双压气体脱硫装置中用二乙醇胺(DEA)替代二甘醇胺(DGA)的技术经济可行性与性能评估：一项综合现场案例研究

《Energy Conversion and Management-X》：Techno-economic feasibility and performance evaluation of replacing diglycolamine (DGA) with diethanolamine (DEA) in a dual-pressure gas sweetening unit: A comprehensive field case study

　　

研究人员针对炼油厂气流中硫化氢(H2S)脱除的需求，在德黑兰炼油公司双压气体脱硫装置中开展了以二乙醇胺(DEA)替代二甘醇胺(DGA)的综合技术与经济评估。通过受控溶剂置换及持续监测，结果显示DEA在低?压吸收塔中显著降低了出口H2S浓度，并使汽提塔再沸器蒸汽消耗减少9.6%。关键发现是能耗较高的回收装置被完全停用，与该装置在使用DGA时的运行相比实现了100%节能。经济上，改用DEA每年节省溶剂成本约15.2万美元，总年度节约超过22.5万美元。此外，伊朗国内DEA供应稳定，可降低供应链风险，证明DEA在技术性能、经济效益和战略弹性方面均优于DGA，适用于炼油厂气体脱硫应用。

本论文发表于《Energy Conversion and Management-X》，研究对象为德黑兰炼油公司一号气体脱硫装置，该装置采用双压吸收工艺处理来自上游不同压力的气流。当前工业界普遍使用胺法脱硫，其中二甘醇胺(DGA)与二乙醇胺(DEA)均为常见溶剂，但DGA存在价格昂贵、依赖进口、易降解形成热稳定性盐(HSS)、需配套高能耗回收装置等问题。伊朗本土虽可稳定生产DEA，但缺乏在该国实际工况下的系统性替代验证研究，且多数既有文献仅为模拟结果，缺少长期实地数据支撑。因此，本研究旨在从技术性能、运营经济性和供应链安全性三个维度，对双压脱硫装置中DGA替换为DEA进行全面评估。

研究人员首先制定了渐进式溶剂置换策略，在稳定运行条件下逐步稀释原有DGA溶液并注入新鲜DEA溶液，直至达到稳态浓度29.6 wt%。过程中通过滴定监测溶剂组成，并利用分布式控制系统(DCS)连续记录流量、温度、压力等参数。气体中H₂S浓度由紫外?可见分光光度计测定，蒸汽能耗由孔板流量计与焓值计算获得。数据经过异常值剔除并与实验室测量交叉验证，确保可靠性。

研究结果表明，在低压吸收塔中，DEA将平均H₂S浓度从55 ppm降至36 ppm，降幅达34.5%，高压吸收塔亦由15 ppm降至13 ppm，降幅13.1%。这一差异源于低压环境下传质驱动力较低，DEA与H₂S的反应动力学优势更为明显。能耗方面，汽提塔再沸器蒸汽需求下降9.6%，回收装置因DEA热稳定性更高而完全停用，实现该部分100%节能。溶剂消耗量亦降低60%，由每月5桶降至2桶。环境效益方面，仅再沸器蒸汽节约即可每年减少约590吨CO₂排放。经济分析显示，年总节约超过22.5万美元，其中溶剂采购节约15.2万美元，能源节约7.28万美元。敏感性分析表明，即便在本土DEA价格上涨34%的最不利情境下，总节约仍可增至约24.8万美元，体现出极强的经济韧性。战略层面，DEA的本土供应有效规避了进口DGA的地缘政治风险和汇率波动影响。

H₂S去除性能评估

在六个月监测期内，DEA显著改善脱硫效率，尤其在低压吸收塔中表现突出。统计检验证实，两塔H₂S浓度下降均具显著性(p<0.05)，低压塔更是高度显著(p<0.01)。性能差异归因于吸收压力对物理溶解度的增强作用，在低压条件下反应动力学成为限制因素，DEA在此条件下优势明显。

运营与经济影响

溶剂消耗因DEA低蒸气压与高热稳定性而大幅减少。能耗方面，再沸器节能主要源自DEA较低的比热容与汽化潜热，回收装置的停用则消除了其全部能耗及相关维护与废物处置成本。

战略供应链优势

DEA的本土采购不仅降低成本，还提升了供应链稳定性与运营安全性，弥补了传统技术经济分析未涵盖的战略风险考量。

经济评估

直接溶剂成本节约来自DGA价格约为DEA的4.3倍，结合能耗降低，形成稳健的年度经济效益。敏感性分析验证了该优势在市场波动下的稳定性。

结论与建议

研究表明，DEA在双压脱硫装置中兼具技术优越性、经济可行性与战略安全性，可复制推广至类似工况。未来工作建议在相同装置中试验优化胺混合体系(如DEA-MDEA)，进一步挖掘能效潜力，并开展长期材料兼容性与溶剂降解监测，以完善全生命周期评估。