活化MDEA是20世纪70年代初西德巴斯夫(BASF)公司开发的一种以甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液为基础的脱CO
2新工艺，近30年来，这种溶剂系统已被成功地应用于许多工业装置。由于MDEA对CO
2有特殊的溶解性，因而具有许多优点，工艺过程能耗低。通过加入特种活化剂进一步改进该溶剂，开发了高效活性MDEA脱除CO
2新工艺。这种工艺在投资和公用工程、物料消耗、费用等方面与其它脱CO
2方法相比是经济的，具有很强的竞争性。该方法是当今最低能耗的脱除CO
2的方法之一。1971年西德的1家年产300 kt氨厂首次成功应用。由于它的低能耗高效率，目前世界上已有近百个大型氨厂采用，我国近年来也在新疆、宁夏、沪天化、海南等300、450kt／a厂引进了该工艺。
第一作者于1981年负责开发了MDEA溶液脱硫工艺，1983年通过部级鉴定。已广泛应用于天然气脱硫及炼厂气脱硫的工业装置。1985年开始作者负责多胺法(改良MDEA)脱除CO2的研究，1992年底通过了部级鉴定，从1991年第1套工业装置投入运行以来，至今已有近100多套装置投入应用。操作压力从0.7MPa至2.8Pa，单套生产能力有年产氨10～160kt不同规格，总处理能力超过3品税000ktNH3／a。该项目1994年获化工部科技进步二等奖，1996年获国家科技进步三等奖，1996年列为国家“九五”重点科技成果推广计划项目，并获国家发明专利。经过成百套的应用，工艺流程几经改造，目前已有一整套完整的技术及施工图设计和开车经验。
1 基本原理
N-甲基--L醇胺与CO
2反应如下：
H++R2CH3N—→R2CH3NH+ (2)
(1)+(2)式：
R2CH3N+CO2+H2O—→R2CH3N+·HCO3— (3)
反应受(1)控制，反应(1)是CO2水化反应，在25℃时反应速度常数KOH=104L／mol·s，[OH]=10—3～10—5mol。所以反应(3)是很慢的反应。
当在MDEA溶液中加入少量的活化剂R′2 NH时，吸收CO2反应按下面的历程进行。
R′2NCOOH+R2CH3N+H2O—→R′2NH+R2CH3NH+·HCO3— (5)
(4)+(5)式：
反应式(6)受反应式(4)控制，反应式(4)是二级反应，在25℃时反应速度常数KAM=104L／mol·s，加入1％～4％活化剂，其游离胺[R′2NH]＞10—2mol。由此看出，反应(4)的反应速度大大快于反应(1)。
综上所述，加入活化剂后改变了MDEA溶液吸收CO2的历程。活化剂起了传递CO2的作用，加速了反应速度。活化剂在表面吸收了CO2，然后向液相(MDEA)传递了CO2，而活化剂又被再生。
从化学观点来看，MDEA含有一个叔氮原子作为活性基团，这就意味这个溶液吸收CO2仅生成碳酸氢盐，因此可以进行加热再生，它的蒸汽消耗远比伯、仲胺与CO2生成颇为稳定的氨基甲酸盐进行加热再生时低。
MDEA溶液的另一个重要性能表现在不同CO2分压的等温溶解度曲线上(见图1)，此曲线表明它介于物性溶剂与化学溶剂之间，我们称MDEA溶液是一种“物理”化学吸收剂。如溶液中的MDEA浓度为4.28mol／L，温度为70℃时，分压为0.5MPa的CO2溶解度为57L／L，分压为0.1MPa的CO2溶解度为27L／L。意味着差额△X=30L／L。利用这一特性，工艺流程中采用常压闪蒸而使溶剂得到部分再生，从而减少整个工艺的再生热能耗。
而且在吸收过程中它对非极性气体——例如：氢、氮、甲烷和高级烃类化合物的溶解度低，因此，被净化气体的损失很少。
