含鐵化合物對(duì)三甘醇脫水性質(zhì)的影響研究

孟 江，李洪波，黃 茜，何易鴻

（重慶科技學(xué)院 石油與天然氣工程學(xué)院，重慶 401331）

在天然氣脫水工藝中，甘醇型溶劑吸收法是目前應(yīng)用最普遍的工藝。由于經(jīng)濟(jì)性較好，三甘醇作為主要的脫水劑得到了廣泛的應(yīng)用[1]。但三甘醇脫水也存在再生能耗大，脫水能力易受外來(lái)雜質(zhì)以及自身降解產(chǎn)物等影響的缺點(diǎn)，導(dǎo)致脫水性能下降，造成生產(chǎn)成本增大。如何有效利用三甘醇和延長(zhǎng)三甘醇的使用壽命，成為天然氣脫水過(guò)程備受關(guān)注的問(wèn)題。目前對(duì)如何合理使用三甘醇、如何降低生產(chǎn)成本主要從工藝上進(jìn)行分析，通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)提高三甘醇脫水效率[2-5]。在影響三甘醇自身性質(zhì)變化方面，通過(guò)分析再生溫度、天然氣帶入的固體雜質(zhì)和有機(jī)雜質(zhì)對(duì)三甘醇脫水性能和損耗的影響，進(jìn)而提出通過(guò)控制這些因素來(lái)延長(zhǎng)三甘醇?jí)勖姆椒╗6-8]。而三甘醇中含有的鐵的氧化物、硫化物和氯化物這些特定雜質(zhì)對(duì)三甘醇的組分和脫水性能影響的研究成果偏少[9,10]。

鐵的氧化物、硫化物和氯化物這些特定雜質(zhì)在較高溫度下具一有定的氧化和催化性能，在固體雜質(zhì)和熱穩(wěn)定鹽中對(duì)三甘醇變質(zhì)體現(xiàn)出獨(dú)特的作用。因此，需要分析這些含鐵化合物在再生過(guò)程中影響三甘醇脫水性能的規(guī)律，確定這些雜質(zhì)使三甘醇脫水性能明顯下降的臨界質(zhì)量濃度，為合理使用和延長(zhǎng)三甘醇使用壽命提供重要的理論依據(jù)。

本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M三甘醇再生過(guò)程，利用傅里葉紅外光譜儀和色譜質(zhì)譜儀測(cè)定實(shí)驗(yàn)后三甘醇組分，研究鐵的氧化物（Fe2O3）、硫化物（FeS）和氯化物（FeCl3）對(duì)三甘醇變質(zhì)的影響規(guī)律，分析三甘醇脫水性能與三甘醇組分變化之間的關(guān)系，為三甘醇的質(zhì)量控制措施提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

實(shí)驗(yàn)材料：三甘醇，分析純，成都科隆化學(xué)品有限責(zé)任公司；Fe2O3，分析純，天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；FeCl3，分析純，天津恒興化學(xué)試劑制造有限公司；FeS，分析純，天津光復(fù)精細(xì)化工研究所；去離子水，自制；20#鋼掛片，標(biāo)準(zhǔn)III型，揚(yáng)州科力環(huán)保設(shè)備有限公司。

實(shí)驗(yàn)儀器：CP114型電子天平（精度0.1%），上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；PB-10/C型pH計(jì)，北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；SYD-2122B型微量水分測(cè)定儀，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司；JJ2000B型旋轉(zhuǎn)滴界面張力/接觸角測(cè)量?jī)x，上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司；Nicolet iS10型傅立葉紅外光譜儀，美國(guó)賽默飛世爾科技公司；DV-Ⅲ+型可編程控制式流變儀，美國(guó)BROOKFIELD公司；BM2100POL型雙目偏光顯微鏡，上海恒勤儀器設(shè)備有限公司；Agilent 7890A-5975C型GC-MS氣質(zhì)聯(lián)用儀，美國(guó)安捷倫科技公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置及方法

