降低MDEA脱碳系统损耗的优化

翟树玙

摘要：经过对影响再生塔顶放空MDEA溶液消耗因素进行分析并制定相应对策，削减不利因素的影响，通过不断完善和整改实施措施，在保证装置平稳运行的情况下，有效的减少了再生塔顶MDEA溶液的喷溅，并通过回收喷出的MDEA溶液再利用。降低脱碳系统MDEA溶液消耗量95%，蒸馏水94%。

关键词：MDRA； 脱碳； 损耗优化

1. 引言

MDEA又称N-甲基二乙醇胺，MDEA法脱碳技术是利用活化MDEA水溶液在高压常温将天然气或合成气中的二氧化碳吸收，并在降压和升温的情况下，二氧化碳又从溶液中解吸出来，同时溶液得到再生[1]。我公司鄂尔多斯项目部图克撬装液化站日处理量3万方井口气，采用MDEA配方溶液脱除原料气中的二氧化碳，MDEA溶液在吸收塔和再生塔之间循环再生，二氧化碳自再生塔顶放空，同时一部分MDEA溶液随气体从再生塔顶放空，同时存在雾沫夹带，导致MDEA溶液损失量过大[2， 3]。为了减少排放，降低环境污染，并降低MDEA溶液消耗量，减小成本投入，如何减少脱碳系统MDEA损耗并提升其回收率就成为值得研究的问题。

2. MDEA脱碳系统损耗大的原因

为了减少MDEA溶液的损耗及对设备表面的腐蚀，减小对地面环境的污染，我们对上述问题进行了调查分析。通过改变导热油加热温度来获得各温度下再生塔内部温度变化和压力变化我们可以得出如下结论：当再生塔底部温度上升时，再生塔顶部温度和塔压也是同步上升的。由于我们的再生塔顶放空阀是程控控制的气动阀，排放压力为70 Kpa，所以温度越高，顶部放空就越频繁。当再生塔底部温度降低至水沸点以下时，塔顶温度随之下降，塔顶压力也几乎不会达到塔顶放空阀的开启压力，再生塔处于不放空的状态。

由于再生塔顶放空是脱碳系统排放出酸气的重要途径，所以必须保证一定的放空量让酸气排出，否则就会影响整体的脱碳质量，给后续单元造成严重的后果。而塔顶随酸气夹带出的MDEA溶液始终处于放喷状态，得不到有效的回收利用。

通過与他人讨论，我们找出了找出了影响再生塔顶放空MDEA溶液消耗的各个因素。从影响程度、可控制性、实施难度等方面逐一进行了分析、验证，确认要因是塔顶防控设计不合理、导热油温度变化和操作不规范。

3. 降低MDEA脱碳系统损耗的优化

3.1 调整导热油温度观察再生塔顶放空状况以及脱碳效果

撬装LNG站的脱碳标准是≯50 ppm，所以我们使用QGS-08C型红外线气体分析器来测定原料气中CO2的含量，并保证在调整导热油温度的同时，实施环境是气体分析仪上检测的CO2含量始终小于50 ppm的环境。我们知道高温、低压的环境利于再生塔的再生，所以导热油温度越高，再生塔底温、顶温越高，塔起压越快，塔顶放空次数和强度越高，再生效果越好。

图克站海拔大约是1000米左右，水的沸点为97 ℃左右，从中可以看出，当再生塔底温度达不到水的沸点时，再生塔顶压力很低，几乎达不到放空要求，于是酸气积累，造成原料气CO2含量高于标准值。当再生塔底温度略高于水沸点时，塔压开始逐渐上升，塔顶放空阀随之开启，并随着塔温塔压升高开启频率同步升高，二氧化碳检测仪显示的CO2含量也越来越低。因此，为避免放空次数过多造成放空气夹带MDEA溶液喷出，应适当降低导热油温度，即降低再生塔温度，减少塔顶放空阀的开启频率。

3.2重新布局塔顶放空系统，加装除沫装置

由于塔顶冷凝器并不能完全阻止放空气夹带液体排出，而再生塔顶本身需不断排出从富液中解吸的二氧化碳，所以我们在塔顶放空阀后加装简易的二次分离器，分离器内填充高密度钢丝球捕雾网，上端设阻火器。为避免喷液或胺液下流不及时造成堵塞过滤器，我们在过滤器下部连接出一导管直接向下斜通至富液槽内，将夹带的冷凝水及胺液从斜管中直接流入富液槽内。

如此加装过滤器后，即使再生塔顶放空阀全开后，也只有极少的液体会随着气体被带出，大部分的水和胺液都会从斜管直接流至富液槽（富液槽为常压闪蒸罐，无压阻），胺液的损耗量非常小。同时塔顶大量的高温冷凝水和胺液从二次分离器斜管进入富液槽内，提升了富液槽内的整体温度。我们知道闪蒸罐（本站称为富液槽）的主体作用是闪蒸出胺液中溶解的烃类，压力越低、温度越高，闪蒸效果越好，提高了富液槽的温度也就从胺液中解吸出了更多的烃，使MDEA溶液发泡几率也进一步降低。

3.3 重新设定再生塔的压力

再生塔的压力降低有利于再生，但是如果压力设定过低，会导致大量的气相挥发，气相会带出部分胺液，从而造成胺液损失。所以在满足二氧化碳合格情况下，尽量减少再生塔的设定压力，会减少胺液的损耗量。

3.4制定操作规程

根据实验数据我们制作了详细的操作规程：《脱碳再生塔操作规范》，并要求中控室和现场人员配合操作，保证人员操作的精准性、及时性。为了保证再生效果达标，再生塔底温应至少略高于水沸点才可以，一般控制在100-110 ℃之间，塔顶温度控制在20-30 ℃之间，塔压采用程控控制，设定值在70 KPa左右。

4. 结语

通过对影响再生塔顶放空MDEA溶液消耗因素进行分析并制定相应对策，削减不利因素的影响，通过不断完善和整改实施措施，在保证装置平稳运行的情况下，有效的减少了再生塔顶MDEA溶液的喷溅，并通过回收喷出的MDEA溶液再利用，达到了本次活动的预期效果。活动实施前MDEA消耗量为每月400 L，稀释用蒸馏水1600 L。通过后期现场勘查，平均每月补充MDEA溶液仅20 L，蒸馏水100 L。降低脱碳系统MDEA溶液消耗量95%，蒸馏水94%。

参考文献：

[1] 李韶忠. 改良MDEA脱碳工业应用报告[J]. 化肥设计， 1998（5）：34-35.

[2] 杨跃. MDEA脱碳系统生产中的问题及优化[J]. 化工设计通讯， 2011， 37（2）：38-39.

[3] 胡志忠. MDEA脱碳系统存在的问题及处理措施[J]. 化肥工业， 2014， 41（2）：48-49.