電滲析凈化技術(shù)在煉廠胺液系統(tǒng)中的應(yīng)用

馬永倩

（中國(guó)石化滄州煉化公司，河北滄州 061000）

某煉廠200 t/h胺液溶劑集中再生裝置于2003年7月建成投產(chǎn)。該裝置采用常規(guī)蒸汽汽提再生工藝，溶劑采用復(fù)合型MDEA溶劑。集中后的富溶劑采用中溫（60~65℃）低壓閃蒸，再生酸性氣送至硫磺回收。

胺液系統(tǒng)主要為干氣脫硫、液態(tài)烴脫硫等裝置提供濃度為25%~35% N-甲基二乙醇胺（MDEA）溶液，用于脫除其中的硫化氫等酸性氣體。系統(tǒng)在運(yùn)行中，逐漸暴露出胺液中熱穩(wěn)鹽含量偏高、溶劑損耗增加，固體懸浮物含量偏高、溶劑再生效果變差等問(wèn)題，現(xiàn)就電滲析凈化再生技術(shù)在煉廠胺液系統(tǒng)中的應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析探討。

1 問(wèn)題分析與對(duì)策

2017年7月開(kāi)工初期集中再生系統(tǒng)補(bǔ)充胺液（MDEA）6.0 t/m，胺液再生貧液硫化氫含量≤1.2g/L。運(yùn)行1年后，再生系統(tǒng)補(bǔ)充胺液增加至9.0 t/m，再生貧液H2S含量持續(xù)增加，再生蒸汽消耗增加1.5 t/h。

2018年5—10月系統(tǒng)熱穩(wěn)態(tài)鹽、硫化氫含量分析數(shù)據(jù)如圖1、圖2所示。

圖1 系統(tǒng)熱穩(wěn)態(tài)鹽含量變化趨勢(shì)

圖2 再生胺液硫化氫含量變化趨勢(shì)

從圖1可以看出，胺液中熱穩(wěn)態(tài)鹽含量均值為3.31%，最大值4.09%，超出胺液系統(tǒng)熱穩(wěn)態(tài)鹽含量推薦指標(biāo)1.0%[1]。從圖2可以看出，系統(tǒng)貧液硫化氫含量高達(dá)1.7 g/L，接近設(shè)計(jì)值2 g/L。表明系統(tǒng)脫硫效果逐漸變差，易導(dǎo)致脫硫后產(chǎn)品硫化氫含量超標(biāo)。

對(duì)貧胺液顆粒物、酸性離子、金屬含量等項(xiàng)目進(jìn)行分析，具體結(jié)果如表1、2、3所示。

表1 溶劑濃度與外觀

表2 溶劑中酸性陰離子含量

表3 溶劑中金屬含量分析

以上分析數(shù)據(jù)表明，胺液樣品熱穩(wěn)定性鹽含量較高，達(dá)到3.35%，尤其是腐蝕性較強(qiáng)的甲酸含量超出DOW化學(xué)提出的含量限制值的592.2%，乙酸鹽超出266.8%，存在系統(tǒng)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)[2]；且胺液樣品發(fā)泡趨勢(shì)嚴(yán)重，存在系統(tǒng)發(fā)泡風(fēng)險(xiǎn)[3]。應(yīng)立即采取凈化措施控制其危害，保證胺液系統(tǒng)的脫硫效果，減緩設(shè)備腐蝕，保證裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。因此，采用了具有國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利的電滲析凈化技術(shù)與設(shè)施去除胺液系統(tǒng)中的雜質(zhì)及穩(wěn)定性胺鹽。

2 電滲析凈化技術(shù)與設(shè)施

電滲析技術(shù)是通過(guò)隔板將多張陰、陽(yáng)離子交換膜或雙極膜進(jìn)行有序的分隔疊加，分成不同的隔室，形成膜堆，在膜堆的兩極接入直流電，溶液泵入膜堆隔室，在直流電場(chǎng)的作用下使溶液中的帶電粒子（陰、陽(yáng)離子）產(chǎn)生定向遷移，進(jìn)入不同的隔室，實(shí)現(xiàn)溶液中離子的分離、濃縮和脫除，其基本原理如圖3所示。電滲析設(shè)備包括膜堆、極液罐及其循環(huán)泵、濃縮室及其循環(huán)泵、淡化室及其循環(huán)泵、直流電源、相應(yīng)的連接管線、閥門(mén)及控制中樞。

圖3 電滲析胺液凈化技術(shù)基本原理

此套胺液凈化設(shè)施采用組合撬裝結(jié)構(gòu)，共包括一套二級(jí)除油設(shè)備、一套二級(jí)過(guò)濾器和一套凈化脫鹽部分。系統(tǒng)簡(jiǎn)要流程如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)簡(jiǎn)要流程

