淺談醇胺法天然氣脫硫裝置幾種溶液補充方式的比較

侯光遠

摘要：本文結合天然氣凈化裝置脫硫系統總結概括了MDEA溶液脫硫裝置主要的溶液補充方式及其優缺點。對脫硫系統補充溶液，要考慮到雜質較多的高H2S含量的冷溶液進入系統后可能對再生塔的溫度和進入吸收塔貧液質量等裝置運行狀態造成的影響，根據溶液注入位置確定合理的補充速度，保證貧液的再生質量和整個系統的平穩運行。

關鍵詞：醇胺法；天然氣脫硫裝置

使用MDEA溶液循環法脫除原料天然氣中幾乎所有的H2S和大部分的C02是目前國內主流的含硫天然氣凈化方式。隨著日常生產操作的進行脫硫裝置系統中的溶液會逐漸損耗，為維持系統正常的循環量與控制液位，需要不定期向系統中補充溶液。

1脫硫系統溶液損失原因

綜合而言，脫硫系統溶液損失的原因主要有以下幾點：

①吸收塔發泡攔液等異常狀況造成的溶液帶出損失；

②溶液過濾器清洗時對過濾器內溶液進行置換回收造成的系統溶液量減少；

③玻板等儀表進行調校清洗時排液造成系統溶液量減少；

④裝置各處泄漏造成的溶液損失；

⑤系統長期運行造成部分溶液變質失效，從而使系統總有效溶液量減少。

2溶液補充的方法

一般而言，脫硫裝置設計使MDEA溶液在低溫高壓條件下吸收酸性氣體后經過中壓容器閃蒸出所溶解的CH4等可燃氣體，然后進入再生塔在高溫低壓條件下進行解吸再生。若將溶液補充至高壓或中壓段對設備功率和管線的壓力等級要求較高且潛在風險較大，因而目前重慶天然氣凈化總廠各分廠主要的溶液補充辦法是利用溶液補充泵將低位罐中的溶液打入溶液循環系統的低壓段（即閃蒸罐液位調節閥后至溶液循環泵或再生塔底泵的入口處），而低位罐中的溶液可能來自系統溶液回收管線、溶液儲罐或現場配制。

3幾種主要的溶液補充方式

溶液補充方式的區別主要集中在所補充的溶液被注入系統的位置。圖1中列舉了目前國內同類型裝置所采用的幾種補充溶液注入位置。

圖1中，方式1溶液注入位置是注入酸水回流管線（調節閥后），方式2是注入塔中部某層塔盤上，方式3是注入到再生塔鍋底，方式4是注入到貧液出塔管線，方式5是注入到半貧液進重沸器管線

4幾種溶液補充方式的優缺點比較

4.1補充溶液對系統造成影響的原因

低位罐中的溶液可能已經被密閉儲存了相當長的時間，且溶液可能來自系統各處，一般補充溶液中的H2s含量較高，且溫度均低于循環系統中溶液的溫度。補充溶液的加入會降低加料口附近系統溫度并增加溶液中的H2S含量。并且由于溶液補充泵吸入口安裝在低位罐的下部，可能在補充溶液的同時將低位罐底的雜質帶入系統。

4.2幾種溶液補充方式的比較

補充溶液被注入酸水回流管線后，由塔頂進入再生塔，和富液一起經歷蒸汽氣提解吸的過程，可以除去補充溶液中的HzS，有效保證貧液的再生質量。但這種方法將改變再生塔的汽液比，因而為維持合適的塔頂溫度和合格的貧液再生質量，需要增加重沸器進蒸汽量。從而導致塔底重沸器的換熱能力限制了溶液加入的速度。并且，由于補充溶液管線的接入點一般是在酸氣分液罐液位調節閥后，存在一定的安全隱患，如果補充泵抽空或因故突然停運可能引起酸水和酸氣反串回低位罐。

溶液補入再生塔中部的方式，可以獲得較大的加料速度，但大量冷溶液在二次蒸汽入塔口上方進入再生塔，會造成再生塔中下部溫度下降較多，重沸器要隨之進行調整，二者直接影響了進入塔上方的二次蒸汽量，從而對酸氣量造成影響，可能導致下游硫磺回收裝置發生波動。并且溶液由塔的中上部加入再生塔，可能會使低位罐中的雜質沉積分布在各層塔盤上，降低塔盤的通過能力。

直接將溶液補入再生塔鍋底或貧液出塔管線，同樣可以在短時間內對系統大量補充溶液。這兩種方法在裝置開產進溶液過程中或在裝置運行期間再生塔液位偏低時對防止底泵或溶液循環泵抽空作用尤其明顯。但在相同情況下，補充至再生塔鍋底的辦法更加合理。原因有三：首先，少量的溶液進入再生塔鍋底與大量熱貧液混和，可以解吸出溶液中所含有的H2S，而溶液直接加入貧液出塔管線則無法進行氣體解吸，影響進入吸收塔的貧液質量，導致產品氣H2S含量升高。其次，如果低位罐中的雜質隨溶液進入系統，則當補充溶液進入鍋底時，部分雜質可以緩慢沉積在鍋底，而補充溶液直接進入貧液出塔管線時，可能造成溶液循環泵或再生塔底泵的進口端粗濾器快速堵塞。第三，冷溶液加入含有大量熱貧液的鍋底，對出塔貧液的溫度影響較小，而加入出塔貧液管線，則會直接降低與富液換熱的貧液溫度，從而導致進入再生塔的富液溫度下降，進而造成系統溫度、蒸汽用量等工藝狀態參數的較大波動。

最后一種方法是將補充溶液注入重沸器半貧液入口管線內。通過這種方式，溶液經過重沸器加熱后再進入再生塔，可以獲得極好的解吸效果，并且對再生塔的溫度影響較小。但這種方法直接降低了進入重沸器的半貧液的溫度，為維持所需要的連續二次蒸汽量，必需在短時間內增加重沸器的進蒸汽量。因而出于對系統平穩操作的角度考慮，要從開始補充溶液時就控制好溶液的流量。

5結論

幾種溶液補充方式都有各自的優勢與缺陷，對于一套脫硫裝置而言，重要的是根據自身的循環量和平均溶液補充量來選擇合適的溶液補充方式。在溶液補充期間要尤其注意系統可能出現的波動，盡量控制溶液補充的速度，不要對系統造成過大沖擊。