我们通过研究采用双活化剂，这样可以克服BASF工艺中存在的：(1)单一活化剂浓度高、蒸汽分压高，净化气及再生CO2需用水洗涤来回收活化剂。(2)BASF的活化剂浓度超高时会使碳钢腐蚀等问题，而我们的双活化剂采用双低浓度，远离腐蚀区。其一种活化剂发现它不仅可提高吸收速度同时还可降低溶液液相表面CO2分压，从而有利于CO2的吸收，气体含硫较高时，可加入另一种活化剂，它还具备对硫化物吸收速度快的性能。再之我们采用双活化剂避免了专利的侵权。
2 工艺流程
工艺流程见图2。
3 工艺特点
(1)CO2净化度：根据工艺的需要，MDEA可以将CO2脱除至0.1％以下，甚至小于50×10—6。
(2)可同时脱除硫化物：由于MDEA本是一种脱硫溶剂，因此脱磷时，可顺带脱除硫化物，不增加设备、不增加能耗。硫化物中的硫化氢及有机硫可脱至总硫在1×10—6以下。
(3)溶液的吸收能力高：由于溶液的CO2平衡溶解度为50～70L／L，但为了节省热能耗，一般利用上述△X原理，采用贫液与半贫液吸收，其吸收能力可在15～30 L／L范围内变动，在同一气源条件下，吸收能力大，热能耗就高。
(4)热能耗低：充分利用上述的△X原理，也就是充分利用半贫液吸收，尽量少的贫液来保证气体的净化度，热能耗就低。已经实现工业化80kt／a装置，在2.7MPa下吸收，热能耗已下降至为837kJ／m3CO2，即0.5t蒸汽／tNH3。
(5)溶剂损失少：由于MDEA的蒸汽分压低，常温下纯MDEA蒸汽压<0.01mmHg，因此气体经冷却分离后的夹带量是比较少的，可以控制在0.1kg／tNH3以下。
(6)闪蒸：H2、N2是物理溶解在MDEA溶剂中，分压高溶解多。因此为了保证尿素用的CO2纯度≥98.5％，当吸收压力>1.8 MPa时需用闪蒸罐。根据对CO2纯度要求(如做食品级CO2)，设计闪蒸罐的大小，控制溶液在罐内停留时间，CO2纯度可达99.9％。闪蒸气中含有H2、N2及CO2，根据生产能力的大小，可回收或放空。
4 经济技术指标(见表1)
5 有机硫的脱除
1998年在某工厂进行了3000m3／hCO气源中进行脱除有机硫及CO2试验，使原料气中CO2由20％脱至≤0.1％，有机硫(主要是COS)由1400×10—6脱至＜1×10—6，几年的运转证明我们的溶济配方对有机硫的脱除是很有效的。
6 现有多胺法装置扩大生产能力的途径
由于一些使用多胺法脱碳的工厂应市场的需要，原有脱碳能力不能满足，需将其能力扩大。根据MDEA的溶液性质，它具有化学与物理性能，利用化学性能保证净化度，利用其物理性能可使其热能耗降低，从而达到高效低能耗，现在要扩能还是在其物理范围内操作，其途径有如下方法：
(1)由于MDEA溶液的平衡吸收能力扩大，如在CO2分压0.5MPa时，温度在70℃下，其溶液的平衡溶解度为57 Nm3／m3溶液，而吸收塔底富液中CO2一般可控制平衡溶解度为80％，所以溶液的吸能能力最高可达40Nm3／m3以上，但为了降低能耗，利用半贫液吸收大部分CO2，因此溶液的吸收能力提高至20～25Nm3／m3，这个提高，可以：①增加贫液量；②降低进吸收塔溶液的温度，从而提高溶液吸收能力，使整个装置扩能。
(2)在吸收塔塔径比较富余的情况下，可增加溶液的循环量来提高装置的能力。
(3)在吸收塔塔径比较紧的情况下，可将原有散装填料更换成规整填料，从而增加溶液的循环量，在操作方法a时，溶液的热能耗(吨氨耗)要增加，在操作方法(3)时，热能耗不一定增长，但一般使用时将(1)、(2)、(3)联合起来使用，当然其它配套的辅助设备均要相应的变化。
