胺液净化设施安全运行评价

陈朋飞，郑学勤，黄 晖，程宗昶，李 权

（1.山东寿光鲁清石化有限公司，山东 潍坊 262714；2.杭州浙源环境科技有限公司，浙江 杭州 321100）

热稳态盐（HSS）是胺液中阳离子与杂质阴离子结合形成的杂盐，在再生条件下无法分解再生释放出醇胺。热稳态盐主要包括阳离子和阴离子，阳离子包括R3NH+，Na+，Ca2+，Fe2+等。阴离子种类多而复杂，来源主要包括原料气的夹带、换热设施和管线泄漏及MDEA的降解等。热稳态盐降低了胺液的有效浓度，使装置脱硫脱碳效率降低，同时加剧设备的腐蚀。

固体颗粒物主要来源于腐蚀产物、焦粉等，固体颗粒物含量增加往往说明设备腐蚀加剧，易造成换热设施、管路、过滤器的堵塞，同时也会加剧胺液的发泡。

1 设施简介

针对热稳态盐和固体颗粒物，文中所述的胺液净化设施有：3级过滤设施，扁平床离子交换设施，电渗析脱盐设施。

（1）3级过滤设施。主要目的为去除胺液中的固体颗粒物，核心装置为2级微孔折叠过滤设施，中间配备1级活性炭过滤设施。设施带压运行，利用贫液的初始压力，顺序进入3级过滤设施，其设计压力通常不大于1.6 MPa，设施废水排放主要来源于清洗废水，固废主要来源于折叠滤芯和活性炭废料。

（2）扁平床离子交换设施。主要目的为去除胺液中胺液与阴离子杂质结合形成的热稳态盐，核心装置为扁平床，内装胺液净化专用树脂，树脂内的OH-与胺液中的阴离子置换，从而实现脱盐目的。设施为带压运行，设计压力1.6 MPa，需用碱再生。设施废液主要为含碱废水，主要成分为NaOH，热稳态盐及少量胺液，固废主要来源于折叠保安滤芯及失效树脂。

（3）电渗析脱盐设施。主要目的为去除胺液中的其他阳离子物质与阴离子杂质结合形成的杂盐，核心装置为离子交换膜，在电场的作用下，实现阴阳离子的定向迁移脱除，设施废液主要为含盐废水，并含有少量胺液，固废主要来源于折叠保安滤芯及失效离子交换膜堆。

2 设施的安全运行因素

2.1 胺液的组分

胺液中的组分对胺液净化设施的设计、运行、诊断和性能评价等方面至关重要，胺液分析报告形式多样，主要涉及固体颗粒物含量、热稳态盐、电导率、pH、发泡高度、消泡时间、胺液浓度等等。

2.2 胺液的温度

胺液净化过程中，设施运行温度需要控制在45℃以下，过高的温度会对设施内的填料、树脂和膜造成很大的影响，损害胺液净化设施的性能。通常胺液的再生温度可达120℃，再生后的贫液需降温至45℃以下，方可进入胺液净化设施内。

2.3 胺液的流量

胺液净化设施运行流量建议控制在5～10 m³/h，流量较低时，处理速度过慢，无法形成流体的切向力，易造成设施内污堵，降低净化能力；流量过高会增加运行压力，造成核心零部件的损坏。

2.4 胺液的压力

胺液初入系统的压力控制在1.0～1.2 MPa，胺液净化设施的设计压力一般不大于1.6 MPa，满足切向流速、过滤及离子交换需求，每1级核心装置的压降约为0.1 MPa。压力过低会造成胺液净化设施的通量严重下降，同时影响胺液的过滤及脱盐效果。压力过高会对设施内的树脂或膜造成冲击，同时各连接件的密封处会出现泄漏，严重影响设施的安全性。

2.5 设施的材质

胺液中主要为碱性溶液，同时溶液中含有H2S、CO2等酸性物质，会对碳钢造成腐蚀，而且设施在运行过程中会用酸或碱再生，结合以上情况，设施中与溶液接触的管路、机架、零部件应采用304或316不锈钢制作，确保设备的强度、耐腐蚀性以及美观性。

2.6 设施的过滤精度

由于胺液中会产生或带入固体颗粒物，固体颗粒物的累积会污堵胺液净化设施，影响设备稳定运行，建议设施的保安滤芯精度需设计至1 μm，同时采用大通量的滤芯，提高滤芯纳污容量，减少滤芯更换频率。

