气体脱硫装置胺液发泡的原因分析与对策

郭林超，王丽君

(中石油乌鲁木齐石化分公司，新疆 乌鲁木齐 830019)

气体脱硫装置胺液发泡的原因分析与对策

郭林超，王丽君

(中石油乌鲁木齐石化分公司，新疆 乌鲁木齐 830019)

胺液发泡会导致产品不合格、出现装置波动和严重的经济损失。MDEA脱硫溶液发泡的影响因素很多， 本文主要分析了溶液发泡的主要原因，并提出了防止MDEA脱硫溶液发泡的措施。

气体脱硫；胺液发泡；MDEA

炼油厂气体脱硫装置主要包括干气脱硫、低分气脱硫、循环氢脱硫，其中干气和低分气脱硫之后进入炼油厂燃料气管网系统供其他装置加热炉燃烧，循环氢脱硫之后经循环氢压缩机进入加氢装置反应系统进行反应。脱硫装置硫化氢含量将直接影响后续产品的质量及设备、管道的材质。

醇胺类溶剂是一种广泛应用的脱硫化学吸收溶剂。目前工艺上广泛使用的醇胺类溶剂主要成分为MDEA。MDEA不但选择性吸收性能好，而且它的凝固点低，蒸气压小，化学稳定性和热稳定性好。但是，在使用过程中脱硫溶液也经常出现发泡现象，导致脱硫装置泡沫夹带，影响装置的平稳运行。因此，分析研究胺液发泡的主要原因，并制定相应对策措施，保证装置平稳运行，是目前气体脱硫装置亟待解决的问题。

1 胺液发泡的现象和机理

1.1 胺液发泡的现象

脱硫塔上下压差波动；脱硫塔液面大幅波动；干气（低分气、循环氢）聚结器液面迅速上涨；干气（低分气、循环氢）出装置流量增加；胺液再生塔塔顶空冷后温度升高，酸性气量增大；胺液脱硫塔脱硫效果下降，脱后干气（低分气、循环氢）硫化氢含量不合格；脱后干气（低分气、循环氢）取样时带液严重；富胺液取样时呈泡沫状。

1.2 胺液发泡的机理

胺液所发生的气泡主要是由溶液中的气体分子与液体分子相互碰撞，进行能量交换，使相邻气体分子发生聚合，并克服液体的表面张力而形成的。因气泡密度低于液体密度，气泡迅速升至液面之上，又由于液膜作用气泡聚集在液面处，形成泡沫。当泡沫达到一定高度后，就会在塔盘上形成泡沫层，这样贫胺液就会被泡沫阻拦不能向下流动，越积越多，造成塔盘积液。当塔盘积液达到一定高度，气液两相由逆向流动转为同向流动，最终导致溶液从塔顶溢出，造成液泛[1]。

2 胺液发泡的主要影响因素

2.1 醇胺降解产物的影响

在连续生产中，由于脱硫剂长时间运转，定会产生一定的降解，尤其是溶剂再生塔塔底操作温度较高，贫胺液缓冲罐中贫胺液与空气接触时，会产生大量的降解产物。这些降解产物会促进溶剂发泡，且增加泡沫的稳定性。降解产物不能再生，并且随着装置运行时间的增加，胺溶液中的降解产物也不断积累。

MDEA溶液的降解造成大量热稳定盐的形成，热稳定胺盐由于“束缚”了胺分子，使之失去与硫化氢结合的能力，造成脱硫剂的有效胺浓度下降，粘度增加，发泡且泡沫难以消除，导致脱后干气（低分气、循环氢）带胺[2]。

2.2 胺液腐蚀产物的影响

MDEA溶液在长时间运行状况下，因溶解了CO2、H2S，胺液酸性增强，会对设备造成腐蚀，当装置长期运行，胺液的降解产物增加，也会加速溶液对设备的腐蚀。Fe2+、Fe (OH)3、FeS主要来自胺液的腐蚀产物，这些细小的固体颗粒物和胶状物聚集在气泡的液膜中，增加了表面粘度和液膜的流动阻力，阻碍液膜排液而使泡沫的稳定性显著提高，最终加快了胺液的发泡。

2.3 胺液浓度的影响

胺液浓度增大，溶液粘度增大，使更多的液烃与固体粉末能分散悬浮在MDEA脱硫溶液和泡沫中，从而提高了泡沫的稳定性。一般MDEA浓度越高，发泡性能就越高。一般控制浓度在30%～50%之间。但在生产过程中，胺液的浓度较为稳定，不会在短时间内发生巨大变化，对胺液发泡的影响并不大。

