脱硫单元MDEA损耗原因分析及对策

脱硫单元MDEA损耗原因分析及对策
胡海光;张晓刚;周健
【摘要】介绍了甲基二乙醇胺法(又称MDEA法)脱除天然气中酸性气体的工艺原理和流程.分析了该法造成胺液内外部损耗的存在方式,外部损耗源于操作不规范,内部损耗源于监控不到位,参数调整不及时.提出了相应的应对措施:加强巡检,及时回收胺液,调控参数降低热降解、减缓发泡.改进后,使废弃的MDEA溶液减少了65％,普光气田天然气净化厂每年可回收胺液45.5 t,经济效益可观又减轻环境污染.
【期刊名称】《硫酸工业》
【年(卷),期】2017(000)003
【总页数】3页(P41-43)
【关键词】酸性气脱硫;甲基二乙醇胺法;损耗;原因分析;改进
【作者】胡海光;张晓刚;周健
【作者单位】中国石化达州天然气净化有限公司,四川达州635000;中国石化达州天然气净化有限公司,四川达州635000;中国石化达州天然气净化有限公司,四川达州635000
【正文语种】中文
【中图分类】TQ111.16
硫磺回收
普光气田天然气净化厂是中国石化达州天然气净化有限公司建设的首个高含硫天然气净化厂，原料为高含硫天然气，工艺从美国B&V公司引进，包括脱硫、脱水、
硫磺回收、酸水汽提、尾气回收5个单元。

整个装置包括6个联合、12个系列的天然气处理及配套工程，其中脱硫单元是整个净化工艺的核心单元，采用甲基二乙醇胺法(又称MDEA法)脱硫，该法是近年来常用的一种脱除天然气中酸性气体的
工艺方法，被广泛应用于净化厂及炼厂中[1]。

在脱硫过程中，却存在胺液损耗现
象明显，导致出现以下环保及安全方面问题。

1)损耗量大，处理费用高。

根据装置满负荷运行计算，全厂每年约产生60～80 t
废弃MDEA溶液，废弃溶液中可回收的清洁MDEA约占到总废弃MDEA溶液的60%以上, 废弃MDEA溶液需委托第三方单位进行处理，处理难度非常高，处理
费用约1万元/t。

2)MDEA溶液泄漏外排会污染环境。

3)内耗会造成生产波动，存在安全隐患。

因此，分析MDEA发生损耗的原因，并提出有效的应对策略，对于装置平稳运行
及安全环保具有重要的意义。

1.1 脱硫单元工艺流程
原料气首先进入吸收塔，用质量分数为50%的MDEA溶液选择吸收气体中硫化氢及二氧化碳，然后将湿净化气通过气相流程送入脱水单元进一步处理。