2.7 设施的脱盐/过滤速率

通常，胺液系统热稳态盐的生成速率为（2%～5%）/a，甚至更高。胺液净化设施随着运行时间增加，树脂或膜的性能会逐渐下降，除盐速率会随之降低，为实现热稳态盐的有效去除，胺液净化设施的除盐能力至少要为盐生成速率的2倍。

2.8 其它因素

除上述安全因素外，胺液净化设施安全运行还需评价设施所处的环境温度、湿度、震动、防爆等因素。

3 设施公用工程的保证

公用工程的稳定提供，是保证胺液净化设施稳定运行的基础条件，主要涉及水，电，气3大类。通常胺液净化设施所需公用工程见表1。

表1 胺液净化设施所需公用工程

3.1 除盐水的保证

除盐水为胺液净化设施工艺用水，参与设施的运行，对设施自动运行至关重要，涉及设施的清洗、再生、冲洗以及胺液的回收。除盐水为带压进入胺液净化设施，所连接管路需采用耐腐蚀的材质，同时需确保进入设施内的除盐水水质满足要求。设施会对除盐水的压力和流量实施监控，当无法满足设施的设计条件时，设施无法开启。

3.2 冷却水的保证

当进入设施的胺液温度超上限时，需要冷却水对胺液进行换热降温，此时冷却水会介入工艺流程，通过换热的形式将胺液的温度降低至合理值，并对设施的关键部位进行降温处理，确保设备的安全性。

3.3 自来水的保证

自来水主要用于现场设施的清洗、人员的清洁，同时当出现泄漏或人员误碰危险溶液时，通过自来水可及时清洗，因此自来水是设施安全运行的保障用水。

3.4 仪表气和氮气

仪表气和氮气为设施的控制用气和工艺用气，仪表气参与设施的控制，控制阀门的启闭。氮气为工艺用气，保护胺液不受空气污染和氧化。

3.5 电的保证

胺液净化设施所处环境一般为防爆II区，所用电气需满足防爆标准（EXd II BT4），确保进线为三相五线制（TN-S）。

4 设施日常运行管理及维护

4.1 运行数据的记录及分析

与系统有关的资料都必须收集、记录、建档，以便追踪设施的性能，运行数据也是发现并排除故障的依据。主要数据有：胺液温度、胺液及废水电导率、胺液进口压力、各级过滤器出入口压力、各级装置出入口压力、设施处理流量、除盐水用量、废水排放量、再生剂用量。

4.2 实时参数优化

在实际运行过程中，初始设计的参数会有一定的变化，设施必须作一些参数调整。涉及调整的参数和注意细节主要有5个方面。

（1）处理量，处理量需要控制在50 m³/d以内；

（2）系统压力，系统压力不得超过1.6 MPa；

（3）报警温控，温控不得超过45℃；

（4）再生频率，再生频率不得超过4次/h；

（5）除盐水用量外，用量需控制在每周期不大于2 m³。

4.3 物料保存

设施运行过程中，因为需要截留污染物，势必会产生固废物，产生的固废物需密封保存。设施外存放的树脂或离子交换膜，需要注入抑菌保护液，并定期检查和更换保护液，在停机保护期间，设施内也需注入保护液，室外部分注入防冻液。

4.4 设施运行期间注意事项

（1）尽量减少设施的启停次数，减少胺液对设施的机械应力；

（2）设施停运时，需要用除盐水对设施进行冲洗，直至设施出水电导接近除盐水电导；

（3）设施停运后，需要关闭各个与外部连接的阀门；

（4）运行压力需要小于设施的设计最高容许压力；

（5）设施各个装置的压降不得大于0.5 MPa，需要定期更换滤芯，滤料；

（6）设施运行过程中若出现滴漏等现象，需要及时更换密封填料；

（7）设施为24 h全自动运行，人员需要定时巡检，确保及时发现问题；

（8）若设施短时停运，建议24 h冲洗设施1次，确保设施内不被微生物污染。

5 结束语

为保障安全生产，必须从预防事故出发，预先对胺液净化设施系统各阶段的安全性进行科学的预测和评估，防止或减少在安全上的欠债并加强安全的投入。文中对胺液净化设施安全评价从设施安全运行因素，公用工程保证，日常运行管理维护3个方面出发，对系统可能产生的损失和影响安全的因素进行解析和评价，以便参与运行的人员采取有效手段达到胺液净化设施长期安全运行的目的。