胺液在線凈化設(shè)施應(yīng)用研究

史 波 王永輝 劉建明（中國石油呼和浩特石化公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070）

1 項目來源與背景

從天然氣、干氣等工業(yè)氣流中脫除硫化氫，二氧化碳等酸性組分，醇胺法工藝是應(yīng)用最廣泛的工藝。煉油脫硫工藝的基本過程是利用水溶性烷基醇胺吸收硫化氫和二氧化碳等酸性氣反應(yīng)，生成溶劑化烷基醇胺鹽，然后通過加熱汽提使反應(yīng)逆向進(jìn)行，生成溶劑化烷基醇胺鹽，然后通過加熱汽提使反應(yīng)逆向進(jìn)行。隨著人們對氣體脫硫裝置重要性認(rèn)識的不斷提高，對溶劑胺質(zhì)量管理也越來越重視，胺液凈化再生工藝被廣泛應(yīng)用。

胺液中的雜質(zhì)主要包括固體懸浮物、烴類物質(zhì)、熱穩(wěn)態(tài)鹽和降解產(chǎn)物，這些雜質(zhì)的存在會引起胺的發(fā)泡，增加胺及蒸汽的消耗，影響胺液吸收效果，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，加速裝置腐蝕，引起管線、設(shè)備堵塞，從而影響裝置的正常運(yùn)行。因此在5 0 0 0噸/年硫磺回收單元應(yīng)用了胺液在線凈化技術(shù)。

2 胺法脫硫工藝原理與熱穩(wěn)定鹽危害

胺法脫硫技術(shù)，是采用用濃度為2 0%～3 0%的N-甲基二乙醇胺溶液（M D E A）作脫硫劑，分別在液態(tài)烴抽提塔、干氣脫硫塔、循環(huán)氫脫硫塔和硫磺回收尾氣脫硫塔內(nèi)，脫除液態(tài)烴、干氣、循環(huán)氫和尾氣中的H2S等氣體，脫硫后的富液經(jīng)過溶劑再生系統(tǒng)，再生后的貧液經(jīng)冷卻后循環(huán)使用，再生塔頂出來的酸性氣經(jīng)冷卻、分離后去硫磺回收裝置。為了保持溶劑清潔，自上游裝置來的富液先經(jīng)袋式機(jī)械過濾器，然后在出裝置貧液泵出口設(shè)置活性炭過濾器和袋式過濾器，但此類過濾凈化設(shè)施僅去除機(jī)械雜質(zhì)且效率低，長周期運(yùn)行難度大、效果差，無法徹底去除系統(tǒng)中存在的各種雜質(zhì)，整個胺液系統(tǒng)存在污染嚴(yán)重、能耗高、脫硫效果差等現(xiàn)象。也影響到了胺液的有效載荷，隨著污染物（主要為熱穩(wěn)定鹽）的積累，進(jìn)而影響到產(chǎn)品質(zhì)量、再生效果、換熱效率。

圖1 SSU工藝單元流程示意圖

一直以來，溶劑胺質(zhì)量的控制成為一個重要難題。氣體脫硫處理工藝中，當(dāng)氣液中較強(qiáng)的酸性組分與胺液生成的鹽在解吸塔加熱條件下不能分解時，胺液就不能用加熱來再生，這類鹽就是熱穩(wěn)鹽。由于與熱穩(wěn)胺鹽陰離子相同摩爾數(shù)的溶劑胺被束縛（被質(zhì)子化）而不能與酸性氣體反應(yīng)，裝置處理能力降低，所以在舊裝置中，就會出現(xiàn)液化氣帶液，影響罐區(qū)液化氣質(zhì)量，而且每天需要壓液，增加了工作強(qiáng)度的同時，更加增強(qiáng)了危險性，因為有的時候就會壓出液化氣，給裝置增添了巨大的隱患。

3 胺液在線凈化設(shè)施作用與工藝原理介紹

為了解決胺液中熱穩(wěn)定鹽，在新硫磺回收裝置中胺液再生單元就增添了胺液在線凈化設(shè)施，該設(shè)備可以在線連續(xù)脫除胺液中的熱穩(wěn)鹽，解決了脫硫裝置腐蝕問題，減少設(shè)備投資及裝置維修工作量和費(fèi)用；降低裝置操作成本，有利于裝置平穩(wěn)運(yùn)行。脫硫裝置的性能、故障以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等與溶劑胺純度的變化有著密切關(guān)系，5 0 0 0噸/年硫磺回收裝置胺液再生單元采用陰離子交換技術(shù)，把含熱穩(wěn)鹽陰離子（如硫代硫酸根、硫酸根、硫氰根、甲酸根、草酸根、氯離子）的貧溶劑通過陰離子交換樹脂床，以O(shè) H-交換熱穩(wěn)鹽陰離子，除去胺液中的熱穩(wěn)鹽陰離子，還原溶劑胺，達(dá)到胺液凈化的目的。當(dāng)樹脂完全被交換時，用強(qiáng)堿對樹脂床進(jìn)行再生，再生后的樹脂床循環(huán)使用。采用的專利離子交換樹脂具有較強(qiáng)的抗氨基酸和硫氰酸根中毒的能力。離子交換樹脂抗污染能力強(qiáng)，使用周期長，在經(jīng)濟(jì)效益上大大降低運(yùn)行成本，并且與其他煉廠達(dá)到同步效益。本裝置胺液在線凈化設(shè)施采用胺凈化S U U系統(tǒng)。