胺液由外接管線引入脫鹽主體撬裝設(shè)備中（法蘭接口），經(jīng)過(guò)除油過(guò)濾后進(jìn)入胺液循環(huán)罐，隨后由胺液循環(huán)泵泵入防爆膜堆脫鹽，脫鹽達(dá)到設(shè)定參數(shù)后自動(dòng)進(jìn)行胺液排放程序，胺液排放完成后自動(dòng)補(bǔ)液；除鹽水進(jìn)入廢水循環(huán)罐中，由廢水泵連續(xù)泵入反應(yīng)器中，胺液中的鹽（主要是氯化鈉、硫酸鈉、乙酸鈉等熱穩(wěn)態(tài)鈉鹽）在電的作用下進(jìn)入廢液中并不斷濃縮，達(dá)到廢液排放濃度后排放，從而達(dá)到脫除胺液中鹽的目的。

3 實(shí)施效果及經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 實(shí)施效果

項(xiàng)目投用后，該設(shè)施運(yùn)行良好，達(dá)到了凈化胺液系統(tǒng)、去除熱穩(wěn)態(tài)鹽及降低蒸汽消耗的目的。胺液凈化前后樣品外觀進(jìn)行對(duì)比，如圖5。

圖5 胺液凈化前后樣品外觀

2020年對(duì)設(shè)備運(yùn)行效果進(jìn)行全年跟蹤，凈化后胺液系統(tǒng)熱穩(wěn)態(tài)鹽含量、硫化氫含量取月均值數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，變化趨勢(shì)如圖6、7所示。

圖6 凈化后系統(tǒng)熱穩(wěn)態(tài)鹽含量變化趨勢(shì)

圖7 凈化后再生胺液硫化氫含量變化趨勢(shì)

從圖6、7可以看出，系統(tǒng)熱穩(wěn)態(tài)鹽含量穩(wěn)定控制在1.0%左右，熱穩(wěn)態(tài)鹽含量顯著降低；再生胺液硫化氫含量＜1.0g/L，脫硫效果明顯好轉(zhuǎn)。該技術(shù)與設(shè)備在應(yīng)用中體現(xiàn)出如下特點(diǎn)：

1）胺液中陰陽(yáng)離子的同步脫除，不需要酸堿再生。

2）與離子交換胺液凈化設(shè)施相比，該技術(shù)脫陽(yáng)離子速度快，去除熱穩(wěn)鹽能力強(qiáng)，每天可脫除熱穩(wěn)鹽0.7~1.0 t，每脫除1 t熱穩(wěn)態(tài)鹽只需排放廢液1~2 t，少量廢液可由污水汽提裝置處理，極大的減少了廢液的排放量，節(jié)約污水處理費(fèi)用[4]。離子交換膜法脫鹽技術(shù)，每脫除1 t熱穩(wěn)鹽需排放廢液7 t左右，大量廢液需委托處理，處理費(fèi)用為1 300元/t。胺液系統(tǒng)循環(huán)量為360 t，電滲析技術(shù)可減少?gòu)U液外排量59 t，節(jié)約污水處理費(fèi)用7.7萬(wàn)元。

3）該設(shè)備全自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)需人工值守；智能化報(bào)警聯(lián)鎖，方便操作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

4）可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整脫鹽參數(shù)，確保設(shè)備高效脫鹽的同時(shí)節(jié)約能源消耗。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)過(guò)濾和熱穩(wěn)態(tài)鹽去除再生后，貧液系統(tǒng)雜質(zhì)、石油類(lèi)和熱穩(wěn)態(tài)鹽含量均明顯減少，貧液吸收效果提高，胺液循環(huán)量由120 t/h降低至105 t/h，每月節(jié)約脫硫劑4 t，再生塔蒸汽消耗量節(jié)約1.94 t/h，軟化水消耗降低460 t/m。設(shè)施投用前后效益變化見(jiàn)表4。

表4 凈化設(shè)施投用前后效益比較

從表4可知，該設(shè)施投用后可實(shí)現(xiàn)年節(jié)約費(fèi)用320萬(wàn)元。

4 結(jié)論

電滲析凈化技術(shù)及設(shè)施能夠去除煉廠胺液系統(tǒng)中的雜質(zhì)及熱穩(wěn)態(tài)鹽，可將系統(tǒng)熱穩(wěn)態(tài)鹽含量穩(wěn)定控制在1.0%左右，硫化氫含量＜1.0g/L，滿足脫硫效果的要求。電滲析設(shè)施實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行，在運(yùn)行中可根據(jù)實(shí)際情況修改和調(diào)整脫鹽參數(shù)；去除熱穩(wěn)態(tài)鹽能力強(qiáng)，廢液的排放量顯著降低，與離子交換胺液凈化設(shè)施相比較，電滲析技術(shù)可減少?gòu)U液外排量59 t，減少污水處理費(fèi)用7.7萬(wàn)元。降本減費(fèi)效果明顯，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)約費(fèi)用320萬(wàn)元。煉廠干氣脫硫后硫化氫含量穩(wěn)定合格，各加熱爐煙氣環(huán)保達(dá)標(biāo)排放，環(huán)保效益更加突出。