MDEA脱碳系统生产中的问题及优化

董日新

摘   要：MDEA溶液用于脱除工艺气体中CO2，H2S等酸性气体杂质，因具有较高的处理能力、较低的反应热和腐蚀性以及溶液稳定等特点，已经得到了广泛的应用，国内许多脱碳装置均采用MDEA法。文章分析了在MDEA脱碳系统生产中的各种问题，同时提出科学的优化策略。

关键词：MDEA脱碳系统;生产;问题分析;优化策略

相较于传统的醇胺溶剂而言，MDEA溶液存在容易发泡的缺点，这将导致溶液净化效率降低、溶液再生不合格、雾沫夹带严重使溶液损耗增加、系统处理能力严重下降、净化气质量不达标等一系列问题，不仅影响装置正常运行，还会造成严重的经济损失。所以，为有效控制脱碳系统MDEA溶液发泡问题，进行了相应的现场调研工作，通过分析MDEA脱碳系统生产中的问题，提出科学的解决策略。

1    多胺MDEA脱碳溶剂概況

多胺MDEA脱碳溶剂是以甲基二乙醇胺为主剂，添加多种活化剂、加速剂、消泡剂的脱CO2新专利，主要用于工业合成氨中脱除CO2。该溶剂对CO2有特殊的溶解性，具有对碳钢设备不腐蚀、CO2净化度高、吸收能力高、热能耗低、溶液损失少等许多优点。多胺MDEA脱碳溶剂可推广应用于各种工况的工业化装置，经过上百套装置的应用，生产装置运行平稳正常，达到了脱碳、节能降耗的效果，目前已有一套完整的技术和经验。

生产操作规程就是溶液配制。将多胺MDEA脱碳溶剂与脱盐水按比例配制，根据不同装置处理量和精度（±45.00%），配制在地下槽，然后打入系统。

（1）控制吸收塔、闪蒸罐、再生塔液位，控制净化气CO2含量在指标内，坚决杜绝高压气体串入低压系统及吸收塔液位过满造成的带液事故。

（2）每次气水分离器液体排放和回收量都详细记录以观察一段时间的系统是否正常。

（3）溶液换热器、吸收塔、气水分离器及其他设备排污时，排污阀不得开得过大，以免溶剂喷出，增加损耗。

（4）发现泵、设备、阀门外漏时应及时回收。

（5）注意再生塔压力变化，及时与调度联系，避免压力过高或负压。

（6）按时分析脱碳溶液，及时添加脱盐水或补充胺液。

（7）当外界工艺指标如蒸汽压力、原料气温度等急剧变化引起本系统操作失衡时，应及时报告并作出相应处理。

（8）根据净化气CO2含量的高低，相应调节贫液流量和温度，调节再沸器出口温度，调整脱碳胺液再生度。

2    MDEA溶液发泡原因分析

气泡是一定体积的气体被液体包围所形成的多相不均匀系统，它有两个主要指标：气泡结构和稳定性。干净的MDEA溶液虽然具有发泡的倾向，但其气泡极不稳定，不会影响装置正常运行，只有当外来物质增强了气泡的稳定性时，溶液才会发泡。下列因素是引起MDEA溶液发泡的主要原因。

2.1  固体颗粒

固体颗粒聚集在气泡的液膜中，增加了表面黏度和液膜中液体流动的阻力，减缓了液膜的排液，从而增加了气泡的稳定性。溶液中的固体颗粒主要有以下几种：首先，管线上的钢渣和碳钢设备的腐蚀产物FeS，Fe（OH）3等，在高速气体和液体的长期冲刷下，会逐渐剥落于溶液中;其次，用于过滤的活性炭在使用中逐渐粉化变细，夹带入溶液中;再次，加入的化工物料（如软水）中有不溶性杂质。通过现场取样，发现A套装置的溶液显黑色（正常情况下为无色至淡黄），且静置后有固体颗粒析出，如图1所示。B套装置的溶液颜色正常。随后分别取再生塔A、再生塔B上清液，并外送第三方进行颗粒度分析，检测结果显示，再生塔A的清洁度为NAS 8，再生塔B的清洁度为NAS 10，再次证实了A套装置有固体颗粒析出。