应用实例1：1套原设计处理能力为20ktNH3／a的多胺法脱碳装置，将吸收塔原有散装填料更换为规整填料，调整了换热器与分离器，使其能力＞40ktNH3／a，整个改造投资70～80万元，且热能耗与原来相仿。
应用实例2：1套处理能力为4.50ktNH3／a的多胺法脱碳装置，将吸收塔的散装填料部分更换为规整填料，其处理能力达80ktNH3／a，后经过全部更换，处理能力达100ktNH3／a，整个改造投资～150万元。
通过这两个厂的扩能改造，我们体会：①此方法投资省；②进度快；⑧占地少；④热能耗没有明显变化。
7 中型氨厂热钾碱改造成多胺法(改良MDEA)脱碳
由于热钾碱脱碳热能耗高，蒸汽耗达2.5～3t／tNH3。近年来，我们对中型氨厂80kt／a热钾碱装置进行了改造，改造费用约250～300万元(含溶济费170万元)，净化气CO2≤0.1％，再生气CO2＞99.5％，处理能力达100～120kt／a，热能耗1 700kJ／m3CO2，即蒸汽消耗0.9t／tNH3(含变换气煮沸器回收热能)。实践表明，中型氨厂苯菲尔装置改为多胺法脱碳：(1)处理能力扩大了；(2)净化气、再生气浓度均有所提高；(3)蒸汽消耗大幅度下降，可降蒸汽消耗1.5t／tNH3以上，年经济效益达1 000万元以上，改造费用几个月就可收回。
8 大型氨厂的改造
由于大型氨厂大都为苯菲尔脱碳，根据我们中型厂的改造经验来看是可行的。如天然气能力不变的情况下，改造费用约600万元(其中溶济费200万元)，热能耗约2000kJ／m3CO2左右，即蒸汽消耗0.7～0.8t／tNH3。
9 技术应用的新进展
(1)改变活化剂的配方，提高溶液对CO2吸收的速度
由于MDEA对吸收CO2有很多优点，如热能耗低，吸收能力大，挣化度高，对碳钢不腐蚀，蒸汽分压低，溶剂损失小等，但因为它是叔胺，吸收CO2速度慢，因此各研究者均采用伯胺与仲胺作为活化剂(催化剂)，提高溶液的吸收速度，但用何种伯、仲胺，浓度多少，它的各种利弊怎样，均是研究者的主要研究方向，主要包括：提高速度如何、各种伯仲胺的稳定性、副反应、腐蚀性、蒸汽分压、损失等，我们经过多套工业装置的应用及开发，通过初期的双活化剂，又经过进一步优化，优化出比较好的活化剂配方，使多胺法脱CO2更加完善。
(2)提高半贫液与贫液的比例来降低热能耗
由于MDEA是一种物理与化学吸收CO2的双重性能，因此怎样在工业应用中充分利用其特性是一个关健的问题，例如：充分利用其物理性能，用半贫液来吸收大部分的CO2，而少量的贫液只是为了保证净化度，这样就能降保外就能降低热能耗，常规情况下，半贫液量与贫液量之比为3～4：1，而我们采用最高比例可达8：1。
(3)加强回收再生贫液中的热量
由于再生后的贫液一般在105～113℃，其热含量回收的多少，决定MDEA脱碳工艺的热耗，通常运用列管式换热器，使其与进汽提塔的半贫液换热来回收，因为贫液处于常压状态，面积大小受阻力限制，故普通列管式换热器缺陷换热效果很差，一般只能换热10℃左右，差的只有4～5℃，最近我们使用了高效换热器，换热能达20℃左右，最少也能达15℃。
(4)改进气体分离器
通过对气体分离器的改进，高效分离气体夹带的溶液，从而降低溶剂损失。
(5)加强溶剂过滤
由于长期的运转及原料气夹带的杂质，造成有些装置的溶液过脏，杂质多，固体微粒多，使之起泡、带液等，因此一些工厂采用部分溶剂经常不断的过滤，减少了溶剂损失，改变操作状况，同时也给稳定生产带来好处。
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