天然氣MDEA法脫硫工藝溶液發(fā)泡問題分析

黃濤濤，謝嫘祖

（中國石化達(dá)州天然氣凈化有限公司，四川達(dá)州635000）

天然氣MDEA法脫硫工藝溶液發(fā)泡問題分析

黃濤濤，謝嫘祖

（中國石化達(dá)州天然氣凈化有限公司，四川達(dá)州635000）

天然氣脫硫工藝中MDEA法脫硫已成為天然氣脫硫的主要方法，該工藝溶液發(fā)泡問題日益受到重視。文中對(duì)溶液發(fā)泡的危害和原因進(jìn)行了分析，并結(jié)合普光天然氣凈化廠溶液發(fā)泡情況，闡述了避免和減輕發(fā)泡的措施。

MDEA法；脫硫；發(fā)泡；預(yù)防措施

天然氣MDEA（甲基二乙醇胺）法脫硫工藝［1］是一種吸收解吸過程，采用一定濃度的MDEA溶液作為吸附劑，在高壓低溫的條件下與酸性氣進(jìn)行逆向接觸，酸性氣由氣相面進(jìn)入液相面，從而被MDEA溶液吸收，起到凈化天然氣的目的［2］，而吸收了酸性氣的MDEA溶液又可以在高溫低壓的條件下解吸。因此溶液可重新作為吸收劑再次利用，在工業(yè)上可實(shí)現(xiàn)24 h不間斷生產(chǎn)。酸性氣主要包括CO2和H2S，而MDEA能優(yōu)先選擇吸收H2S，同時(shí)其自身的不易降解性和低腐蝕性使其已經(jīng)成為是目前天然氣脫硫工業(yè)中最要的脫硫劑［3］。

1 MDEA溶液起泡的危害

MDEA溶液起泡所帶來的不利影響體現(xiàn)在4個(gè)方面。

（1）脫硫裝置中的吸收塔和再生塔易出現(xiàn)攔液現(xiàn)象，導(dǎo)致吸收效率降低，導(dǎo)致產(chǎn)品氣H2S和CO2含量超標(biāo)［4］。

（2）吸收塔內(nèi)開始有霧沫夾帶現(xiàn)象，致使MDEA溶液損耗增加。

（3）為了平穩(wěn)吸收操作，需短時(shí)間向MDEA溶液中加入消泡劑，這將使得生產(chǎn)成本增加，還需凈化胺液使胺液保持清潔。

（4）在低溫條件下會(huì)促進(jìn)MDEA溶液起泡，導(dǎo)致北方大部分裝置在進(jìn)入冬季后只能停工。

2 MDEA溶液起泡的原因

2.1 存在引起發(fā)泡的物質(zhì)

2.1.1 原料氣的帶入 氣井在生產(chǎn)過程中為防止井下設(shè)備腐蝕會(huì)添加一定量的緩釋阻垢劑，原料氣經(jīng)過簡單的分離和脫水處理被送往裝置區(qū)，而部分井緩蝕劑和氣田污水會(huì)跟隨原料氣進(jìn)入凈化裝置，同時(shí)原料氣中的酸性組分會(huì)對(duì)集輸管線內(nèi)壁造成腐蝕，形成的腐蝕產(chǎn)物都具有一定表面活性，進(jìn)入胺液系統(tǒng)后，顯著降低胺液表面張力，使溶液易于發(fā)泡，且泡沫較為穩(wěn)定［5］。

2.1.2 胺液的金屬離子 胺液在長期的運(yùn)行過程中，對(duì)管道和容器設(shè)備的沖刷使其含有一定量的金屬離子，隨著Ca2+、Mg2+、Fe3+等金屬陽離子濃度的升高，胺液的表面張力降低，發(fā)泡性增強(qiáng)；此外為了控制適宜的胺液濃度，一般在胺液再生塔塔底補(bǔ)充一定量的除氧水，再生過程中，富胺液一直處于較高溫度，因此，在再生塔及重沸器中會(huì)形成水垢，使得換熱效率下降、能耗增加。

2.1.3 胺液的降解 胺液在長期的再生過程中會(huì)有部分胺液降解，這不但會(huì)造成胺液損失，而較低濃度的胺溶液更易起泡，同時(shí)會(huì)造成胺液pH值降低，粘度升高，腐蝕性增強(qiáng)，金屬離子含量升高，換熱器的效率降低等。

2.1.4 熱穩(wěn)定鹽的生成 胺液在長期循環(huán)使用過程中，氣體中的某些酸性物質(zhì)與胺液發(fā)生不可逆反應(yīng)，會(huì)生成一定量的離子型熱穩(wěn)定鹽。

2.2 存在穩(wěn)泡性的固體顆粒

MDEA溶液pH值在8.41~11.46之間，即溶液體系呈現(xiàn)堿性，此時(shí)Fe3+、Mg2+、Ca2+等離子會(huì)以氫氧化物固體顆?；蚰z體形式存在，在脫硫過程中還會(huì)形成FeS固體顆粒；Fe（OH）3、FeS、活性炭顆粒和其他固體顆粒附著在泡沫表面，使泡沫的液膜強(qiáng)度升高，阻止泡沫相結(jié)合，泡沫變得更加穩(wěn)定。

