MDEA溶劑再生塔再沸器的正確選擇及安裝

李瑛玉

摘要： 通過對MDEA溶劑再生塔相關操作條件的模擬分析，確定該塔再沸器的最佳形式及正確安裝方式，優化MDEA溶劑再生裝置的工程設計。

Abstract： The paper simulates and analyzes the related operating conditions of Amine Regenerator to select the right type of reboiler， then gives the best reboiler Installation method， and optimizes the Amine Regenerator Unit design.

關鍵詞： MDEA溶劑再生塔；再沸器；安裝

Key words： Amine Regenerator；reboiler；installation

中圖分類號：TQ413.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）10-0041-02

0 引言

用甲基二乙醇胺（MDEA）溶液從氣體中選擇性地脫除H2S的技術自上世紀70年代工業應用以來，經過幾十年的發展目前在煉油等等業中得到了廣泛的應用。煉油行業中主要用于干氣脫硫、液化氣脫硫等，近年來隨著清潔燃料對脫硫要求的不斷提高，用該工藝對煉廠的汽油加氫裝置、柴油加氫裝置等的循環氫脫硫的比例也在逐年地增加。MDEA溶劑脫硫及再生裝置已成為了煉油廠的標準配置。

目前各煉廠的MDEA溶劑再生裝置大都單獨設置，這樣即可以集中再生各溶劑脫硫裝置的富溶劑，提高裝置的規模，又可以將再生裝置靠近硫磺回收裝置布置，以降低再生塔頂酸性氣的外輸壓降[1]。

綜觀國內前期設計的MDEA溶劑再生裝置，再沸器大都選擇BJS的換熱器，安裝方法和常規分餾塔無異。這并非最佳裝置設計。正確地選擇再沸器的形式和安裝方法，將會降低MDEA溶劑的消耗，保持溶劑的質量，提高裝置的運行周期。

1 相關工藝介紹

1.1 經典工藝流程 富胺液換熱后，首先經富液閃蒸罐閃蒸，去除部分輕烴，然后升壓、與再生塔底貧胺液換熱升溫至98℃左右，進再生塔頂部。含有酸性氣的富胺液在再生塔內解吸，使富胺液得到再生。解析出的酸性氣在塔頂經冷卻、分液后，送硫磺回收裝置處理。再沸器作為熱源，為酸性氣的解吸過程提供熱量，塔底溫度一般在125℃左右。再生后的塔底貧胺液，經換熱回收能量后供（各）脫硫裝置循環使用。工藝流程簡圖見圖1。

1.2 MDEA的特點及脫硫原理 分子式為CH3-N（CHE2CH2OH）2，分子量119.2。一定條件下，對硫化氫等酸性氣體有很強的吸收能力，而且反應熱小，解吸溫度低，無毒不降解。在較低溫度下（20℃～40℃）下吸收，在較高溫度下（>105℃）解吸。加壓和低溫利于吸收，減壓和高溫利于再生。

MDEA易熱解，為了防止溶劑熱分解，再生溫度通常在125℃左右，加熱介質（通常為蒸汽）的溫度一般控制不高于148℃[2～3]。

2 胺液再生塔再沸器安裝高度的正確選擇

常規MDEA溶劑再生塔大都采用BJS型臥式熱虹吸式再沸器。對于該型再沸器，塔底液體經再沸器加熱后部分氣化，再沸器前后物料產生了密度差，由此提供再沸器物料系統循環的推動力。塔底液位與再沸器安裝位置的高差越大，該系統的循環推動力越大。在國內的該類裝置設計中，大都選擇較大的安裝高差來保證系統運行的穩定。

為了降低再沸器的操作負荷，節約降耗，MDEA溶劑再生塔的操作壓力越低越好，一般由酸性氣的輸送要求確定，國內裝置多在0.1MPa（g）左右。在溶劑再生裝置距離硫磺裝置較遠時，為了滿足長距離輸送酸性氣的要求，再生塔的操作壓力要適當提高。本文的相關計算均按高塔壓0.15MPa（g）的苛刻工況考慮。該工況下的塔底平衡溫度為132℃。按MDEA加熱介質最高溫度148℃，使用常規的BJS再沸器考慮，用ProII軟件進行模擬，得到了再沸器安裝高差與再沸器泡點溫度，以及再沸器對數平均溫差的數據，見表1。