三甘醇再生模擬實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下。

圖1 三甘醇再生實(shí)驗(yàn)裝置

（1）取一定量的三甘醇，分別加入質(zhì)量濃度為1.5 mg/L、4.5 mg/L、7.5 mg/L、12.5 mg/L和15.5 mg/L（根據(jù)文獻(xiàn)[10]）的Fe2O3、FeCl3和FeS，再加入去離子水，使三甘醇含水量為3.0%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用氮?dú)猓兌?9.99%）全程保護(hù)，加熱至182 °C脫水10 min，冷至50 °C，再加去離子水，保證含水量為3.0%，然后再加熱到182 °C脫水10 min，冷至50 °C，如此連續(xù)進(jìn)行150次。對(duì)實(shí)驗(yàn)后的三甘醇進(jìn)行性質(zhì)分析。

（2）分別?。?）中第150次加熱后冷卻到50 °C的三甘醇，加入一定量的去離子水，使其含水量達(dá)到3.0%，加入20#鋼掛片，氮?dú)獗Ｗo(hù)，在50 °C靜置7天，采用失重法，根據(jù)其平均腐蝕速率分析其腐蝕性。

1.3 三甘醇組分和性質(zhì)測(cè)定方法

1.3.1 傅里葉紅外光譜儀測(cè)定

采用配備Smart iTX*ATR附件的Nicolet iS10型傅立葉紅外光譜儀測(cè)試樣品的傅里葉紅外光譜，光譜分辨率為4 cm-1，光譜采集范圍為4000～600 cm-1，掃描信號(hào)累加16次，采用OMNIC軟件處理紅外光譜。紅外光譜儀開(kāi)機(jī)后，安裝好Smart iTX*ATR附件，打開(kāi)OMNIC軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置后選擇ZnSe晶體，然后進(jìn)行背景掃描。取50 μL樣品進(jìn)行傅里葉變換紅外光譜采集，使用OMNIC軟件對(duì)采集的光譜進(jìn)行自動(dòng)基線校正、自動(dòng)平滑及標(biāo)峰處理，得到樣品的傅里葉紅外光譜圖。

1.3.2 GC-MS測(cè)定

將各樣品用甲醇稀釋10倍，然后利用無(wú)水硫酸鈉干燥，離心轉(zhuǎn)速10000～12000 r/min，離心后取上清液經(jīng)過(guò)0.22 μm微孔濾膜過(guò)濾后進(jìn)行GC-MS分析。色譜條件：色譜柱為HP-5MS（30.0 m × 250 μm ×0.25 μm）；色譜柱起始溫度40 °C保持5 min，然后以10 °C/min的升溫速率升至300 °C保持10 min；氣化室溫度250 °C；傳輸線溫度300 °C；載氣為高純氦氣；載氣流量1.0 mL/min；分流比20:1；進(jìn)樣量為1 μL。質(zhì)譜條件：EI源；電子能量70 eV；離子源溫度200°C；四極桿150°C；掃描模式為Scan；掃描范圍為33～550 u；溶劑延遲2 min。對(duì)檢測(cè)出的成分采用MS數(shù)據(jù)庫(kù)NIST11和保留時(shí)間進(jìn)行定性，數(shù)據(jù)庫(kù)篩選結(jié)果中扣除掉柱流失峰。采用面積歸一化法定量，即以鑒定成分峰面積占所有鑒定成分面積之和的百分比作為定量結(jié)果。

1.3.3 發(fā)泡性能測(cè)定

根據(jù)GB/T 7462 《表面活性劑發(fā)泡力的測(cè)定》，采用通氣法測(cè)定三甘醇發(fā)泡性能。三甘醇發(fā)泡性能測(cè)試裝置如圖2所示，記錄起泡高度來(lái)表示溶液的發(fā)泡能力，起泡高度越高，表明溶液的發(fā)泡能力越強(qiáng)；記錄消泡時(shí)間來(lái)表示溶液的泡沫穩(wěn)定性，消泡時(shí)間越長(zhǎng)，表明溶液產(chǎn)生的泡沫越穩(wěn)定。

圖2 三甘醇發(fā)泡實(shí)驗(yàn)裝置

1.3.4 表面張力測(cè)定

使用JJ2000B型旋轉(zhuǎn)滴界面張力/接觸角測(cè)量?jī)x在50 °C下，采用旋轉(zhuǎn)滴法測(cè)定模擬多次循環(huán)再生實(shí)驗(yàn)后三甘醇的氣液表面張力。

