天然气MDEA法脱硫工艺溶液发泡问题分析

黄涛涛，谢嫘祖

（中国石化达州天然气净化有限公司，四川达州635000）

天然气MDEA法脱硫工艺溶液发泡问题分析

黄涛涛，谢嫘祖

（中国石化达州天然气净化有限公司，四川达州635000）

天然气脱硫工艺中MDEA法脱硫已成为天然气脱硫的主要方法，该工艺溶液发泡问题日益受到重视。文中对溶液发泡的危害和原因进行了分析，并结合普光天然气净化厂溶液发泡情况，阐述了避免和减轻发泡的措施。

MDEA法；脱硫；发泡；预防措施

天然气MDEA（甲基二乙醇胺）法脱硫工艺［1］是一种吸收解吸过程，采用一定浓度的MDEA溶液作为吸附剂，在高压低温的条件下与酸性气进行逆向接触，酸性气由气相面进入液相面，从而被MDEA溶液吸收，起到净化天然气的目的［2］，而吸收了酸性气的MDEA溶液又可以在高温低压的条件下解吸。因此溶液可重新作为吸收剂再次利用，在工业上可实现24 h不间断生产。酸性气主要包括CO2和H2S，而MDEA能优先选择吸收H2S，同时其自身的不易降解性和低腐蚀性使其已经成为是目前天然气脱硫工业中最要的脱硫剂［3］。

1 MDEA溶液起泡的危害

MDEA溶液起泡所带来的不利影响体现在4个方面。

（1）脱硫装置中的吸收塔和再生塔易出现拦液现象，导致吸收效率降低，导致产品气H2S和CO2含量超标［4］。

（2）吸收塔内开始有雾沫夹带现象，致使MDEA溶液损耗增加。

（3）为了平稳吸收操作，需短时间向MDEA溶液中加入消泡剂，这将使得生产成本增加，还需净化胺液使胺液保持清洁。

（4）在低温条件下会促进MDEA溶液起泡，导致北方大部分装置在进入冬季后只能停工。

2 MDEA溶液起泡的原因

2.1 存在引起发泡的物质

2.1.1 原料气的带入 气井在生产过程中为防止井下设备腐蚀会添加一定量的缓释阻垢剂，原料气经过简单的分离和脱水处理被送往装置区，而部分井缓蚀剂和气田污水会跟随原料气进入净化装置，同时原料气中的酸性组分会对集输管线内壁造成腐蚀，形成的腐蚀产物都具有一定表面活性，进入胺液系统后，显著降低胺液表面张力，使溶液易于发泡，且泡沫较为稳定［5］。

2.1.2 胺液的金属离子 胺液在长期的运行过程中，对管道和容器设备的冲刷使其含有一定量的金属离子，随着Ca2+、Mg2+、Fe3+等金属阳离子浓度的升高，胺液的表面张力降低，发泡性增强；此外为了控制适宜的胺液浓度，一般在胺液再生塔塔底补充一定量的除氧水，再生过程中，富胺液一直处于较高温度，因此，在再生塔及重沸器中会形成水垢，使得换热效率下降、能耗增加。

2.1.3 胺液的降解 胺液在长期的再生过程中会有部分胺液降解，这不但会造成胺液损失，而较低浓度的胺溶液更易起泡，同时会造成胺液pH值降低，粘度升高，腐蚀性增强，金属离子含量升高，换热器的效率降低等。

2.1.4 热稳定盐的生成 胺液在长期循环使用过程中，气体中的某些酸性物质与胺液发生不可逆反应，会生成一定量的离子型热稳定盐。

2.2 存在稳泡性的固体颗粒

MDEA溶液pH值在8.41~11.46之间，即溶液体系呈现碱性，此时Fe3+、Mg2+、Ca2+等离子会以氢氧化物固体颗粒或胶体形式存在，在脱硫过程中还会形成FeS固体颗粒；Fe（OH）3、FeS、活性炭颗粒和其他固体颗粒附着在泡沫表面，使泡沫的液膜强度升高，阻止泡沫相结合，泡沫变得更加稳定。

2.3 存在较高的气体流速

当气体流速过高并达到一定携带量时，胺溶液会在没有充分起到脱硫作用时就被吹起夹带，而产生大量泡沫，气速过大时还会加速一些杂质在MDEA溶液中的分散速度，进而增强泡沫的表面粘度和液膜强度，胺液泡沫也变得更加稳定。