從表1中可以看出，隨著再沸器安裝高差的增大，再沸器的對數平均溫差越來越小，將使傳熱動力越來越小。這將導致再沸器計算面積增大，在安裝高差大于3m后，因換熱面積過大，經濟上將不再合理。從換熱角度考慮，最合理的安裝高度是0m。而小于3m的再沸器安裝高差，又不能獲得合理的循環推動力。目前國內裝置大都采用了較高的再沸器安裝高差。

從表1中還可以看出，隨著再沸器安裝高差的增大，再沸器內胺液的泡點溫度也將逐漸升高，越發偏離MDEA胺液常規125℃左右的溫度限制。過高的溫度必然導致溶劑過度熱分解，這即增大了溶劑損失，又可能因熱分解產物聚積，影響系統操作的穩定性，縮短裝置運行周期。

3 胺液再生塔再沸器的選型及安裝

從以上的分析可知，MDEA再生塔再沸器與塔底液位最合理的安裝位置是沒有高差。采用釜式再沸器，安裝在塔底液位之上，可有效解決上述的問題。安裝簡圖見圖2。

采用釜式再沸器時，再生塔無論是浮閥或填料式，均需在塔底液位之上設置適當的集液箱（器）。

由于釜式再沸器的傳熱系數遠低于常規BJS式，再沸器尺寸偏大。經過模擬、實踐，在塔徑不大于1800mm時一臺釜式再沸器能夠滿足生產要求。對于更大塔徑的裝置，就需要設置兩臺釜式再沸器來增加對全塔的供熱。這種情況下對于浮閥塔，可用采用雙溢流塔盤，在底層對稱布置雙集液箱（器），以滿足兩臺再沸器的配置要求。對于填料塔，也需要設置雙集液箱（器）。

4 結束語

因MDEA加熱介質最高溫度為148℃，與胺液間的溫差被固定在很小的范圍內，從而限制了再沸器的選型和安裝。選擇釜式再沸器配合本文介紹的正確安裝方式，可有效緩解MDEA溶劑的熱分解，從而降低溶劑消耗，保持溶劑質量，延長生產周期。

由于該工況非常獨特，在溶劑再生裝置應用很廣的煉油系統很難找到類似的工況，因此溶劑再生塔再沸器的選型及安裝方法不具有普遍性，不適用于其他裝置及系統的設計。

為了更好地說明MDEA溶劑再生塔再沸器的安裝和選型，本文模擬計算使用的是MDEA溶劑再生塔遠離硫磺裝置布置的極端操作條件，常規操作中請慎用。

參考文獻：

[1]楊復俊.MDEA用于煉廠氣體脫硫綜述，全國氣體凈化信息站2006年技術交流會論文集[C].2006：74-78.

[2]Dupart M.S. et al.， Understanding corrosion in alkanolamine gas treating plants， （part II）， Hydrocarbon Proc.， 1992，72，89-94.

[3]Chakma A.， Meisen A. Methyldiethanolamine degradation mechanism and kinetics. [J] Can. J. Chem. Eng. 1997，75，861.

摘要： 通過對MDEA溶劑再生塔相關操作條件的模擬分析，確定該塔再沸器的最佳形式及正確安裝方式，優化MDEA溶劑再生裝置的工程設計。

Abstract： The paper simulates and analyzes the related operating conditions of Amine Regenerator to select the right type of reboiler， then gives the best reboiler Installation method， and optimizes the Amine Regenerator Unit design.

關鍵詞： MDEA溶劑再生塔；再沸器；安裝

Key words： Amine Regenerator；reboiler；installation

中圖分類號：TQ413.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）10-0041-02

0 引言

用甲基二乙醇胺（MDEA）溶液從氣體中選擇性地脫除H2S的技術自上世紀70年代工業應用以來，經過幾十年的發展目前在煉油等等業中得到了廣泛的應用。煉油行業中主要用于干氣脫硫、液化氣脫硫等，近年來隨著清潔燃料對脫硫要求的不斷提高，用該工藝對煉廠的汽油加氫裝置、柴油加氫裝置等的循環氫脫硫的比例也在逐年地增加。MDEA溶劑脫硫及再生裝置已成為了煉油廠的標準配置。

目前各煉廠的MDEA溶劑再生裝置大都單獨設置，這樣即可以集中再生各溶劑脫硫裝置的富溶劑，提高裝置的規模，又可以將再生裝置靠近硫磺回收裝置布置，以降低再生塔頂酸性氣的外輸壓降[1]。