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析

與純凈三甘醇相比，加入Fe2O3、FeCl3和FeS后三甘醇隨著再生次數(shù)和質(zhì)量濃度的增加顏色加深速度變快，顏色越來(lái)越深，變?yōu)椴煌该?，其中加入FeS的三甘醇有硫醇的氣味。各三甘醇再生150次的溶液靜置7天后電子顯微鏡照片如圖3所示。由圖3可知，在加入質(zhì)量濃度為15.5 mg/L的Fe2O3和FeS的三甘醇中，仍存在較多的不規(guī)則微小固體顆粒（圖3(b)和圖3(d)），而在加入FeCl3的三甘醇中懸浮固體顆粒（圖3(c)）很少，這可能與FeCl3易溶于水有關(guān)。加入Fe2O3、FeCl3和FeS的三甘醇，在20 °C和50 °C沉積的固體顆粒沒(méi)有與三甘醇形成粘稠狀物質(zhì)，固體顆粒形狀比較清晰。表明這3種物質(zhì)不會(huì)與三甘醇形成結(jié)晶醇。

圖3 各樣品三甘醇循環(huán)再生150次后的微觀照片（× 200）

2.2 再生三甘醇性質(zhì)分析

2.2.1 組分分析

純凈三甘醇和分別加入不同質(zhì)量濃度的Fe2O3、FeCl3和FeS再生150次后的紅外光譜如圖4所示。由圖4可知，純凈三甘醇的紅外光譜在3386 cm-1、2867 cm-1、1453 cm-1、1349 cm-1、1245 cm-1、1115 cm-1、1057 cm-1、932 cm-1、884 cm-1和828 cm-1處均存在比較明顯的吸收峰，其中3386 cm-1處吸收峰為-CH2-OH基團(tuán)中羥基的伸縮振動(dòng)峰，2867 cm-1處吸收峰為烷基鏈中-CH2-的對(duì)稱振動(dòng)峰；1453 cm-1和1349 cm-1處吸收峰為亞甲基-CH2-的彎曲振動(dòng)峰；1245 cm-1、1115 cm-1和1057 cm-1處吸收峰為C-O-C鍵的伸縮振動(dòng)峰；932 cm-1、884 cm-1和828 cm-1處吸收峰為C-H鍵面外彎曲振動(dòng)峰。加入不同質(zhì)量濃度的Fe2O3、FeCl3和FeS固體雜質(zhì)再生150次后的三甘醇的紅外光譜與純凈三甘醇的基本一致。當(dāng)含鐵化合物質(zhì)量濃度超過(guò)7.5 mg/L后，三甘醇光譜在1720 cm-1、1653 cm-1左右出現(xiàn)了新的吸收峰。其中1720 cm-1左右處的吸收峰較強(qiáng)且尖銳，為酯、醛、酮、酸等的C=O振動(dòng)峰；1653 cm-1處吸收峰為三甘醇表面吸附水中-OH彎曲振動(dòng)峰，即三甘醇中水引起的彎曲振動(dòng)。這表明加入Fe2O3、FeCl3和FeS雜質(zhì)質(zhì)量濃度超過(guò)7.5 mg/L后進(jìn)行多次脫水再生，三甘醇中生成了帶有C=O的有機(jī)雜質(zhì)，且再生后有較多的水分殘留。

