Aspen Hysys用于單乙醇胺液（MEA）捕集二氧化碳裝置工程設計及優化

李博鑫

（中國昆侖工程公司北京100037）

Aspen Hysys用于單乙醇胺液（MEA）捕集二氧化碳裝置工程設計及優化

李博鑫

（中國昆侖工程公司北京100037）

利用Aspen Hysys軟件進行了單乙醇胺液捕集燃燒煙氣CO2裝置流程模擬，模擬了25wt%單乙醇胺溶液在填料塔吸收CO2和板式塔解吸CO2的過程，分別按貧胺液中CO2負荷0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35進行了模擬計算，并利用模擬計算結果對裝置進行優化分析。

Aspen Hysys；二氧化碳；捕集；單乙醇胺；模擬

1　概述

溫室效應對全球氣候的影響日益顯現，已經成為公眾最為關注的焦點之一。據政府間氣候變化專門委員會（IPCC）報告，引起全球氣候變暖的CO2、CH4、N2O、氫氟烴4類氣體中，CO2產生的溫室效應占60。

2　流程模擬

2.1單乙醇胺化學吸收原理

化學吸收法是指采用吸收劑通過化學反應選擇性吸收目標氣體的方法，化學吸收法吸收CO2的實質是酸堿中和，其原理是利用堿性吸收劑與混合氣中的CO2接觸并發送化學反應，形成不穩定的鹽類。

2.2設計流程

本文用Apsen H ysysV7.3模擬25wt%單乙醇胺（M EA）溶液對100000Nm3/h含12Vol%的CO2的燃燒煙氣吸收和解吸CO2的流程，CO2的去除率大于90%，并進行系統優化。

2.3流體包選擇

Aspen HysysV7.3中集成了DBR Aminepackage流體包，該流體包液相采用Mod Kent Eisenberg（VLE）模型，氣相采用PR（VLE）模型，同時采用了專有的效率模型，該效率模型可以在在給定的操作條件和設備條件下，計算出化學吸收劑和二氧化碳組成各階段的效率，得到貼近真實的模擬結果。

2.4模型建立

Aspen HysysV7.3軟件含有幾乎全部的單元操作模型，對于本文工藝流程而言，其主要操作單元為吸收塔、解吸塔、貧富胺液換熱器、空冷器、水冷器以及輸送泵。

3　模擬結果及分析

3.1模擬結果

在相同的CO2去除率要求下，解吸塔對CO2的解吸程度對解吸塔再沸器熱負荷，空冷器水冷器冷負荷，貧胺液循環量等都有很大的影響，再沸器熱負荷決定了裝置的熱消耗，為整個裝置最大的能耗，循環量對機泵選型、管道配置影響較大。

3.2結果分析

3.2.1貧胺液CO2負荷對循環量的影響

隨著貧胺液CO2負荷增大，胺液吸收CO2能力下降，因此需要增加胺液的量來保證CO2的去除率，導致貧胺液的循環量上升，當貧胺液CO2負荷大于0.2時，貧胺液循環量上升趨勢明顯。

3.2.2貧胺液CO2負荷對解吸塔冷熱負荷的影響

當貧胺液CO2負荷較小時，解吸CO2需熱量較大，塔頂回流必然增大，造成解吸塔底熱負荷和塔頂冷負荷需求上升很快，從計算結果中可以看出，隨著貧胺液CO2負荷增大，再沸器的熱負荷和塔頂冷負荷在貧胺液CO2負荷小于于0.3時下降較快，當貧胺液CO2負荷大于0.3時，再沸器負荷下降趨勢變緩慢。

4　工程設計指導

4.1模擬結果

綜合考慮設備投資和運行能耗等多方面因素，本次設計擬以貧胺液CO2負荷0.3進行工程設計。

4.2模型應用

工藝專業設計人員可以利用建立好的模型，可以將每一個物流信息導出，用于編制工藝流程圖（PFD）的物料平衡表；也可以利用Aspen Hysys自帶的工具進行初步的塔內徑的水力學計算（Tray Sizing），管徑計算（Pipe Sizing）等。

5　結語

通過Aspen Hysys軟件對單乙醇胺溶液捕集CO2裝置流程模擬，可以得到以下結論：（1）軟件集成的DBR Aminepackage流體包，可以對常規胺液進行模擬計算；（2）貧胺液的CO2負荷對整個裝置的投資和運行能耗起主導作用；（3）工程設計人員可利用流程模擬結果指導工程設計。

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李博鑫（1982—），男，工程師，從事石油化工及化工環保的工程設計工作。