綜觀國內前期設計的MDEA溶劑再生裝置，再沸器大都選擇BJS的換熱器，安裝方法和常規分餾塔無異。這并非最佳裝置設計。正確地選擇再沸器的形式和安裝方法，將會降低MDEA溶劑的消耗，保持溶劑的質量，提高裝置的運行周期。

1 相關工藝介紹

1.1 經典工藝流程 富胺液換熱后，首先經富液閃蒸罐閃蒸，去除部分輕烴，然后升壓、與再生塔底貧胺液換熱升溫至98℃左右，進再生塔頂部。含有酸性氣的富胺液在再生塔內解吸，使富胺液得到再生。解析出的酸性氣在塔頂經冷卻、分液后，送硫磺回收裝置處理。再沸器作為熱源，為酸性氣的解吸過程提供熱量，塔底溫度一般在125℃左右。再生后的塔底貧胺液，經換熱回收能量后供（各）脫硫裝置循環使用。工藝流程簡圖見圖1。

1.2 MDEA的特點及脫硫原理 分子式為CH3-N（CHE2CH2OH）2，分子量119.2。一定條件下，對硫化氫等酸性氣體有很強的吸收能力，而且反應熱小，解吸溫度低，無毒不降解。在較低溫度下（20℃～40℃）下吸收，在較高溫度下（>105℃）解吸。加壓和低溫利于吸收，減壓和高溫利于再生。

MDEA易熱解，為了防止溶劑熱分解，再生溫度通常在125℃左右，加熱介質（通常為蒸汽）的溫度一般控制不高于148℃[2～3]。

2 胺液再生塔再沸器安裝高度的正確選擇

常規MDEA溶劑再生塔大都采用BJS型臥式熱虹吸式再沸器。對于該型再沸器，塔底液體經再沸器加熱后部分氣化，再沸器前后物料產生了密度差，由此提供再沸器物料系統循環的推動力。塔底液位與再沸器安裝位置的高差越大，該系統的循環推動力越大。在國內的該類裝置設計中，大都選擇較大的安裝高差來保證系統運行的穩定。

為了降低再沸器的操作負荷，節約降耗，MDEA溶劑再生塔的操作壓力越低越好，一般由酸性氣的輸送要求確定，國內裝置多在0.1MPa（g）左右。在溶劑再生裝置距離硫磺裝置較遠時，為了滿足長距離輸送酸性氣的要求，再生塔的操作壓力要適當提高。本文的相關計算均按高塔壓0.15MPa（g）的苛刻工況考慮。該工況下的塔底平衡溫度為132℃。按MDEA加熱介質最高溫度148℃，使用常規的BJS再沸器考慮，用ProII軟件進行模擬，得到了再沸器安裝高差與再沸器泡點溫度，以及再沸器對數平均溫差的數據，見表1。

從表1中可以看出，隨著再沸器安裝高差的增大，再沸器的對數平均溫差越來越小，將使傳熱動力越來越小。這將導致再沸器計算面積增大，在安裝高差大于3m后，因換熱面積過大，經濟上將不再合理。從換熱角度考慮，最合理的安裝高度是0m。而小于3m的再沸器安裝高差，又不能獲得合理的循環推動力。目前國內裝置大都采用了較高的再沸器安裝高差。

從表1中還可以看出，隨著再沸器安裝高差的增大，再沸器內胺液的泡點溫度也將逐漸升高，越發偏離MDEA胺液常規125℃左右的溫度限制。過高的溫度必然導致溶劑過度熱分解，這即增大了溶劑損失，又可能因熱分解產物聚積，影響系統操作的穩定性，縮短裝置運行周期。

3 胺液再生塔再沸器的選型及安裝

從以上的分析可知，MDEA再生塔再沸器與塔底液位最合理的安裝位置是沒有高差。采用釜式再沸器，安裝在塔底液位之上，可有效解決上述的問題。安裝簡圖見圖2。

采用釜式再沸器時，再生塔無論是浮閥或填料式，均需在塔底液位之上設置適當的集液箱（器）。

由于釜式再沸器的傳熱系數遠低于常規BJS式，再沸器尺寸偏大。經過模擬、實踐，在塔徑不大于1800mm時一臺釜式再沸器能夠滿足生產要求。對于更大塔徑的裝置，就需要設置兩臺釜式再沸器來增加對全塔的供熱。這種情況下對于浮閥塔，可用采用雙溢流塔盤，在底層對稱布置雙集液箱（器），以滿足兩臺再沸器的配置要求。對于填料塔，也需要設置雙集液箱（器）。