表1 液胺凈化設(shè)備HT-825A的試驗結(jié)果

以下為我廠采用新型的胺液凈化再生設(shè)備進(jìn)行胺液凈化試驗，達(dá)到了較好的效果。試驗結(jié)果見表1。

通過上述結(jié)果表明：（1）胺液中熱穩(wěn)態(tài)鹽有較大程度的下降，處理后的脫硫劑質(zhì)量有所提高；（2）降低裝置的腐蝕速率，熱穩(wěn)態(tài)鹽下降后，裝置無腐蝕泄露點；（3）提高胺液的處理能力，溶劑酸性氣體吸附能力有所提高；（4）減少發(fā)泡，可以不使用消泡劑，脫硫系統(tǒng)系統(tǒng)操作平穩(wěn)，減少由于發(fā)泡造成的胺液跑損；（5）延長過濾器的使用周期，脫除熱穩(wěn)鹽到控制指標(biāo)后，腐蝕速率下降，腐蝕產(chǎn)物減少，過濾器的更換周期延長。

從經(jīng)濟(jì)效益上看，該方法每次轉(zhuǎn)產(chǎn)停車可直接減少廢水產(chǎn)出量4 8立方米，每次轉(zhuǎn)產(chǎn)可節(jié)約用于處理廢水的時間2 0 h，極大地提高了經(jīng)濟(jì)效益和工作效率，解決了裝置轉(zhuǎn)產(chǎn)時連續(xù)產(chǎn)生大量倒空廢水的問題。

4 預(yù)計項目年節(jié)約成本

（1）從安全角度出發(fā)，在2 0 1 0年下半年舊催化液化氣、干氣脫硫裝置出現(xiàn)液化氣帶液和液化氣中H 2 S含量超標(biāo)情況，所以就需要操作人員去現(xiàn)場人工排凝，這不僅增加了勞動強(qiáng)度，更增加了危險性。由于排凝管線較粗，在排凝過程中就存在液化氣跑損的情況，極易發(fā)生閃爆、液化氣中毒和凍傷等傷害，給操作人員造成巨大的心理壓力，所以，這種情況產(chǎn)生了巨大的安全隱患，這個價值是難以用金錢來衡量的。

（2）從環(huán)保角度出發(fā)，液化氣中含有H2S，嚴(yán)重危害到人身安全和周邊環(huán)境，環(huán)保要求作為硫磺回收裝置的重中之重，從根本上解決了胺液中熱穩(wěn)定鹽超標(biāo)、溶劑發(fā)泡、腐蝕嚴(yán)重、產(chǎn)品質(zhì)量不合格等問題。

（3）從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，在舊催化液化氣、干氣脫硫裝置中，由于出現(xiàn)液化氣帶液情況，這就需需要人工排凝，過去半年，平均每兩天排凝一次，每天排凝大約2 0 0 k g，按七個月算總共2 1 0天，而胺液的市場價格是1 8 0 0 0元/噸，所以胺液在過去半年的損耗量大約是：0.2×2 1 0÷2×1 8 0 0 0=3 7.8萬元。

由于液化氣帶液，嚴(yán)重影響了液化氣罐區(qū)的質(zhì)量，造成液化氣出廠問題，這造成的損失是巨大的，在液化氣罐區(qū)出現(xiàn)帶液情況后，液化氣出廠出現(xiàn)滯留現(xiàn)象，罐區(qū)承受負(fù)荷大，營銷調(diào)運(yùn)壓力大。液化氣的損失情況按一個月算，平均液化氣每天銷售4 0 0噸，合格液化氣每噸的價格是5 0 0 0元左右，不合格液化氣每噸的價格是4 5 0 0元左右，那么液化氣帶液造成的一個月的損失是：3 0×4 0 0×（5 0 0 0-4 5 0 0）=6 0 0萬元。由于胺液中熱穩(wěn)定鹽含量增加，導(dǎo)致再生塔負(fù)荷增大，再生塔底蒸汽流量消耗增加1 t/h，每年可以節(jié)約0.3噸蒸汽8 4 0 0 t。液化氣不合格，會導(dǎo)致聚丙烯，M T B E的生產(chǎn)出現(xiàn)障礙，并且液化氣回?zé)捫枰哪芎?，浪費(fèi)了能源。

結(jié)語

通過在硫磺回收裝置系統(tǒng)的運(yùn)行，胺液在線凈化設(shè)施去除熱穩(wěn)定鹽取得良好效果。從裝置投用至今，在增強(qiáng)胺液對硫化氫吸收，胺液發(fā)泡頻次，減少胺液損失方面起到良好作用，取得良好經(jīng)濟(jì)效益。同時，該設(shè)備自動化程度高，極大減輕工人勞動強(qiáng)度。該技術(shù)領(lǐng)先，使用周期長，具有良好使用價值。

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