2.3 存在較高的氣體流速

當(dāng)氣體流速過高并達(dá)到一定攜帶量時(shí)，胺溶液會(huì)在沒有充分起到脫硫作用時(shí)就被吹起夾帶，而產(chǎn)生大量泡沫，氣速過大時(shí)還會(huì)加速一些雜質(zhì)在MDEA溶液中的分散速度，進(jìn)而增強(qiáng)泡沫的表面粘度和液膜強(qiáng)度，胺液泡沫也變得更加穩(wěn)定。

3 改進(jìn)措施

3.1 加入阻泡劑

在實(shí)際生產(chǎn)中，加注阻泡劑并不能立即起到消泡作用，只有當(dāng)阻泡劑跟隨胺液系統(tǒng)循環(huán)1個(gè)周期后，才逐漸顯現(xiàn)消泡作用，因此必須在攔液時(shí)做出準(zhǔn)確判斷，及時(shí)加入阻泡劑。

3.2 降低氣量或停泵

當(dāng)加入阻泡劑后，溶液仍持續(xù)發(fā)泡，壓差持續(xù)上升時(shí)，應(yīng)立即降低原料氣處理量，通過降低氣體流速來減緩其發(fā)泡程度；降量后，脫硫塔的差壓依然沒有明顯的下降或仍有升高的趨勢，且濕凈化分離液罐的液位也持續(xù)升高，此時(shí)，必須進(jìn)行停泵或者保壓處理，否則將會(huì)使胺液進(jìn)入脫水系統(tǒng)，導(dǎo)致嚴(yán)重的帶液事故。

4 MDEA溶液發(fā)泡的預(yù)防

4.1 加強(qiáng)原料氣過濾

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。普光天然氣凈化廠在原料氣進(jìn)入脫硫單元前設(shè)置進(jìn)料過濾分離器，以脫除攜帶的液體及固體顆粒，然后進(jìn)入天然氣聚結(jié)分離器脫除液滴。

4.2 加強(qiáng)對(duì)胺液的過濾

首先進(jìn)行機(jī)械過濾，去除胺液中較大的固體雜質(zhì)，然后進(jìn)入活性炭過濾，吸附溶液中的表面活性劑和胺降解產(chǎn)物，最后進(jìn)行精細(xì)機(jī)械過濾，去除活性炭粉末和其它固體顆粒。同時(shí)，在貧富胺液泵頭也裝有過濾器，加強(qiáng)對(duì)胺液的過濾。

4.3 胺液凈化

胺液過濾并不能全部去除胺液中的雜質(zhì)，如一些金屬陽離子（Mg2+、Fe3+等）和陰離子（Cl）等。定期檢測胺液中各種離子和熱穩(wěn)定鹽的含量，并根據(jù)其含量開啟胺液凈化工藝，通過陰陽樹脂對(duì)胺液中的陰陽離子進(jìn)行脫除，降低其在胺液中的濃度，通過胺液凈化可顯著降低胺液的發(fā)泡性，同時(shí)還可提高胺液吸收性能。

4.4 控制胺液濃度

在濃度較低時(shí)，溶液易于發(fā)泡，可配置一定濃度的胺液進(jìn)行補(bǔ)充，同時(shí)可在再生塔塔頂回流線的位置進(jìn)行甩水作業(yè)，提高胺液的濃度；在胺液濃度較高時(shí)，吸收性差，在再生塔底位置補(bǔ)充凝結(jié)水，以降低胺液濃度；同時(shí)定期向系統(tǒng)中添加新鮮MDEA溶液，可有效預(yù)防胺液發(fā)泡。

5 結(jié)束語

該天然氣凈化廠開工初期，氣井及凈化裝置中殘留雜質(zhì)較多，裝置運(yùn)行波動(dòng)較大，胺液發(fā)泡頻繁發(fā)生。通過分析MDEA溶液發(fā)泡原因，采取了系列相應(yīng)的預(yù)防和改進(jìn)措施后，該裝置的胺液發(fā)泡頻率明顯降低。

［1］王剛，黨曉利.石油天然氣脫硫技術(shù)的研究和發(fā)展［J］.煤炭技術(shù)，2013，32（2）：202-203.

［2］張姣靜，宋華，白冰，等.有機(jī)醇胺溶液中H2S氣體溶解性能評(píng)價(jià)［J］.化工進(jìn)展，2012，31（7）：1432-1436.

［3］王劍，張曉萍，李恩田，等.天然氣脫硫技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.常州大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，25（3）：88-92.

［4］曹東，李顯良，曾強(qiáng)，等.天然氣凈化廠MDEA脫硫溶液的發(fā)泡與預(yù)防［J］.石油與天然氣化工，2010，39（1）：13-15.

［5］吳新民，康宵瑜.甲基二乙醇胺（MDEA）溶液發(fā)泡影響因素和機(jī)理研究［J］.天然氣化工，2008（6）：34-36.

Analysis of process solution foaming problem in natural gas desulfurization using MDEA method

Huang Taotao，Xie Leizu
（Sinopec Dazhou Gas Purification Co.，Ltd，DaZhou 635000，China）

In natural desulfurization processes,methyldiethanolamine(MDEA)desulfurization method has become the main method for natural gas desulfurization,and has increasingly attracted attention.This paper made analysis to the hazard of and cause for the solution foaming,and expounded the measures for avoiding and releasing foaming problem based on the solution foaming situation of Puguang Natural Gas Purification Plant.

MDEA method;desulfurization;foaming;preventive measure

TE644

B

1671-4962（2016）06-0020-02

2016-12-05

黃濤濤，男，助理工程師，2015年畢業(yè)于西南石油大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)從事天然氣生產(chǎn)凈化工藝管理工作。