加入不同質(zhì)量濃度的Fe2O3、FeCl3和FeS的三甘醇再生150次后的GC-MS檢測(cè)結(jié)果如表1所示。由表1可知，隨著Fe2O3、FeCl3和FeS雜質(zhì)質(zhì)量濃度的增加，三甘醇的含量明顯下降。當(dāng)這些含鐵化合物質(zhì)量濃度達(dá)到或超過(guò)5.0 mg/L時(shí)，三甘醇的含量下降幅度變大，且相同條件下，F(xiàn)eCl3對(duì)三甘醇變質(zhì)的影響最大，F(xiàn)eS影響次之，F(xiàn)e2O3影響最小。純凈的三甘醇在循環(huán)再生150次后，生成的有機(jī)雜質(zhì)只有6種，雜質(zhì)中的主要成分為二甘醇、四甘醇、五甘醇、六甘醇、乙二醇等，且含量相當(dāng)?shù)?，這說(shuō)明純凈三甘醇在循環(huán)再生過(guò)程不易發(fā)生明顯的組分變化。當(dāng)三甘醇中存在Fe2O3、FeCl3和FeS雜質(zhì)時(shí)，三甘醇生成的有機(jī)雜質(zhì)雖然種類明顯增多，但主要有機(jī)雜質(zhì)仍為二甘醇、四甘醇、五甘醇、六甘醇和乙二醇等，表明這些雜質(zhì)的存在促進(jìn)了三甘醇的分解以及分子間、分子內(nèi)的脫水反應(yīng)。在含鐵化合物質(zhì)量濃度達(dá)到或超過(guò)7.5 mg/L后，有機(jī)雜質(zhì)中還有一定量的醚類、環(huán)類和酸類物質(zhì)，這也說(shuō)明Fe2O3、FeCl3和FeS雜質(zhì)促使三甘醇發(fā)生了醚化、環(huán)化和氧化反應(yīng)，從而造成三甘醇變質(zhì)。在含鐵化合物質(zhì)量濃度達(dá)到或超過(guò)7.5 mg/L的三甘醇紅外光譜檢測(cè)到在1720 cm-1處出現(xiàn)的吸收峰對(duì)應(yīng)的為官能團(tuán)，其中加入Fe2O3、FeS的三甘醇為酯的C=O振動(dòng)（雜質(zhì)中有2-{2-[2-(2-羥基乙氧基)乙氧基]乙氧基} 乙酸乙酯和二甲氧基二-2,1-乙二醇二碳酸酯），而加入FeCl3的三甘醇為酯和酸的C=O振動(dòng)（雜質(zhì)中有二甲氧基二-2,1-乙二醇二碳酸酯和2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸)。

表1 各樣品三甘醇循環(huán)再生150次后的有機(jī)組分GC-MS面積歸一法檢測(cè)結(jié)果

在含鐵化合物存在和多次加熱的條件下，三甘醇生成的主要有機(jī)雜質(zhì)（如二甘醇、四甘醇、五甘醇和六甘醇等）雖然都具有一定的吸水能力，但除二甘醇吸水能力較差外，四甘醇、五甘醇和六甘醇由于與水形成的氫鍵比較牢固，在三甘醇的脫水溫度下不能充分?jǐn)嗔?，影響三甘醇的再生，使其再生后的含水量偏高。同時(shí)這些物質(zhì)粘度較大，在三甘醇循環(huán)過(guò)程中易在塔板等處沉積，影響塔板的效率。雜質(zhì)中一些沸點(diǎn)較低的有機(jī)雜質(zhì)如乙二醇、2-甲基-1,3-二氧戊環(huán)和1,4-二氧六環(huán)等，在再生過(guò)程中易揮發(fā)，會(huì)增大三甘醇損耗。從整個(gè)組分分析結(jié)果來(lái)看，在Fe2O3、FeCl3和FeS的影響下三甘醇變質(zhì)加快，隨著含鐵化合物質(zhì)量濃度增加，其對(duì)三甘醇的催化作用得到了比較充分的顯現(xiàn)，使得三甘醇生成的有機(jī)雜質(zhì)種類增多，三甘醇的含量明顯下降，且生成的有機(jī)雜質(zhì)從物理性能上與三甘醇脫水工藝要求不相適應(yīng)。

從影響再生后三甘醇質(zhì)量濃度來(lái)看，在同一質(zhì)量濃度下，F(xiàn)eCl3影響最大，F(xiàn)eS次之，F(xiàn)e2O3影響最小。當(dāng)Fe2O3和FeS質(zhì)量濃度達(dá)到或超過(guò)7.5 mg/L、FeCl3質(zhì)量濃度達(dá)到或超過(guò)4.5 mg/L時(shí)，三甘醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都低于98%，已經(jīng)低于三甘醇正常使用時(shí)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。因此，為避免三甘醇變質(zhì)，在三甘醇再生系統(tǒng)中應(yīng)將Fe2O3和FeS質(zhì)量濃度控制在7.5 mg/L以下，F(xiàn)eCl3質(zhì)量濃度控制在4.5 mg/L以下。