3 改进措施

3.1 加入阻泡剂

在实际生产中，加注阻泡剂并不能立即起到消泡作用，只有当阻泡剂跟随胺液系统循环1个周期后，才逐渐显现消泡作用，因此必须在拦液时做出准确判断，及时加入阻泡剂。

3.2 降低气量或停泵

当加入阻泡剂后，溶液仍持续发泡，压差持续上升时，应立即降低原料气处理量，通过降低气体流速来减缓其发泡程度；降量后，脱硫塔的差压依然没有明显的下降或仍有升高的趋势，且湿净化分离液罐的液位也持续升高，此时，必须进行停泵或者保压处理，否则将会使胺液进入脱水系统，导致严重的带液事故。

4 MDEA溶液发泡的预防

4.1 加强原料气过滤

加强原料气的过滤是非常有效的防止污染物进入脱硫溶液并引起脱硫溶液发泡的方式之一。普光天然气净化厂在原料气进入脱硫单元前设置进料过滤分离器，以脱除携带的液体及固体颗粒，然后进入天然气聚结分离器脱除液滴。

4.2 加强对胺液的过滤

首先进行机械过滤，去除胺液中较大的固体杂质，然后进入活性炭过滤，吸附溶液中的表面活性剂和胺降解产物，最后进行精细机械过滤，去除活性炭粉末和其它固体颗粒。同时，在贫富胺液泵头也装有过滤器，加强对胺液的过滤。

4.3 胺液净化

胺液过滤并不能全部去除胺液中的杂质，如一些金属阳离子（Mg2+、Fe3+等）和阴离子（Cl）等。定期检测胺液中各种离子和热稳定盐的含量，并根据其含量开启胺液净化工艺，通过阴阳树脂对胺液中的阴阳离子进行脱除，降低其在胺液中的浓度，通过胺液净化可显著降低胺液的发泡性，同时还可提高胺液吸收性能。

4.4 控制胺液浓度

在浓度较低时，溶液易于发泡，可配置一定浓度的胺液进行补充，同时可在再生塔塔顶回流线的位置进行甩水作业，提高胺液的浓度；在胺液浓度较高时，吸收性差，在再生塔底位置补充凝结水，以降低胺液浓度；同时定期向系统中添加新鲜MDEA溶液，可有效预防胺液发泡。

5 结束语

该天然气净化厂开工初期，气井及净化装置中残留杂质较多，装置运行波动较大，胺液发泡频繁发生。通过分析MDEA溶液发泡原因，采取了系列相应的预防和改进措施后，该装置的胺液发泡频率明显降低。

［1］王刚，党晓利.石油天然气脱硫技术的研究和发展［J］.煤炭技术，2013，32（2）：202-203.

［2］张姣静，宋华，白冰，等.有机醇胺溶液中H2S气体溶解性能评价［J］.化工进展，2012，31（7）：1432-1436.

［3］王剑，张晓萍，李恩田，等.天然气脱硫技术研究现状与发展趋势［J］.常州大学学报，2013，25（3）：88-92.

［4］曹东，李显良，曾强，等.天然气净化厂MDEA脱硫溶液的发泡与预防［J］.石油与天然气化工，2010，39（1）：13-15.

［5］吴新民，康宵瑜.甲基二乙醇胺（MDEA）溶液发泡影响因素和机理研究［J］.天然气化工，2008（6）：34-36.

Analysis of process solution foaming problem in natural gas desulfurization using MDEA method

Huang Taotao，Xie Leizu
（Sinopec Dazhou Gas Purification Co.，Ltd，DaZhou 635000，China）

In natural desulfurization processes,methyldiethanolamine(MDEA)desulfurization method has become the main method for natural gas desulfurization,and has increasingly attracted attention.This paper made analysis to the hazard of and cause for the solution foaming,and expounded the measures for avoiding and releasing foaming problem based on the solution foaming situation of Puguang Natural Gas Purification Plant.

MDEA method;desulfurization;foaming;preventive measure

TE644

B

1671-4962（2016）06-0020-02

2016-12-05

黄涛涛，男，助理工程师，2015年毕业于西南石油大学化学工程与工艺专业，现从事天然气生产净化工艺管理工作。