进行仿真模拟并对计算结果分析研究，为制定经济有效的改造方案提供理论依据。3 模拟结果与分析

3.1 醇胺浓度对脱酸效果的影响

由图1（a）、（b）对比可知，相比于原配方，经复合型醇胺溶液处理后的气体中硫化氢含量降低了0.67%、二氧化碳含量降低了0.26%，并且当除碳深度相同时，改进后的配方对溶质消耗量降低了15%。考虑到对2种酸性气体吸收率最高的浓度范围，以及保持溶液较低的发泡倾向性与腐蚀性，复合型醇胺溶液浓度在45%至55%之间为最佳范围。1 混合醇胺法脱酸过程模型

混合醇胺水溶液与酸性气体所构成的弱电解质水溶液系统为热力学非理想性模型，包含多种离解反应。该体系中各反应的方程式：（R3NH）2S2R3N+H2S2R3NHHS（R3NH）2S+HS（R3NH）2CO32R3N+H2O（R3NH）2CO3+H2O+CO22R3NHHCO3其中，醇胺与硫化氢和二氧化碳的主要反应均为可逆反应。气体进入吸收塔中，发生以上系列反应，反应平衡的方向向右移动，天然气中的酸气组分被脱出；在汽提塔中则平衡向左移动，醇胺溶剂得以释放。2 混合醇胺法脱酸工艺流程2.1 模拟设置

为简化模拟过程，进行了部分假设：来气仅为饱和烃类、二氧化碳和硫化氢的混合物，忽略盐析及漏热，实际工程中精馏柱位于闪蒸罐顶部[3]，在模拟中为方便运算，分开设置，部分参数数据模拟值如表1。表1 模拟参数数据表

项目

原料气流量/（m·d）原料气温度/℃脱酸吸收塔塔板数吸收塔塔径/m吸收塔板间距离/mm吸收塔塔高/m再压力/kPa再生温度/℃回流比

3

-1

（a）MDEA溶液浓度/% 

模拟值417×10428.91202 60019.865.00108.000.38

（b）MDEA+MEA溶液浓度/%

图1 当进口物料含10%二氧化碳、15g/m3硫化氢时，2种配方脱酸

效果随醇胺浓度的变化

3.2 醇胺溶液循环量对脱酸效果的影响

鉴于模拟对象是非选择性醇胺脱酸法，胺液循环量的最佳范围由脱酸效果以及酸气负荷的平衡程度共 23

工业、生产同决定。从图2（a）可以看出，在2种工艺模拟中H2S和CO2脱除率分别相同时，复合型醇胺配方比原单一型醇胺配方节约胺液循环量10～15m3/h，降低装置运行的能耗约8%。从图2（b）可以看出，复合型混合胺液在不同循环量下均能有效提高溶液的酸气负荷，胺2019年第3期液循环量范围应该保持在75～85m3/h之间。上述规律证明脱酸药剂的种类和循环量直接影响溶液的酸气负荷，复合型在较低循环量下可以表现出较好的脱酸性能，有效增强脱硫脱碳能力。     

（b）胺液循环量/（m3/h）   （a）胺液循环量/（m3/h）

 图2 当进口物料含10%二氧化碳、15g/m3硫化氢时，2种配方脱酸效果及胺液酸气负荷随胺液循环量的变化

4 结论

复合型混合醇胺溶液具有较好的脱酸效率，对气源气含酸量波动有较强适应性，能有效地减小系统内醇胺溶液循环量，降低整套装置总体能耗，具有可观的节能及经济效益，对于油气田降本增效具有重要意义。参考文献

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（上接第26页）

精纯度，还能将回收的天然气物质当做化工原材料创造出二次价值。况，通过分析管道内部的负压波、流动残值等方式对不正常的管道情况加以评判，在降低运行成本的同时，还能确保管道运行的安全性。3 数字化管理天然气集输过程3.1 优化仿真的运行管网

天然气在管道中进行传输的过程中，极易受到诸多方面的影响，影响因素有开关阀门变化、启动停止压缩机的变化、传输气体量变化、气体压力等变化问题的影响，上述影响因素都会造成输送换到运行缺乏稳定性。在此基础上，井场的管理者需要对整体管道的运行情况进行实时的监控，利用系统报警的方式对运行不稳定的后果与原因进行反馈，从而为后续管道的规划与改良提供帮助。管道运行系统加以优化还能针对性合理分配不同的天然气资源、价格及需求量等，通过对天然气传输管道与流程的合理部署，挑选优质的输送途径，以此来实现传输耗损、运行成本的最大化节省与降低，同时还能确保天然气安全的运输。3.3 压缩机站的故障诊断

压缩机站又称集输天然气工程的中心位置，唯有压气站稳定的运转才能确保气体的生产。通过数字化系统的部署，将传感器测试位移与压力等参数部署在压缩机的重要位置，再以系统化收集压缩机生产的参数传输至控制中心实施相应的研究分析，以此就能对其运转状况进行监控。这样还能确保压气站正常的运转，若是发生故障能采用相应的应急方案及时对故障的原因加以诊断，提前找出最佳的维修方法，实现维修时间的有效降低。4 结束语

总之，通过对数字化处理天然气集输工艺方案加强研究，能促使处理系统工作效率的进一步提高，让智能化的管理得以实现，减少集输天然气流程中出现故障，以此达到自动化管理天然气集输系统的水平。3.2 加强检测管道出现的泄漏与腐蚀状况

由于天然气具有较高的压缩性，万一管道发生泄漏或腐蚀状况，两侧很难将天然气输送中存在的问题进行感应，而且因为居民区作为天然气输送的终端，供给方面的大量需求定会使管道内部的压力随之产生变化，很难对不正常的信号检测出来。这就要求使用数字化的处理方案检测管道内出现的腐蚀与外协状参考文献

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