2.2.2 含水量測(cè)定

利用微量水分測(cè)定儀，采用卡爾·費(fèi)休法分別測(cè)定了純凈及加入不同質(zhì)量濃度的Fe2O3、FeCl3和FeS再生150次后三甘醇的含水量，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 各樣品三甘醇循環(huán)再生150次后的含水量

由表2可知，隨著含鐵化合物質(zhì)量濃度的增加，再生后三甘醇含水量也在增加，表明在含鐵化合物的影響下，三甘醇再生困難。根據(jù)組分分析可知，隨著含鐵化合物質(zhì)量濃度的增加，生成的四甘醇、五甘醇和六甘醇等雜質(zhì)的含量也逐漸增加，在三甘醇再生條件下，這些甘醇類雜質(zhì)與水分子形成不易斷裂的氫鍵，造成脫水困難。

2.2.3 流變性分析

在3種含鐵化合物多次作用下，隨著含鐵化合物質(zhì)量濃度的增加三甘醇組分發(fā)生了明顯變化，并在三甘醇流變性上有所體現(xiàn)，對(duì)三甘醇的再生系統(tǒng)產(chǎn)生影響。加入不同質(zhì)量濃度Fe2O3、FeCl3和FeS再生150次后，三甘醇的剪切應(yīng)力與剪切速率曲線如圖5所示。由圖5可知，所有的流變曲線呈線性關(guān)系，且過(guò)原點(diǎn)，表現(xiàn)出牛頓流體的特征，各直線斜率大小表征各流體的粘度大小。

圖5 各樣品三甘醇循環(huán)再生150次后的剪切應(yīng)力與剪切速率曲線

加入不同質(zhì)量濃度的Fe2O3、FeCl3和FeS再生150次后50 °C下三甘醇的粘度如表3所示。結(jié)合表3和表2可知，在分別加入3種不同的含鐵化合物再生150次后，隨加入含鐵化合物質(zhì)量濃度的增加，三甘醇含水量與純凈三甘醇含水量在相同條件下相比明顯增加，粘度也逐漸增大。當(dāng)Fe2O3和FeS質(zhì)量濃度超過(guò)7.5 mg/L、FeCl3質(zhì)量濃度超過(guò)4.5 mg/L時(shí)，三甘醇的粘度明顯增大。加入FeCl3的三甘醇的含水量和粘度隨FeCl3質(zhì)量濃度增加而變化幅度最大。這主要是因?yàn)殡S著含鐵化合物質(zhì)量濃度的增加，四甘醇、五甘醇和六甘醇等粘度較大的物質(zhì)含量增加較為明顯，且增加量大于水分的增加量，從而引起整體粘度增大；加入FeCl3的三甘醇其雜質(zhì)中這3種甘醇的含量更高，從而使得粘度增幅最大。此外，三甘醇粘度的增大會(huì)引起再生系統(tǒng)能耗增加，不利于三甘醇再生。因此，從粘度影響來(lái)說(shuō)，應(yīng)控制Fe2O3和FeS質(zhì)量濃度不超過(guò)7.5 mg/L、FeCl3質(zhì)量濃度不超過(guò)4.5 mg/L，以減小三甘醇粘度增加的幅度，使三甘醇粘度不發(fā)生大的變化。

表3 各樣品三甘醇循環(huán)再生150次后50 °C下的粘度

2.2.4 發(fā)泡性能力分析

液體的發(fā)泡性能與表面張力大小相關(guān)，液體的表面張力越大，表面熵和表面焓變?cè)叫?，則越不利于泡沫的形成和穩(wěn)定[11]。加入不同質(zhì)量濃度Fe2O3、FeCl3和FeS 150次再生后的三甘醇在50 °C下表面張力、起泡高度及消泡時(shí)間測(cè)量值如表4所示。由表4可知，與相同條件下純凈三甘醇相比，加入含鐵化合物經(jīng)過(guò)150次再生后的三甘醇表面張力總體上表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，隨著含鐵化合物雜質(zhì)質(zhì)量濃度的增加，表面張力減小的趨勢(shì)越明顯。結(jié)合表1可知，隨著Fe2O3質(zhì)量濃度增加，生成的具有表面活性物質(zhì)（2,5,8,11,14-五氧雜-16-十六烷醇）的質(zhì)量濃度也在增大，從而進(jìn)一步引起表面張力下降。因此，加入Fe2O3的三甘醇表面張力下降速度最快。