4 結束語

因MDEA加熱介質最高溫度為148℃，與胺液間的溫差被固定在很小的范圍內，從而限制了再沸器的選型和安裝。選擇釜式再沸器配合本文介紹的正確安裝方式，可有效緩解MDEA溶劑的熱分解，從而降低溶劑消耗，保持溶劑質量，延長生產周期。

由于該工況非常獨特，在溶劑再生裝置應用很廣的煉油系統很難找到類似的工況，因此溶劑再生塔再沸器的選型及安裝方法不具有普遍性，不適用于其他裝置及系統的設計。

為了更好地說明MDEA溶劑再生塔再沸器的安裝和選型，本文模擬計算使用的是MDEA溶劑再生塔遠離硫磺裝置布置的極端操作條件，常規操作中請慎用。

參考文獻：

[1]楊復俊.MDEA用于煉廠氣體脫硫綜述，全國氣體凈化信息站2006年技術交流會論文集[C].2006：74-78.

[2]Dupart M.S. et al.， Understanding corrosion in alkanolamine gas treating plants， （part II）， Hydrocarbon Proc.， 1992，72，89-94.

[3]Chakma A.， Meisen A. Methyldiethanolamine degradation mechanism and kinetics. [J] Can. J. Chem. Eng. 1997，75，861.

摘要： 通過對MDEA溶劑再生塔相關操作條件的模擬分析，確定該塔再沸器的最佳形式及正確安裝方式，優化MDEA溶劑再生裝置的工程設計。

Abstract： The paper simulates and analyzes the related operating conditions of Amine Regenerator to select the right type of reboiler， then gives the best reboiler Installation method， and optimizes the Amine Regenerator Unit design.

關鍵詞： MDEA溶劑再生塔；再沸器；安裝

Key words： Amine Regenerator；reboiler；installation

中圖分類號：TQ413.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）10-0041-02

0 引言

用甲基二乙醇胺（MDEA）溶液從氣體中選擇性地脫除H2S的技術自上世紀70年代工業應用以來，經過幾十年的發展目前在煉油等等業中得到了廣泛的應用。煉油行業中主要用于干氣脫硫、液化氣脫硫等，近年來隨著清潔燃料對脫硫要求的不斷提高，用該工藝對煉廠的汽油加氫裝置、柴油加氫裝置等的循環氫脫硫的比例也在逐年地增加。MDEA溶劑脫硫及再生裝置已成為了煉油廠的標準配置。

目前各煉廠的MDEA溶劑再生裝置大都單獨設置，這樣即可以集中再生各溶劑脫硫裝置的富溶劑，提高裝置的規模，又可以將再生裝置靠近硫磺回收裝置布置，以降低再生塔頂酸性氣的外輸壓降[1]。

綜觀國內前期設計的MDEA溶劑再生裝置，再沸器大都選擇BJS的換熱器，安裝方法和常規分餾塔無異。這并非最佳裝置設計。正確地選擇再沸器的形式和安裝方法，將會降低MDEA溶劑的消耗，保持溶劑的質量，提高裝置的運行周期。

1 相關工藝介紹

1.1 經典工藝流程 富胺液換熱后，首先經富液閃蒸罐閃蒸，去除部分輕烴，然后升壓、與再生塔底貧胺液換熱升溫至98℃左右，進再生塔頂部。含有酸性氣的富胺液在再生塔內解吸，使富胺液得到再生。解析出的酸性氣在塔頂經冷卻、分液后，送硫磺回收裝置處理。再沸器作為熱源，為酸性氣的解吸過程提供熱量，塔底溫度一般在125℃左右。再生后的塔底貧胺液，經換熱回收能量后供（各）脫硫裝置循環使用。工藝流程簡圖見圖1。

1.2 MDEA的特點及脫硫原理 分子式為CH3-N（CHE2CH2OH）2，分子量119.2。一定條件下，對硫化氫等酸性氣體有很強的吸收能力，而且反應熱小，解吸溫度低，無毒不降解。在較低溫度下（20℃～40℃）下吸收，在較高溫度下（>105℃）解吸。加壓和低溫利于吸收，減壓和高溫利于再生。

