脫硫溶液系統(tǒng)發(fā)泡原因淺析

白文華 姚小琪 崔虎 蘇曉慶(長慶油田第一采氣廠 陜西 靖邊718500)

一、MDEA 發(fā)泡原因

研究表明，新鮮的、不含任何雜質(zhì)的MDEA 溶液在脫除天然氣中酸性組分時(shí)不會(huì)產(chǎn)生發(fā)泡現(xiàn)象。 據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道， 能夠污染MDEA 溶液并引起溶液發(fā)泡的主要污染物有：MDEA 的降解產(chǎn)物、MDEA 對設(shè)備的腐蝕產(chǎn)物、 天然氣帶到胺溶液中的污染物、MDEA 原料中含有的雜質(zhì)、活性炭顆粒污染、水中含有的無機(jī)離子等。

上述污染物中，MDEA 降解生成的有機(jī)酸或熱穩(wěn)定性鹽與CO2、H2S 等酸性物質(zhì)一樣，能夠降低溶液的pH 值，使溶液酸性增強(qiáng)，又加速溶液對設(shè)備的腐蝕。這些降解產(chǎn)物和天然氣、MDEA原料帶入的各種有機(jī)雜質(zhì)大多具有表面活性劑性質(zhì)， 能夠顯著地改變?nèi)芤旱谋砻鎻埩?、表面粘度等物化性質(zhì)，而且表面活性劑鏈段之間相互作用形成較堅(jiān)固的雙分子層液膜， 表面活性劑的親水基團(tuán)產(chǎn)生的水化作用能有效防止液膜中溶液排液， 使其形成穩(wěn)定泡沫。

二、第三凈化廠溶液系統(tǒng)發(fā)泡淺析

第三凈化廠裝置是整套從國處引進(jìn)的天然氣凈化裝置。 脫除H2S、CO2 所使用的物質(zhì)為甲基二乙醇胺（MDEA）配方溶液，脫除H2O 所使用的物質(zhì)為三甘醇（TEG）溶液。自去年8 月31 日檢修結(jié)束正常生產(chǎn)后，胺液富液過濾器濾芯清洗，更換頻繁。 富液濁度居高不下，再生塔結(jié)垢嚴(yán)重，溶液再生質(zhì)量的下降導(dǎo)致裝置運(yùn)行不穩(wěn)定， 攔液次數(shù)較多， 種種跡象表明溶液系統(tǒng)發(fā)泡嚴(yán)重。 引起脫硫系統(tǒng)溶液發(fā)泡的物質(zhì)主要來源于以下幾個(gè)方面。

（一）、氣田污水和氣井緩蝕劑

第三凈化廠氣源來自長慶氣田靖邊氣區(qū)。 該氣區(qū)氣井產(chǎn)水量大，礦化度高，在生產(chǎn)過程中使用緩釋阻垢劑防止井下設(shè)備腐蝕，使用甲醇保證冬季氣井的正常生產(chǎn)，天然氣從氣井到集氣站之后經(jīng)過簡單的分離和脫水輸送到凈化廠， 故原料氣含有一定量的氣井緩蝕劑和氣田污水。 氣田污水和緩蝕阻垢劑以及原料氣含有的酸性組分同時(shí)進(jìn)入集輸氣管線， 會(huì)對集輸氣管線內(nèi)壁造成一定程度的腐蝕， 腐蝕產(chǎn)物也會(huì)隨天然氣氣流進(jìn)入到凈化廠，進(jìn)而進(jìn)入脫硫溶液系統(tǒng)，引起發(fā)泡。

（二）、溶液本身污染問題

為了解評(píng)價(jià)胺液在使用一段時(shí)間后化學(xué)性質(zhì)的變化， 進(jìn)行試驗(yàn)1：現(xiàn)場取富液、貧液在100℃下持續(xù)加熱27 分鐘，富液顏色變得和貧液一樣。