表4 各樣品三甘醇循環(huán)再生150次后50 °C下的表面張力、起泡高度及消泡時(shí)間

三甘醇的起泡高度、消泡時(shí)間隨著Fe2O3、FeS和FeCl3的加入而增大。起泡高度隨這些含鐵化合物質(zhì)量濃度的增加變化不大，消泡時(shí)間隨著這些含鐵化合物的濃度的增大變化規(guī)律不明顯。這主要是因?yàn)榧尤隖e2O3、FeCl3和FeS的三甘醇在再生過(guò)程生成了少量的表面活性物質(zhì)（2,5,8,11,14-五氧雜-16-十六烷醇），使三甘醇易起泡。Fe2O3、FeS固體顆粒在泡沫表面吸附，F(xiàn)eCl3在三甘醇含的水中水解生成Fe(OH)3膠體，在泡沫表面吸附，增加了泡沫的表面粘度和液膜強(qiáng)度，阻礙液膜排液，從而使泡沫的穩(wěn)定性顯著提升，消泡時(shí)間增加。隨著Fe2O3、FeS和FeCl3質(zhì)量濃度的增大，三甘醇生成的雜質(zhì)中水溶性有機(jī)酸相對(duì)含量增加，使得Fe2O3、FeS顆粒發(fā)生溶解，F(xiàn)eCl3的水解受到抑制，減少了固體顆粒和Fe(OH)3膠體在薄膜表面的吸附，從而使得泡沫的粘度和液膜強(qiáng)度有所下降。這種下降程度受固體顆粒含量、膠體含量和有機(jī)酸的影響，從而使得消泡時(shí)間隨Fe2O3、FeS 和FeCl3質(zhì)量濃度的增大變化規(guī)律不明顯。

2.2.5 腐蝕性分析

分別對(duì)加入不同質(zhì)量濃度Fe2O3、FeCl3和FeS的三甘醇再生150次后的腐蝕性進(jìn)行了分析。觀察加入不同質(zhì)量濃度Fe2O3、FeCl3和FeS的三甘醇中的20#鋼掛片，發(fā)現(xiàn)掛片表面隨著鐵化合物質(zhì)量濃度的增加，腐蝕現(xiàn)象越來(lái)越明顯，主要表現(xiàn)為點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕小且淺，分布很稀疏，宏觀上腐蝕輕微。利用失重法分析了加入不同質(zhì)量濃度Fe2O3、FeCl3和FeS再生150次后三甘醇的平均腐蝕速率。在三種含鐵化合物影響下三甘醇平均腐蝕速率曲線如圖6所示。由圖6可知，隨著加入的含鐵化合物質(zhì)量濃度的增加，掛片腐蝕速率明顯加快，主要原因是在3種含鐵化合物存在的條件下，隨著質(zhì)量濃度的增加三甘醇生成的可溶性有機(jī)酸增多，腐蝕性增強(qiáng)。不同的含鐵化合物影響下生成的有機(jī)酸種類和質(zhì)量濃度不同，對(duì)三甘醇腐蝕性的影響亦不相同，由圖6可知FeCl3影響最大，F(xiàn)eS次之，F(xiàn)e2O3影響最小。當(dāng)FeCl3質(zhì)量濃度達(dá)到4.5 mg/L，F(xiàn)e2O3、FeS質(zhì)量濃度達(dá)到7.5 mg/L后三甘醇的平均腐蝕速率分別達(dá)到了0.077 mm/a、0.078 mm/a、0.080 mm/a，超過(guò)了石油行業(yè)一般規(guī)定腐蝕速率（不超過(guò)0.076 mm/a）的標(biāo)準(zhǔn)。因此，需要控制Fe2O3和FeS質(zhì)量濃度在7.5 mg/L以下、FeCl3質(zhì)量濃度在4.5 mg/L以下，以降低三甘醇對(duì)脫水裝置的腐蝕。

