降低MDEA脫碳系統損耗的優化

翟樹玙

摘要：經過對影響再生塔頂放空MDEA溶液消耗因素進行分析并制定相應對策，削減不利因素的影響，通過不斷完善和整改實施措施，在保證裝置平穩運行的情況下，有效的減少了再生塔頂MDEA溶液的噴濺，并通過回收噴出的MDEA溶液再利用。降低脫碳系統MDEA溶液消耗量95%，蒸餾水94%。

關鍵詞：MDRA； 脫碳； 損耗優化

1. 引言

MDEA又稱N-甲基二乙醇胺，MDEA法脫碳技術是利用活化MDEA水溶液在高壓常溫將天然氣或合成氣中的二氧化碳吸收，并在降壓和升溫的情況下，二氧化碳又從溶液中解吸出來，同時溶液得到再生[1]。我公司鄂爾多斯項目部圖克撬裝液化站日處理量3萬方井口氣，采用MDEA配方溶液脫除原料氣中的二氧化碳，MDEA溶液在吸收塔和再生塔之間循環再生，二氧化碳自再生塔頂放空，同時一部分MDEA溶液隨氣體從再生塔頂放空，同時存在霧沫夾帶，導致MDEA溶液損失量過大[2， 3]。為了減少排放，降低環境污染，并降低MDEA溶液消耗量，減小成本投入，如何減少脫碳系統MDEA損耗并提升其回收率就成為值得研究的問題。

2. MDEA脫碳系統損耗大的原因

為了減少MDEA溶液的損耗及對設備表面的腐蝕，減小對地面環境的污染，我們對上述問題進行了調查分析。通過改變導熱油加熱溫度來獲得各溫度下再生塔內部溫度變化和壓力變化我們可以得出如下結論：當再生塔底部溫度上升時，再生塔頂部溫度和塔壓也是同步上升的。由于我們的再生塔頂放空閥是程控控制的氣動閥，排放壓力為70 Kpa，所以溫度越高，頂部放空就越頻繁。當再生塔底部溫度降低至水沸點以下時，塔頂溫度隨之下降，塔頂壓力也幾乎不會達到塔頂放空閥的開啟壓力，再生塔處于不放空的狀態。

由于再生塔頂放空是脫碳系統排放出酸氣的重要途徑，所以必須保證一定的放空量讓酸氣排出，否則就會影響整體的脫碳質量，給后續單元造成嚴重的后果。而塔頂隨酸氣夾帶出的MDEA溶液始終處于放噴狀態，得不到有效的回收利用。

通過與他人討論，我們找出了找出了影響再生塔頂放空MDEA溶液消耗的各個因素。從影響程度、可控制性、實施難度等方面逐一進行了分析、驗證，確認要因是塔頂防控設計不合理、導熱油溫度變化和操作不規范。

3. 降低MDEA脫碳系統損耗的優化

3.1 調整導熱油溫度觀察再生塔頂放空狀況以及脫碳效果

撬裝LNG站的脫碳標準是≯50 ppm，所以我們使用QGS-08C型紅外線氣體分析器來測定原料氣中CO2的含量，并保證在調整導熱油溫度的同時，實施環境是氣體分析儀上檢測的CO2含量始終小于50 ppm的環境。我們知道高溫、低壓的環境利于再生塔的再生，所以導熱油溫度越高，再生塔底溫、頂溫越高，塔起壓越快，塔頂放空次數和強度越高，再生效果越好。

圖克站海拔大約是1000米左右，水的沸點為97 ℃左右，從中可以看出，當再生塔底溫度達不到水的沸點時，再生塔頂壓力很低，幾乎達不到放空要求，于是酸氣積累，造成原料氣CO2含量高于標準值。當再生塔底溫度略高于水沸點時，塔壓開始逐漸上升，塔頂放空閥隨之開啟，并隨著塔溫塔壓升高開啟頻率同步升高，二氧化碳檢測儀顯示的CO2含量也越來越低。因此，為避免放空次數過多造成放空氣夾帶MDEA溶液噴出，應適當降低導熱油溫度，即降低再生塔溫度，減少塔頂放空閥的開啟頻率。

3.2重新布局塔頂放空系統，加裝除沫裝置

由于塔頂冷凝器并不能完全阻止放空氣夾帶液體排出，而再生塔頂本身需不斷排出從富液中解吸的二氧化碳，所以我們在塔頂放空閥后加裝簡易的二次分離器，分離器內填充高密度鋼絲球捕霧網，上端設阻火器。為避免噴液或胺液下流不及時造成堵塞過濾器，我們在過濾器下部連接出一導管直接向下斜通至富液槽內，將夾帶的冷凝水及胺液從斜管中直接流入富液槽內。

如此加裝過濾器后，即使再生塔頂放空閥全開后，也只有極少的液體會隨著氣體被帶出，大部分的水和胺液都會從斜管直接流至富液槽（富液槽為常壓閃蒸罐，無壓阻），胺液的損耗量非常小。同時塔頂大量的高溫冷凝水和胺液從二次分離器斜管進入富液槽內，提升了富液槽內的整體溫度。我們知道閃蒸罐（本站稱為富液槽）的主體作用是閃蒸出胺液中溶解的烴類，壓力越低、溫度越高，閃蒸效果越好，提高了富液槽的溫度也就從胺液中解吸出了更多的烴，使MDEA溶液發泡幾率也進一步降低。

3.3 重新設定再生塔的壓力

再生塔的壓力降低有利于再生，但是如果壓力設定過低，會導致大量的氣相揮發，氣相會帶出部分胺液，從而造成胺液損失。所以在滿足二氧化碳合格情況下，盡量減少再生塔的設定壓力，會減少胺液的損耗量。

3.4制定操作規程

根據實驗數據我們制作了詳細的操作規程：《脫碳再生塔操作規范》，并要求中控室和現場人員配合操作，保證人員操作的精準性、及時性。為了保證再生效果達標，再生塔底溫應至少略高于水沸點才可以，一般控制在100-110 ℃之間，塔頂溫度控制在20-30 ℃之間，塔壓采用程控控制，設定值在70 KPa左右。

4. 結語

通過對影響再生塔頂放空MDEA溶液消耗因素進行分析并制定相應對策，削減不利因素的影響，通過不斷完善和整改實施措施，在保證裝置平穩運行的情況下，有效的減少了再生塔頂MDEA溶液的噴濺，并通過回收噴出的MDEA溶液再利用，達到了本次活動的預期效果。活動實施前MDEA消耗量為每月400 L，稀釋用蒸餾水1600 L。通過后期現場勘查，平均每月補充MDEA溶液僅20 L，蒸餾水100 L。降低脫碳系統MDEA溶液消耗量95%，蒸餾水94%。

參考文獻：

[1] 李韶忠. 改良MDEA脫碳工業應用報告[J]. 化肥設計， 1998（5）：34-35.

[2] 楊躍. MDEA脫碳系統生產中的問題及優化[J]. 化工設計通訊， 2011， 37（2）：38-39.

[3] 胡志忠. MDEA脫碳系統存在的問題及處理措施[J]. 化肥工業， 2014， 41（2）：48-49.