液化气脱硫装置胺液发泡原因分析及解决方案浅析

王国强

（大庆油田化工有限公司 轻烃分馏分公司，黑龙江 大庆 163411）

目前，液化气湿法脱硫有多种方法，采用N-甲基二乙醇胺（MDEA）作为脱硫剂的方法使用较为广泛。但是，MDEA脱硫溶液经常出现严重的发泡现象，以致液化气脱硫效果无法达到达设计指标，严重时导致脱硫装置无法运行。同时，胺液发泡还会引起胺液夹带，导致大量胺溶液随气流带走，致使胺液大量损耗，经常需要对装置进行补液，严重影响了脱硫装置安全、稳定、长期运行。因此，胺液发泡问题是一个亟待解决的问题，要解决此问题就必须研究清楚MDEA脱硫溶液发泡的影响因素和作用机理，从根本解决胺液发泡问题。

1 胺液发泡原因

胺液发泡是一个复杂的现象，干净的胺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。但当有外来物质时就会增强气泡稳定性，溶液就会产生相对稳定气泡。经过具体分析，发现下面几个因素是引起液化气脱硫装置胺液发泡的几个主要原因。

1.1 固体颗粒

液化气脱硫装置经过一段时期运行后，装置本身的腐蚀产生FeS和Fe（OH）3。同时，液化气产品中存在一定的炭黑和机械杂质，以及脱硫装置活性炭过滤器中的活性炭击碎产生的活性炭碎屑。这些固体颗粒聚集在气泡的液膜中，增加了表面粘度和液膜中液体流动的阻力，从而增加了气泡的稳定性，以致胺液发泡后延迟消泡时间，最终导致脱硫塔处于较高液位。

1.2 胺液中溶解了C5及C5以上的烃类

由于液化气产品标准中允许含有小于3%的C5及C5以上的烷烃，而这些烷烃进入到胺液中后，会起到表面活性剂的作用，会明显降低溶液的表面张力，从而使得胺液更加易于发泡[1]。但是，这种情况多在以油田轻烃为原料生产液化气的产品中出现。

1.3 胺液降解变质

胺液降解变质的产物被称为热稳定盐，热稳定盐的形成主要有以下几种途径：

（1）胺液的氧化降解变质 MDEA的氧化降解是在胺的乙醇基团与氧之间的反应，主要产物有甲酸盐、乙酸盐和羟基乙酸盐。氧还能氧化H2S而生成元素硫，元素硫在加热条件下与醇胺反应生成二硫代氨基甲酸盐、硫脲、多硫化合物和硫代硫酸盐。

（2）胺液与CO2的降解变质[2]温度是影响CO2所致胺液降解变质的主要因素，随着温度上升，变质速度将加剧。胺液与CO2的降解变质产物约有16种，如:三甲胺、乙二醇、二甲基乙醇胺等。

（3）胺液的热降解变质 根据国外研究者的研究结果，胺液单纯的热变质是非常轻微的。即使在200℃的温度下，当处于N2气氛中时，胺液浓度的下降并不显著。但是，处于CO2气氛中，则胺液浓度的下降相当迅速。

热稳定盐在胺液中积累到一定程度后，就会改变胺液的pH值、粘度、表面张力等性质，从而引起胺液发泡。

1.4 液化气中含甲醇

由于油田轻烃在冬季运输中，为了防止轻烃水合物的形成，需不断地向轻烃中加入水合物抑制剂甲醇。由于甲醇的沸点较低，在分离生产液化气时，甲醇完全进入到液化气中，从而导致甲醇被液化气携带进入脱硫溶液中。随着甲醇浓度的增大，胺液与甲醇生成一定量的热稳定盐，导致胺液发泡。

1.5 操作波动大

当系统加减量过快、系统操作压力波动较大或再生塔煮沸器外供热量过大时，会造成气液接触速度太快，胺液搅动过分剧烈，易引起胺液发泡。

2 胺液发泡问题解决方案

为了避免胺液发泡，需要针对以上问题找出切实可行的解决方案。

2.1 去除固体颗粒

（1）固体颗粒的主要来源：

①对于以轻烃为原料生产的液化气，由于轻烃中含有一定量的炭黑，在分馏过程中这些炭黑将随气流大部分进入到液化气中。

②脱硫装置长期运行，管道、换热器及其他设备存在不同程度的腐蚀，随着胺液、液化气产品在装置中流通，这些锈蚀物被带入到胺液中。

胺液通过再生塔可以重复利用，但是固体颗粒物在再生过程中无法取出，因此，固体颗粒物将不断的集聚在贫液罐内。

（2）去除这些固体颗粒物，可以从以下几方面考虑：

①从源头对液化气进行过滤，在液化气进脱硫前加装了一套陶瓷膜过滤器，对液化气中的碳黑和机杂进行过滤。该过滤器具有在线反冲洗功能，能够过滤出细小机杂，建议上两台一开一备。

②对胺液贫液进行过滤，这就需要在溶液储罐处加装一套在线胺液过滤器，将储罐中10%左右的胺液进行实时过滤，保持胺液清洁。同时，在贫液进入贫液罐前加装活性炭过滤器，对去除机械杂质能够起到较好的作用。但是，需要注意选择硬度较高的活性炭以免胺液将其击碎，反而增加了胺液中的机械杂质，建议选取椰壳作为吸附剂。

③建议每年定期对脱硫装置经行全面清洗，能够比较彻底清除管道、换热器内的锈蚀物。

2.2 去除液化气中C5及C5以上的烃类

以轻烃作为原料生产的液化气含有的C5及C5以上的烃类含量约在1%～3%，而炼油厂生产的液化气含有的C5及C5以上的烃类含量少。因此，对以轻烃作为原料生产的液化气，可以通过控制分馏塔的参数如降低塔底温度、加大回流比。

另外，可以考虑增加一精馏塔，对液化气中的C4以上的烷烃进行进一步的分离，但需要一定投资及用地。

2.3 避免空气进入到系统中

为了尽量避免热稳定盐的生成，就要求避免空气进入到到系统中。因此，要求装置开车前彻底清除系统中的空气，将设备用氮气保护起来，保持设备微正压[3]。如果运行中的系统被空气严重污染，可适量加入一些除氧剂，去除胺液中的溶解氧。

2.4 去除液化气中的甲醇

由于甲醇易溶解于水中，因此，可以在液化气进脱硫塔前加一套水洗装置将甲醇洗掉，对含甲醇的水可以送至污水处理厂进行处理。另外，还可以将含甲醇的酸性水进行精馏，将甲醇作为副产品，但费用较高、需要一定的空间。

采取以上措施的同时也可向胺液中加入一定量的消泡剂，并且加强生产监控，注意胺液发泡前的信号。当出现泡沫高度在50mm以上，消泡时间高于5s；吸收塔或再生塔的压差大，液位波动大；胺液用量增大等现象。这时基本可以判断胺液已经发生发泡现象。

3 结论

胺液发泡的原因是复杂的，同时也是影响脱硫装置稳定运行的一个亟待解决的问题。这个问题还需要进行进一步分析，找出主要原因，采取确实可行的办法来解决。目前，需要做到加强生产管理，保证系统清洁，做到精细操作，就能够达到有效控制胺液发泡。

[1] 戴学海.胺液的发泡原因及处理措施[J].石油与天然气化工,2002,31（6）:304-309.

[2] Chakma A.et al.IMDEA degradation-mechanism and kinetics[J].Can.J.Chem.Eng.,1997,75（5）:861-871.

[3] 朱道平.MDEA溶液发泡原因及对策[J].小氮肥设计技术，2004，25（2）:19-20.