圖6 各樣品三甘醇循環(huán)再生150次后50 °C下的平均腐蝕速率曲線

綜上所述，當(dāng)加入的FeCl3質(zhì)量濃度超過(guò)4.5 mg/L、Fe2O3、FeS質(zhì)量濃度超過(guò)7.5 mg/L時(shí)，三甘醇的組分、脫水性能和腐蝕性產(chǎn)生明顯變化。因此，在三甘醇脫水與再生過(guò)程中需減少三甘醇中含鐵化合物的質(zhì)量濃度，盡量控制FeCl3質(zhì)量濃度在4.5 mg/L以下、Fe2O3、FeS質(zhì)量濃度在7.5 mg/L以下，以盡可能維持三甘醇性質(zhì)穩(wěn)定，可從以下幾個(gè)方面考慮：（1）提高天然氣的過(guò)濾分離效率，降低氣體中固體顆粒的含量；（2）提高富三甘醇過(guò)濾系統(tǒng)效率，降低富液中固體顆粒含量；（3）可在重沸器底部加裝取樣排污口，及時(shí)分析重沸器底部三甘醇雜質(zhì)含量，尤其是含鐵化合物，根據(jù)分析結(jié)果在設(shè)備短時(shí)停車時(shí)及時(shí)排污；（4）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)貧三甘醇中水分和鐵離子含量的變化，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)或者補(bǔ)充新的三甘醇，維持三甘醇水分和鐵離子含量均處于正常水平。

3 結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M三甘醇多次循環(huán)再生，分析了不同質(zhì)量濃度Fe2O3、FeCl3和FeS等含鐵化合物對(duì)三甘醇組分和脫水性能的影響規(guī)律，確定了不同含鐵化合物影響三甘醇組分和脫水性能變化的臨界質(zhì)量濃度，分析了三甘醇組分變化對(duì)其再生效果、流變性、發(fā)泡性能和腐蝕性的影響，所得主要結(jié)論如下。

（1）在再生過(guò)程中，F(xiàn)e2O3、FeCl3和FeS均對(duì)三甘醇變質(zhì)有一定的催化作用，加速了三甘醇的變質(zhì)，含鐵化合物質(zhì)量濃度越大，催化作用越明顯，三甘醇越容易變質(zhì)，顏色越深，所生成的有機(jī)雜質(zhì)組分越多，再生后三甘醇的含水量越大。

（2）三甘醇生成的主要有機(jī)雜質(zhì)四甘醇、五甘醇和六甘醇與水形成的氫鍵作用力較強(qiáng)，在三甘醇再生環(huán)境下不易脫水，使再生后的三甘醇的含水量增多。同時(shí)由于四甘醇、五甘醇和六甘醇粘度較大，隨著含鐵化合物雜質(zhì)質(zhì)量濃度的增加，四甘醇、五甘醇和六甘醇含量明顯增加，使得三甘醇的粘度變大；在三甘醇生成的雜質(zhì)中存在溶于水的有機(jī)酸（2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸）、顯酸性的醚類物質(zhì)（三甘醇單甲醚）和沸點(diǎn)低的物質(zhì)，這些物質(zhì)的含量隨著含鐵化合物雜質(zhì)質(zhì)量濃度增大而變大，使得三甘醇腐蝕速率增大和蒸發(fā)損耗增大。

（3）Fe2O3、FeCl3和FeS的性質(zhì)不同，對(duì)三甘醇變質(zhì)影響的程度亦不同。在同一質(zhì)量濃度下，對(duì)三甘醇變質(zhì)程度影響最大的是FeCl3，其次是FeS，最后是Fe2O3。這3種鐵化合物雜質(zhì)引起三甘醇脫水性能嚴(yán)重下降的臨界質(zhì)量濃度為Fe2O3和FeS是7.5 mg/L，F(xiàn)eCl3是4.5 mg/L。