2.4 原料气烃类的影响

分离器效果差等因素会造成原料气携带大量的液态烃。当贫胺液的温度低于原料气的温度时，原料气在经过脱硫塔时，温度降低，会将气体中低沸点的烃类凝结下来，进入溶剂系统。这些烃类分子会悬浮在脱硫溶剂表面，降低溶液的表面张力，部分烃类会与MDEA分子形成胶状层，增大了溶液的表面粘度，使溶液的泡沫稳定性增大，加速溶液发泡[3]。

2.5 溶剂补水的影响

溶剂补水一般采用除盐水，当除盐水中的Mg2+、Ca2+、Cl-等无机盐含量较高时，在MDEA溶液中迅速形成絮状物，这种絮状物会增加泡沫的表面粘度和液膜强度，阻碍液膜排液，从而使泡沫的稳定性显著提高，使发泡能力增强。当除盐水中的有机氧含量较高时，会增加胺液的降解反应，最终导致胺液发泡。

3 改进措施

3.1 加强胺液过滤

胺液过滤的目的是除去胺液的降解产物，同时可以除去胺液中的Fe2+、FeS等腐蚀产物。在MDEA进脱硫塔前设置机械过滤器和活性炭过滤器，脱出降解产物和腐蚀产物。当粗滤器和精滤器串联使用时，可大幅提高降解产物和腐蚀产物的脱除效率[4]。

3.2 原料气净化

原料气在进入系统之前，应采用水洗以除去其中的大部分固体杂质和可溶于水的化学物质如SO2、NH3等，然后通过气液分离器除去烃类等容易引起发泡的物质，最后用机械过滤的方法除去夹带的雾沫和硫化铁等细小的固体颗粒。最终将原料气中的烃类物质、可溶于水的SO2、NH3、固体杂质除去，保证原料气的清洁。

3.3 操作参数控制

（1）溶剂再生塔塔底温度应严格控制在115～126℃之间，当温度超过130℃时，MDEA溶液会超温分解，对MDEA形成不可逆转的破坏。

（2）溶剂再生塔进料温度控制在90℃以下，控制富胺液的酸气负荷不超过0.4mol酸气·(mol胺)-1，从而降低脱硫系统的腐蚀。

（3）控制贫胺液入塔温度高于原料气入塔温度3～7℃，防止原料气携带的液态烃中低沸点的烃类凝结。

（4）控制溶剂中脱硫剂的浓度在20%～35%之间,胺液的循环量不得小于原料气进料量的30%。

3.4 其他措施

（1）在配制溶液时或向胺液系统补水时，采用合格的除盐水，不允许使用工业用水。

（2）向胺液系统中补充除盐水、补充新溶剂、外加阻泡剂时，严格杜绝空气的引入。贫胺液储罐采用氮封，以进一步防止胺液的氧化降解。

（3）加强溶液的定期分析，随时掌握溶液的降解动态。降解产物含量达到一定时(即通过调整MDEA贫液循环量都无法保证产品质量时)，应更换新溶液。

（4）定期测定溶液的发泡倾向，在胺液轻微发泡的情况下，溶液中消泡剂的含量一般维持在20mg·L-1左右即可，如果溶液出现了较严重的发泡，则应适当增加消泡剂的加量，使溶液中消泡剂的含量维持在40～60mg·L-1。

（5）设计时增加发泡胺液的回收贫富液的过滤设施，脱硫塔顶部设有沉降段和破沫网，脱后干气（低分气、循环氢）进入大规格的胺液回收器以便更好地回收夹带的胺液。

4 总结

胺液发泡是目前困扰气体脱硫装置正常操作的重要制约因素。其发泡原因复杂，加强对脱硫溶液的清洁过滤工作、原料气的净化工作、装置参数的严格控制、溶剂保护氮封工作、以及添加消泡剂，可以降低胺液发泡的趋势，尽可能地降低胺液发泡。

[1] 杨敬一，顾荣，徐心茹.固体颗粒对脱硫剂溶液泡沫性能的影响[J].华东理工大学学报，2002，28(4)：351-356.

[2] 叶庆国，李宁，扬维孝.脱硫工艺中氧对N-甲基二乙醇胺的降解影响及对策研究[J].化学反应工程与工艺，1999，15(2)：219-223.

[3] 付敬强，王鸿宇，周虹见.脱硫溶液污染原因分析[J].石油与天然气化工，2001，30(6)：293-294.

[4] 常宏岗.气体脱硫装置胺溶液发泡原因及认识[J].石油与天然气化工，1995，24(1)：60-63.

Reasons Analysis for Amine Foaming in Gas Sweetening Unit and Countermeasures

GUO Lin-chao, WAN L-ijun
(Urumqi Petrochemical Company, CNPC, Urumqi 830019, China)

TE 624.5

B

1671-9905(2014)04-0066-02

2014-02-20