試驗(yàn)2： 在貧液和50%的新鮮胺液中持續(xù)通入原料天然氣，貧液通入3 分鐘后顏色變黑，而50%的新鮮胺液通入12 小時(shí)顏色沒有變化。

通過上述試驗(yàn)可以看出，溶液系統(tǒng)本身存在一定問題，導(dǎo)致溶液本身出現(xiàn)變質(zhì)情況，增加了溶液發(fā)泡的可能性。

四、解決方法

（一）、加強(qiáng)原料氣過濾

第三凈化廠裝置自05 年開始，裝置運(yùn)行極不穩(wěn)定；濾芯更換頻繁，溶液再生質(zhì)量不高且濁度居高不下。 經(jīng)過分析認(rèn)為原有設(shè)計(jì)和現(xiàn)有的原料氣質(zhì)量存在較大的偏差， 原有的原料氣過濾器（以下簡稱F-200A）不能滿足預(yù)處理的要求。第三凈化廠2005年10 月檢修期間對原料氣過濾流程進(jìn)行工藝改造，加裝了原料氣高效過濾器（F-200B），在運(yùn)行一年中，裝置運(yùn)行平穩(wěn)，富液溶液濁度下降，富液過濾器濾芯更換次數(shù)大為減少，再生塔結(jié)垢也得到了一定的遏制。 加強(qiáng)原料氣的過濾是非常有效的防止污染物進(jìn)入脫硫溶液并引起脫硫溶液發(fā)泡的方式之一。

（二）、加強(qiáng)對脫硫溶液貧富液的過濾

通過分析可知，現(xiàn)用的富液過濾器不能滿足生產(chǎn)要求，結(jié)合第一、 二凈化廠大型裝置采用的3M 濾芯過濾器的使用效果，于2005 年11 月在現(xiàn)有的過濾器前串聯(lián)了一臺(tái)3M 濾芯過濾器,該過濾器投用后，過濾器在正常的設(shè)計(jì)差壓下運(yùn)行，濾芯清洗頻率為三天一次，濾芯更換為23 天更換一次，起到了良好的清潔作用。 另外在脫硫系統(tǒng)溶液加強(qiáng)胺富液過濾的情況下，適量投用活性炭過濾器F-223 以充分吸收系統(tǒng)溶液內(nèi)降解產(chǎn)物及重?zé)N組分，保證脫硫裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。

五、發(fā)泡攔液后的處理

（一）、加入阻泡劑

實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，在剛開始有攔液跡象時(shí)，加入阻泡劑的效果較為明顯，但是必須在攔液的第一時(shí)間能做出準(zhǔn)確判斷，及時(shí)加入阻泡劑，否則沒有作用。

（二）、降低氣量或者停泵

當(dāng)加入阻泡劑沒有效果，差壓仍然上升時(shí)，進(jìn)行降產(chǎn)處理；當(dāng)降產(chǎn)后，脫硫塔差壓仍然沒有下降的趨勢，或者下降緩慢，差壓持續(xù)升高，濕凈化分離器有液時(shí)，必須停泵處理，否則極易將脫硫溶液帶到脫水系統(tǒng)，導(dǎo)致嚴(yán)重的帶液事故。

（三）、加入小劑量新鮮溶液

另外還發(fā)現(xiàn)，在攔液比較頻繁的時(shí)期，向脫硫溶液系統(tǒng)中加入小劑量的新鮮溶液能夠抑制攔液的發(fā)生頻率。

六、結(jié)論

引起溶液發(fā)泡的原因是多方面的，消除時(shí)也應(yīng)該全面考慮。特別是溶液對設(shè)備的腐蝕和溶液本身的降解兩個(gè)因素是同時(shí)存在相互促進(jìn)的，應(yīng)該綜合考慮。 結(jié)合第三凈化廠的實(shí)際情況，得出以下結(jié)論：

1、加強(qiáng)原料氣的過濾對發(fā)泡情況有明顯的抑制作用；

2、 加強(qiáng)對脫硫溶液系統(tǒng)的清潔過濾工作也能減少溶液發(fā)泡；

3、及時(shí)加入消泡劑，可以降低發(fā)泡趨勢，消減由于發(fā)泡攔液對日常生產(chǎn)的影響；

4、在頻繁攔液時(shí)期，加入小劑量的新鮮溶液能夠消減溶液發(fā)泡攔液發(fā)生的頻率。

[1]朱利凱 我國天然氣工業(yè)的發(fā)展及面臨的挑戰(zhàn)《石油與天然氣化工》創(chuàng)刊30 周年專輯

[2] 陳賡良 煉廠氣脫硫的清潔操作問題 石油煉制與化工2000 年8 月

[3]王登海 王遇冬 黨曉峰 長慶氣田天然氣采用MDEA 配方溶液脫硫脫碳 天然氣工業(yè)2005 年4 月

[4] 李時(shí)宣 王登海 王遇冬 劉瑋 劉子兵 長慶氣田天然氣凈化工藝技術(shù)介紹 天然氣工業(yè)2005 年4 月

[5]付敬強(qiáng) 王鴻宇 周虹見 脫硫溶液污染原因分析 石油與天然氣化工 第三十卷第六期

[6]金祥哲 張寧生 王小泉 用灰關(guān)聯(lián)法分析醇胺脫硫溶液的發(fā)泡原因 油田化學(xué) 第22 卷第1 期