2.2  热稳定性盐

MDEA溶液与系统中的氧或酸性杂质如甲醇等反应能生成一系列很难再生的酸性盐，通常称为热稳定性盐（HSAS），包括甲酸盐、乙酸盐、草酸盐、硫酸盐等。这些物质在溶液中累积至一定程度后，就会改变溶液的pH、黏度、表面张力等性质，从而引起溶液发泡。通过对A套装置进行取样并外送常州大学进行热稳定性盐检测，测量值为3.3.0%。研究表明，当热稳定性盐质量分数大于0.5.0%时，会使溶液的黏度上升，表面张力上升，导致溶液发泡，同时还会造成有效胺的损失，并极易导致设备腐蚀。

2.3  溶液质量分数高

MDEA溶液的黏度随着其质量分数的增大而增大，当黏度较大时，有利于液态烃、固体颗粒等杂质在MDEA溶液中分散，进一步增强了液膜的黏度，促进了泡沫的生成和稳定，一般建议质量分数控制在40.00%左右。为准确测定溶液质量分数，中海油能源发展股份有限公司工程技术油田化学分公司对再生塔A进行了现场取样（3份），并分别进行了质量分数检测，检测结果为：该司送至第三方进行了含水量检测（67.00%），由此推断MDEA溶液质量分数小于33.00%;第三方检测机构采用色谱法进行了质量分数检测，检测值为26.90%;生产厂家采用同样的色谱法进行了质量分数检测，检测值为26.67%。从以上检测结果可知，溶液质量分数约为27.00%，远低于指标（40.00%），因此可判断溶液质量分数并非此次发泡的原因。

2.4  其他原因

消泡剂消耗为一个重要的因素，装置长期运转也会导致原MDEA溶液中的消泡剂组分不断地被带出和降解，从而导致溶液发泡。另外，当处理量变化幅度较大时，循环量未及时做调整也会引起溶液发泡。

3    MDEA溶液发泡解决的举措

通过详尽的分析，找出导致MDEA溶液发泡的主要因素为固体颗粒及热稳定性盐。建议对应的解决措施如下。

首先，对于溶液中存在固体颗粒的情况，特别是A套装置，需加强机械过滤，且过滤精度在5 μm以上;其次，针对热稳定性盐含量高的情况，可以将其投入活性碳过滤装置，建议由装置设备厂家推荐合适的滤袋，确保活性碳粉灰不会进行系统的方式处理，或者是定期半年外委检测热稳定性盐，如系统脱碳效果下降明显，或者热稳定性盐检测值有继续上升的趋势，则建议进行溶液更换，否则将导致系统腐蚀加剧等问题;接下来，鉴于当前溶液的质量分数，脱碳效果尚可，建议暂不进行溶液更换，但需根据现场使用情况进行适当补充;另外，考虑到现场消泡剂存放时间太久，建议进行少量更换补充，仍采取当前的加注方式，即在出现发泡趋势的时候再加注消泡剂，原则上每次消泡剂的注入量在1 kg以内，特殊情况下可连续注加;最后，在保证脱碳效果合格的前提下，建议将循环量随着处理量的变化进行调整。在处理能力、温度、压力、质量分数不变的情况下，天然气处理量按80 000～200 000方/h，胺液循环量按500方/h，建议按如下调整：X/Y=500/200 000，其中X循环量，Y为天然气处理量。

4    结语

为了有效控制脱碳系统MDEA溶液发泡等不良的问题，相应的工作人员也应该深入掌握MDEA溶液的理化性质、化验控制指标、操作注意事项、常见问题、对应解决措施等较多方面的内容。通过减少或者避免MDEA脱碳系统生产中的问题，提升溶液净化效率以及溶液再生的合格率，增强系统的处理能力。

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