改良MDEA法脫除天然氣中CO_2實驗研究

【摘要】：勝利油田純梁采油廠某油區(qū)每天注入CO_2100噸以提高原油產(chǎn)量,但由于部分CO_2溶解于原油,導致伴生氣中CO_2含量超過90%。過多的CO_2會導致天然氣熱值降低,在有水的條件下會加劇管壁腐蝕。目前,該油區(qū)站場的伴生氣無法點燃,已經(jīng)用煤作為熱源。因此,開展脫除天然氣中CO_2實驗研究具有實際意義。本文研究的脫碳試劑是由MDEA與其他醇胺試劑復配而得,主要分為二元復配試劑與三元復配試劑。其中二元復配試劑有:MDEA+PZ、MDEA+MEA、MDEA+DEA、MDEA+DETA及MDEA+TETA,三元復配試劑有:MDEA+MEA+DETA、MDEA+MEA+TETA、MDEA+MEA+PZ、MDEA+MEA+DEA,對照實驗為單組分MDEA脫碳實驗,在相同實驗條件下對這10組試劑進行脫碳實驗研究。根據(jù)正交實驗原理,結合試劑性質,采用了三水平四因素正交表,對每組試劑設計了9次吸收實驗,吸收評價指標為吸收量和吸收速率;對每次吸收實驗后的富液采用控制變量法進行再生實驗,再生評價指標為再生率、再生速率和再生能耗。采用正交實驗數(shù)據(jù)處理方法,得出每組試劑實驗因素的重要次序性及優(yōu)水平組合;根據(jù)控制變量法對再生實驗進行數(shù)據(jù)分析,得出每組試劑最優(yōu)再生參數(shù);利用柱狀圖形象地展示對比每組試劑吸收實驗指標和再生實驗指標的高低;并結合試劑性質及反應理論對實驗結果做出解釋。從不同的實驗指標角度衡量這10組脫碳試劑會有不同的優(yōu)先次序,但綜合吸收性能與再生性能,復配試劑的脫碳性能均優(yōu)于單組分MDEA脫碳性能。二元復配試劑中MDEA+MEA試劑的脫碳性能最佳,但能耗是這10組試劑中最高。三元復配試劑的脫碳性能基本處于同一水平,但添加了MEA組分的試劑再生速率最高,添加了PZ組分的試劑再生能耗最高。綜合對比,25%MDEA+15%MEA是一種值得推廣應用的脫碳試劑。其在45℃、1.5MPa、700 r/min工況下的吸收性能最優(yōu),單位體積吸收量為5.987mol/L,吸收速率為2.687×10-3mol/s;在104℃、1000 r/min工況下的再生速率為1.543×10-3mol/s,再生能耗為0.786 kw/mol,再生率為99.2%。 【關鍵詞】：天然氣 CO_2 MDEA 復配 正交實驗
【學位授予單位】：中國石油大學(華東)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TE644
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-16
• 第一章 緒論16-25
• 1.1 課題背景來源16-17
• 1.2 研究目的及意義17
• 1.3 基于MDEA脫除天然氣CO_2研究現(xiàn)狀17-23
• 1.3.1 醇胺法脫碳工藝的發(fā)展歷程17-19
• 1.3.2 典型脫碳工藝原理19-20
• 1.3.3 醇胺法吸收二氧化碳機理20-21
• 1.3.4 基于MDEA吸收溶劑的發(fā)展與應用21-23
• 1.4 小結23-24
• 1.5 本文研究內容24-25
• 第二章 實驗材料及數(shù)據(jù)處理方法25-31
• 2.1 實驗工藝流程與裝置25-26
• 2.2 實驗儀器及試劑26-27
• 2.2.1 實驗儀器26-27
• 2.2.2 實驗試劑27
• 2.3 實驗技術措施27-28
• 2.4 實驗數(shù)據(jù)處理方法28-30
• 2.4.1 單位體積吸收量28-29
• 2.4.2 吸收速率29
• 2.4.3 富液再生率29
• 2.4.4 富液再生速率29-30
• 2.4.5 富液再生能耗30
• 2.5 小結30-31
• 第三章 實驗試劑與CO_2反應原理31-36
• 3.1 MDEA與CO_2反應原理31