吸收后的富胺液经过闪蒸罐、贫/富胺液换热器、再生塔等设备将产生的酸性气送入硫磺回收
单元进行处理。

同时，再生塔再生出的贫胺液循环至吸收塔。

脱硫单元工艺流程如图1所示。

1.2 MDEA损耗原因分析
使用MDEA溶液进行脱硫，受各种因素的影响，存在MDEA损耗的现象。

关于MDEA损耗的原因前人进行了大量研究[2-4]，但是大多只进行了定性分析。

因此，结合该厂现场实际，按照MDEA溶液损耗路径的不同，将损耗分为外部损耗和内
部损耗。

1.2.1 外部损耗
外部损耗，顾名思义是指由于操作不规范，导致有一定量的胺液遗漏在外部环境中造成的损耗。

装置中胺液的外部损耗主要有开停工退液、装置跑冒滴漏2种形式。

在停工过程时，需要将系统内的胺液退空、排净，直接退至胺液罐区。

但是，由于装置设备及管线复杂，存在排放盲区，需要单独对个体设备及管线进行排液。

如果操作不当(没有及时泄压或者没有放接液盒)，大量胺液会直接喷洒至地面，造成不必要的损耗。

实际生产中，受温度变化及操作波动等因素的影响，跑冒滴漏经常发生，如机泵、仪表、管线、法兰面、阀门盘根处不同程度会出现胺液渗漏的情况。

每天损耗量虽然较小，但是如果不加控制及整改，日积月累会增加生产成本，同时也污染环境。

1.2.2 内部损耗
除了宏观上能看到的外部损耗外，胺液还存在内部损耗。

在进行脱硫过程中，受内部温度等参数及其他化学物质的影响，胺液的内部结构会被破坏，使得胺液的品质下降，造成胺液失效。

为了保持好的净化效果，需补充大量新鲜、纯度高的胺液，维持装置平稳、高效运行。

常见的内部损耗主要有降解变质和发泡2种形式[5-6]。

1.2.2.1 降解变质损耗
正常生产时，胺液性质比较稳定，如果使用不当、操作波动就会产生变质反应，造成胺液浓度降低，增加了溶剂的消耗。

依据变质方式的不同，胺液降解分为氧化降解、化学降解及热降解三种形式[7]。

在实际生产中，主要以热降解、化学降解为主。

热降解指装置正常运行中，由于蒸汽源温度过高，导致介质降解，失去活性。

以脱硫单元中的再生塔为例，此塔主要负责贫胺液的再生，按照装置运行要求，高温低压有利于胺液的再生。

如果蒸汽流量过大，会出现塔底温度过高，胺液在高温下会产生热降解，间接造成胺液内耗。

化学降解是指低于120 ℃的温度条件下，MDEA溶液因CO2所致的变质实际上
是可以忽略的，但随着温度的上升，变质速度加剧，生成的主要产物有乙二醇(EG)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、羟甲基哌嗪(HMP)、二(2-羟乙基)哌嗪(BHEP)等。

1.2.2.2 胺液发泡损耗
MDEA脱硫单元中经常出现胺液发泡现象，严重时产生挥发夹带，造成大量的胺
液损失[4,7]。

造成胺液发泡的因素很多，比如原料气过滤效果差，烃类、腐蚀性
物质比较多等。

2.1 加强巡检，及时回收
为了降低跑冒滴漏造成MDEA的损耗量，该厂分别从巡检时间和巡检质量两方面
改进巡检制度，安排专人定时对装置区进行巡检。

巡检时间由以前的自由巡检改为定时巡检(保持30 min左右)，且各点之间不能少于2 min。

为了提升巡检质量，
要求巡检人员巡检时记录相关设备运行参数，重点对装置中的法兰、盲盖、仪表、管线、大型机组、机泵、空冷进行检查登记，发现隐患及时上报处理。

同时，对于小范围、单体设备进行退液、排液时，操作人员先将接液盒放到指定位置，再进行相关排液、退液工作。

作业完成后倒入MDEA溶液回收桶中，最后由
相关人员将清洁MDEA转入罐区，达到有效回收利用。

经现场试验，单列装置每
年产生的废弃MDEA溶液可控制在2 t以内。

而在措施实施前，全厂每年产生60～80 t废弃MDEA溶液，使废弃MDEA溶液减少了65%，全厂每年可回收胺液45.5 t。

2.2 调控参数降低热降解、减缓发泡
胺液在原料气中杂质作用下发生降解，生成热稳定盐(HSS)和其他降解产物，严重影响到装置的平稳操作和运行。

在建厂初期，由于蒸汽品质较差，导致再生塔底温度波动，最高达到140 ℃左右，胺液降解严重，每年单列装置损耗量5 t左右。

为了减少损耗，该厂要求夜班人员定点对锅炉水进行定排，提高蒸汽品质，塔底温度有效控制在118～122 ℃，则胺液损耗量每年单列0.1 t左右，有效减少了胺液的损耗量。

为了避免胺液发泡损失，可以从以下2方面进行优化：
1)加强监控，平稳操作。

装置发泡时，会出现各塔罐液位波动、闪蒸汽量增幅较大，产品气收率降低等现象，在发泡之初，及时调整参数，稳定操作。

2)加阻泡剂。

根据发泡情况适量加入，需防止因过量出现沉淀。

针对内外部胺液损耗原因的分析，采取相应的应对对策，力争将胺液损耗降至最低。

外耗源于操作不规范，内耗源于监控不到位，参数调整不及时。

措施实施后使废弃MDEA溶液减少了65%，全厂每年可回收胺液45.5 t。

【相关文献】
[1] 焦玉清.天然气净化装置工艺技术[M].北京：中国石化出版社，2014：3-5.
[2] 王刻文,郭宏昶.脱硫应用中MDEA的损失分析及对策[J].石油化工安全环保技术, 2010,26 (5):20-23.
[3] 艾克利,杨靖明,曹东旭,等. MDEA在脱硫过程中的降解腐蚀原因分析及对策[J].全面腐蚀控制, 2012,12 (8):44-48.
[4] 郭林超,王丽君.气体脱硫装置胺液发泡的原因分析与对策[J].化工技术与开发, 2014,14 (2):25-27.
[5] 汪小龙.胺法脱硫的胺损失研究[J].安徽化工, 2001,8(1):5-7.
[6] 鲁殿英.气体脱硫装置胺液损失的原因及对策[J].化工管理, 2014,22 (11):32-35
[7] 王国强.液化气脱硫装置胺液发泡原因分析及解决方案浅析[J].化学工程师, 2012, 10(12):46-47.。