三元复合胺脱除采出气中的二氧化碳*

中国石化石油工程设计有限公司

三元复合胺脱除采出气中的二氧化碳*

纪国庆中国石化石油工程设计有限公司

以胜利油田纯梁采油厂高89区块的二氧化碳驱采油现状为研究背景，结合生产现场油田采出气的气体组成，配制CO2体积分数比例为5∶5的模拟采出气，进行MDEA（N—甲基二乙醇胺）、MEA（乙醇胺）与TETA（三乙烯四胺）复合溶液脱除CO2驱采出气中CO2的正交实验研究。以吸收量为分析目标时，影响因素的次序性依次为压力、转速、浓度配比及温度；以吸收速率为分析目标时，影响因素的次序性与以吸收量为分析目标时的次序性相同。

MDEA；MEA；TETA；采出气；CO2；脱除

随着近些年来人们对二氧化碳（CO2）驱采油技术的不断发展和关注，该技术中的一些问题也被逐渐认识。在胜利油田CO2驱采油技术应用中，CO2被注入地下后，约有50%～60%的CO2将被永久封存于地下，剩余的40%～50%则随着油田采出气返回地面[1-2]。高含CO2的采出气使得站场的加热炉无法点燃，因此这部分地面气体必须进行脱碳处理[3-4]。

在文献调研的基础上，以胜利油田纯梁采油厂高89区块的CO2驱采油现状为研究背景，结合生产现场油田采出气的气体组成，配制CO2体积分数比例为5∶5的模拟采出气，进行MDEA（N—甲基二乙醇胺）、MEA（乙醇胺）与TETA（三乙烯四胺）复合溶液脱除CO2驱采出气中CO2的正交实验研究。

1 实验装置与流程

本实验模拟现场采出气CO2体积分数比例为5∶5。具体的实验流程：①吸收实验。CO2与CH4经过气体混合缓冲罐之后进入电加热水浴锅，预热至设定温度，经过脱水、计量后进入高压搅拌反应釜后与复合溶液进行反应，未反应的气体最终进入耐压气体罐。当两流量计瞬时示数差小于10mL/min时，表明贫液已吸收饱和，即可停止吸收实验，进行再生实验。②再生实验。首先关闭高压反应釜进口，并对其进行电加热，反应釜内的饱和溶液发生再生反应，析出CO2气体，经过冷凝、气液分离、干燥后进入流量计，计量CO2再生量。当两流量计瞬时示数差小于10mL/min时，表明富液已完全解吸，即可停止再生实验。待溶液冷却后，再次进行下一次试剂的吸收实验。工艺流程见图1。

2 实验结果及分析

实验方案采用正交实验设计。

2.1吸收实验结果分析

整理三组分MDEA—MEA—TETA复配溶液吸收CO2实验数据，见表1和表2，采用极差分析法得到各因素的最优水平和最优组合，结合醇胺脱碳原理进行解析。

图1 脱除CO2驱采出气中CO2的正交实验工艺流程

表1 三组分MDEA—MEA—TETA复配溶液吸收CO2实验结果

表2 三组分MDEA—MEA—TETA复配溶液吸收CO2实验结果分析

从表1和表2数据可以看出：

（1）以吸收量为分析目标时，影响因素的次序性依次为压力、转速、浓度配比及温度。这样的次序结果表明，在使用MDEA—MEA—TETA的配方溶剂过程中应该重点分析吸收设备性能对目标值的影响，以便得到最佳工艺参数值。

（2）以吸收速率为分析目标时，影响因素的次序性与以吸收量为分析目标时的次序性相同。

（3）以本组实验为基础进行分析，使用该复配试剂的最佳工艺参数为50℃，1.5MPa，浓度配比为0.3∶0.08∶0.02，转速为700 r/min，此时为最大吸收量和吸收速率的最优组合，吸收量达到4.465mol/L，吸收速率为2.031×103mol/s。

2.2再生实验结果分析

再生实验数据见表3。

表3 三组分MDEA+MEA+TETA复配富液再生实验结果

分析表3数据可知：MDEA—MEA—TETA复配后的富液再生率与转速、温度无明显变化关系，均在98.5%以上，这说明该富液易再生；结合能耗与再生速率，建议在102℃、400 r/min的条件下进行再生，此时再生能耗为0.296 kW/mol，再生速率为1.014×103mol/s。

3 结论

（1）MDEA—MEA—TETA三元复配试剂吸收模拟采出气中CO2，最佳浓度配比为0.3∶0.08∶0.02，最佳吸收工艺参数为吸收温度50℃，吸收压力1.5MPa，转速700 r/min；

（2）MDEA—MEA—TETA复配试剂吸收CO2后最佳再生参数为：再生温度102℃、转速400 r/min。

[1]费维扬，艾宁，陈健．温室气体CO2的捕集和分离[J]．化工进展，2005，24（1）：1-4.

[2]杨向平，陆诗建．回收烟气中二氧化碳用于强化采油技术进展及可行性研究[J]．现代化工，2009，29（11）：24-26.

[3]李清方，陆诗建，张建，等．MEA—AMP二元复配溶液吸收烟气中二氧化碳实验研究[J]．精细石油化工，2010，27（5）：1-5.

[4]杨向平，陆诗建，高仲峰，等．基于电位法和酸碱度法的醇胺溶液吸收二氧化碳[J]．中国石油大学学报，2010，34（2）：140-144.

（栏目主持 杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.006