• 3.2 PZ與CO_2反應原理31-32
• 3.3 MEA與CO_2反應原理32
• 3.4 DEA與CO_2反應原理32-33
• 3.5 DETA與CO_2反應原理33
• 3.6 TETA與CO_2反應原理33-34
• 3.7 改良MDEA法原理及優(yōu)勢分析34-35
• 3.7.1 改良原理34-35
• 3.7.2 優(yōu)勢分析35
• 3.8 小結35-36
• 第四章 實驗方案設計36-44
• 4.1 交試驗設計36-37
• 4.2 交試驗設計的基本程序37-38
• 4.2.1 試驗方案設計37
• 4.2.2 實驗結果分析流程37-38
• 4.3 單組分MDEA溶液脫除CO_2實驗方案38-40
• 4.3.1 吸收實驗方案38-39
• 4.3.2 再生實驗方案39-40
• 4.4 二元復配溶液脫除CO_2實驗方案40-42
• 4.4.1 吸收實驗方案40-41
• 4.4.2 再生實驗方案41-42
• 4.5 三元復配溶液脫除CO_2實驗方案42-43
• 4.5.1 吸收實驗方案42-43
• 4.5.2 再生實驗方案43
• 4.6 小結43-44
• 第五章 實驗結果分析44-70
• 5.1 單組分MDEA溶液脫除CO_2實驗結果分析44-46
• 5.1.1 吸收實驗結果分析44-45
• 5.1.2 再生實驗結果分析45-46
• 5.2 雙組分MDEA與PZ復配溶液脫除CO_2實驗結果分析46-49
• 5.2.1 吸收實驗結果分析46-48
• 5.2.2 再生實驗結果分析48-49
• 5.3 雙組分MDEA與MEA復配溶液脫除CO_2實驗結果分析49-51
• 5.3.1 吸收實驗結果分析49-50
• 5.3.2 再生實驗結果分析50-51
• 5.4 雙組分MDEA與DEA復配溶液脫除CO_2實驗結果分析51-54
• 5.4.1 吸收實驗結果分析51-53
• 5.4.2 再生實驗結果分析53-54
• 5.5 雙組分MDEA與DETA復配溶液脫除CO_2實驗結果分析54-56
• 5.5.1 吸收實驗結果分析54-55
• 5.5.2 再生實驗結果分析55-56
• 5.6 雙組分MDEA與TETA復配溶液脫除CO_2實驗結果分析56-59
• 5.6.1 吸收實驗結果分析56-58
• 5.6.2 再生實驗結果分析58-59
• 5.7 三組分MDEA+MEA+DETA復配溶液脫除CO_2實驗結果分析59-61
• 5.7.1 吸收實驗結果分析59-60
• 5.7.2 再生實驗結果分析60-61
• 5.8 三組分MDEA+MEA+TETA復配溶液脫除CO_2實驗結果分析61-64
• 5.8.1 吸收實驗結果分析61-63
• 5.8.2 再生實驗結果分析63-64
• 5.9 三組分MDEA+MEA+PZ復配溶液脫除CO_2實驗結果分析64-66
• 5.9.1 吸收實驗結果分析64-66
• 5.9.2 再生實驗結果分析66
• 5.10 三組分MDEA+MEA+DEA復配溶液脫除CO_2實驗結果分析66-69
• 5.10.1 吸收實驗結果分析66-68
• 5.10.2 再生實驗結果分析68-69
• 5.11 小結69-70
• 第六章 改良試劑綜合性能對比分析70-84
• 6.1 吸收性能分析70-72
• 6.1.1 平均吸收量70-71
• 6.1.2 平均吸收速率71-72
• 6.2 再生性能分析72-76
• 6.2.1 平均再生率73-74
• 6.2.2 平均再生速率74-75
• 6.2.3 平均再生能耗75-76
• 6.3 復配試劑脫碳性能排序分析76-79
• 6.4 25%MDEA+15%MEA性能分析79-82
• 6.4.1 吸收性能分析80-81
• 6.4.2 再生性能分析81-82
• 6.5 小結82-84
• 結論84-86
• 參考文獻86-89
• 致謝89-90

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