MDEA易熱解，為了防止溶劑熱分解，再生溫度通常在125℃左右，加熱介質（通常為蒸汽）的溫度一般控制不高于148℃[2～3]。

2 胺液再生塔再沸器安裝高度的正確選擇

常規MDEA溶劑再生塔大都采用BJS型臥式熱虹吸式再沸器。對于該型再沸器，塔底液體經再沸器加熱后部分氣化，再沸器前后物料產生了密度差，由此提供再沸器物料系統循環的推動力。塔底液位與再沸器安裝位置的高差越大，該系統的循環推動力越大。在國內的該類裝置設計中，大都選擇較大的安裝高差來保證系統運行的穩定。

為了降低再沸器的操作負荷，節約降耗，MDEA溶劑再生塔的操作壓力越低越好，一般由酸性氣的輸送要求確定，國內裝置多在0.1MPa（g）左右。在溶劑再生裝置距離硫磺裝置較遠時，為了滿足長距離輸送酸性氣的要求，再生塔的操作壓力要適當提高。本文的相關計算均按高塔壓0.15MPa（g）的苛刻工況考慮。該工況下的塔底平衡溫度為132℃。按MDEA加熱介質最高溫度148℃，使用常規的BJS再沸器考慮，用ProII軟件進行模擬，得到了再沸器安裝高差與再沸器泡點溫度，以及再沸器對數平均溫差的數據，見表1。

從表1中可以看出，隨著再沸器安裝高差的增大，再沸器的對數平均溫差越來越小，將使傳熱動力越來越小。這將導致再沸器計算面積增大，在安裝高差大于3m后，因換熱面積過大，經濟上將不再合理。從換熱角度考慮，最合理的安裝高度是0m。而小于3m的再沸器安裝高差，又不能獲得合理的循環推動力。目前國內裝置大都采用了較高的再沸器安裝高差。

從表1中還可以看出，隨著再沸器安裝高差的增大，再沸器內胺液的泡點溫度也將逐漸升高，越發偏離MDEA胺液常規125℃左右的溫度限制。過高的溫度必然導致溶劑過度熱分解，這即增大了溶劑損失，又可能因熱分解產物聚積，影響系統操作的穩定性，縮短裝置運行周期。

3 胺液再生塔再沸器的選型及安裝

從以上的分析可知，MDEA再生塔再沸器與塔底液位最合理的安裝位置是沒有高差。采用釜式再沸器，安裝在塔底液位之上，可有效解決上述的問題。安裝簡圖見圖2。

采用釜式再沸器時，再生塔無論是浮閥或填料式，均需在塔底液位之上設置適當的集液箱（器）。

由于釜式再沸器的傳熱系數遠低于常規BJS式，再沸器尺寸偏大。經過模擬、實踐，在塔徑不大于1800mm時一臺釜式再沸器能夠滿足生產要求。對于更大塔徑的裝置，就需要設置兩臺釜式再沸器來增加對全塔的供熱。這種情況下對于浮閥塔，可用采用雙溢流塔盤，在底層對稱布置雙集液箱（器），以滿足兩臺再沸器的配置要求。對于填料塔，也需要設置雙集液箱（器）。

4 結束語

因MDEA加熱介質最高溫度為148℃，與胺液間的溫差被固定在很小的范圍內，從而限制了再沸器的選型和安裝。選擇釜式再沸器配合本文介紹的正確安裝方式，可有效緩解MDEA溶劑的熱分解，從而降低溶劑消耗，保持溶劑質量，延長生產周期。

由于該工況非常獨特，在溶劑再生裝置應用很廣的煉油系統很難找到類似的工況，因此溶劑再生塔再沸器的選型及安裝方法不具有普遍性，不適用于其他裝置及系統的設計。

為了更好地說明MDEA溶劑再生塔再沸器的安裝和選型，本文模擬計算使用的是MDEA溶劑再生塔遠離硫磺裝置布置的極端操作條件，常規操作中請慎用。

參考文獻：

[1]楊復俊.MDEA用于煉廠氣體脫硫綜述，全國氣體凈化信息站2006年技術交流會論文集[C].2006：74-78.

[2]Dupart M.S. et al.， Understanding corrosion in alkanolamine gas treating plants， （part II）， Hydrocarbon Proc.， 1992，72，89-94.

[3]Chakma A.， Meisen A. Methyldiethanolamine degradation mechanism and kinetics. [J] Can. J. Chem. Eng. 1997，75，861.