迈向节能的酸性气体处理：基于?（exergy）的建模与响应面方法优化在二乙醇胺吸收过程中的应用

《Scientific Reports》：Toward energy-efficient sour gas treatment: exergy-based modeling and response surface methodology optimization of a diethanolamine absorption process

　　

摘要

气体脱硫是指利用胺类溶剂从天然气中去除二氧化碳（CO₂）和硫化氢（H₂S）等酸性气体。这一工艺在石油工业中得到广泛应用，但通常能耗较高。因此，评估并提高工艺效率至关重要。在本研究中，对基于二乙醇胺的气体脱硫装置进行了熵分析，旨在识别效率低下的环节并指导优化工作。该工艺在Aspen HYSYS软件中进行了建模，并通过设计数据进行验证。分析结果显示，吸收塔是导致熵损失最大的环节，其熵损失约为77.4兆瓦（MW）。为提升性能，首先通过敏感性分析分别评估了关键操作变量，如溶剂循环速率、二乙醇胺浓度以及溶剂进入吸收塔的温度。随后利用响应面法（Response Surface Methodology）对这些变量进行了联合优化。在优化后的条件下，总熵损失降至约73.8兆瓦，熵效率提高了约5%，同时仍满足所有工艺要求。这些结果表明，多变量优化能够有效提升气体脱硫工艺的热力学性能。