液化氣精制裝置MDEA溶液減量化處理技術應用

艾強

摘要：MDEA學名為N-甲基二乙醇胺，廣泛應用于干氣、液化氣的脫硫吸收劑。可在高壓低溫下通過與液化氣逆向接觸吸收脫除液化氣中的H2S以及CO2.本文結合延安煉油廠實際情況，主要介紹如何使用常壓蒸餾法對液化氣精制裝置系統內MDEA溶液進行在線濃縮減量化處理。

關鍵詞：MDEA溶液 常壓蒸餾法 濃縮

醇胺法脫硫是一種典型的吸收解吸反應過程。延安煉油廠30萬噸/年液化氣精制裝置采用25%MDEA溶液（統稱胺液）脫除液化氣中的H2S，同時脫除部分CO2。2014年之前歷次裝置檢修均將系統內胺液退出徹底更換新鮮液，2014年起出于操作費用、環保方面考慮，根據系統內舊胺液質量決定將其重復利用或作液廢處理。但存在溶劑儲罐儲量不足或液廢處理量大、費用高、退料慢的問題，因此將液廢減量化處理尤為重要。

1脫硫系統流程簡述

脫硫系統內胺液為N-甲基二乙醇胺與水組成。在脫硫塔內吸收了催化液化氣中H2S的醇胺水溶液（稱富胺液）從吸收塔底排出經換熱升溫減壓閃蒸解析出烴類后進入再生塔，塔底利用再沸器加熱，經高溫低壓H2S得到解吸，使胺液獲得再生。再生后的胺液稱為貧液，經換熱冷卻后送至脫硫塔循環使用。再生塔頂的酸性氣經冷凝分液后送硫磺回收裝置。

2常壓蒸餾法簡介

2.1原理

常壓蒸餾法就是在常壓條件下，利用MDEA的特性（表1），標準沸點246～248℃[2]高于水的沸點，從而使水和MDEA分離，得到要求濃度的濃縮MDEA溶液。

2.2溶劑保護

影響MDEA溶液降解有兩個因素，一個因素為氧化降解，裝置胺液儲罐采用N2有效隔離MDEA溶液與空氣接觸，可有效避免氧化降解;另一個因素為與CO2反應的降解，在溫度≤120℃條件下因CO2引起的MDEA降解實際上可以忽略[1]。

為此，在常壓蒸餾法濃縮MDEA溶液的實施過程中要嚴格控制再生塔底溫度不超過120℃，保證再生效果的同時，避免溫度過高[3]。

3濃縮方案及實施效果

3.1裝置正常運行期間溶劑再生系統流程說明

由液化氣脫硫塔底流出的富胺液進入富液脫氣罐進行閃蒸脫氣，脫除少量溶解于富胺液中的烴類。閃蒸后的富胺液進入溶劑再生塔，由再生塔上部淋下，與塔下部上升的氣體逆流接觸，在溶劑再生塔內由于溫度升高，壓力降低，將富胺液中的酸氣汽提蒸餾出來，溶液獲得再生。再生塔汽提所需熱量由再生塔底再沸器提供，再沸器的熱源為飽和水蒸汽。再生后貧液由塔底排出。

再生塔頂出來的含有大量蒸汽的酸性氣經再生塔頂冷凝器降溫后，進入再生塔頂回流罐，冷凝后的液體稱為酸性水，用再生塔頂回流泵將酸性水抽出，送至塔頂部作為再生塔的回流。未冷凝的氣體主要含H2S，稱為酸性氣，酸性氣從再生塔頂回流罐頂部出來經壓控閥后送硫磺回收或火炬焚燒（圖1）。

再生塔底正常溫度范圍為110～125℃，為減少溫度的熱降解反應再沸器盡可能在較低溫度下操作。再生塔頂溫度在105℃左右。再生塔頂壓力在略高于常壓條件下操作，正常為0.08MPa，回流罐壓力0.06MPa。

3.2濃縮方案與實施

3.2.1提高回流罐頂氣相排量

將再生塔頂冷凝器循環水切出是提高氣相排氣量最直接有效的辦法。緩慢將管程循環水停用，并排盡存水，保證管程放空閥處于開啟狀態。塔頂出來的含有大量蒸汽的酸性氣經壓控閥后送硫磺回收。

3.2.2工藝操作控制

胺液再生系統保持對溶劑進行正常再生。回流量由正常運行期間的300～360kg/h調整為110～150kg/h，根據回流罐液位調整具體回流量，確保濃縮持續有效進行。控制富液脫氣罐壓力0.11～0.14MPa。控制再生塔頂壓力低于富液脫氣罐壓力，確保富液正常自壓輸送。回流罐壓力由正常運行期間的0.05～0.07MPa調整為0.03～0.04MPa，利用再生塔底再沸器蒸汽量控制再生塔頂溫度95～102℃，再生塔底溫度106～114℃，控制再生塔頂壓力0.05～0.08MPa，保證貧液順利自壓循環（見表2）。由于濃縮的進行，系統內胺液量逐漸減少，關注脫硫塔界位、富液脫氣罐頂壓力及控制閥開度變化尤為重要，當富液脫氣罐壓力出現上升趨勢，立即調整降低脫硫塔底富液出塔量，嚴防烴類壓至溶劑系統。

3.2.3貧液再生度的跟蹤

通常用貧液中殘余酸氣含量來衡量溶液再生效果的好壞，殘余酸氣含量越少貧液的再生度越高，所能達到的氣體凈化度越高，凈化氣中殘余酸氣含量就越少。實際操作中可適當增加再生過程汽提蒸汽量來提高溶液的再生度，而不過分強調提高再生溫度。通過采樣化驗分析正常運行期間與濃縮期間貧液中H2S與CO2含量的變化，通過分析數據對比證明濃縮的實施未影響胺液再生效果（見表3）。確保濃縮期間液化氣的脫硫效果。

3.2.4結束時機控制

濃縮期間對系統內胺液通過采樣化驗分析，掌握胺液前后濃度變化，預算當前系統內胺液儲量，決定濃縮工作是否結束。

3.3實施效果

3.3.12015年裝置停工檢修，計劃將系統內胺液全部回收利用，胺液儲罐儲存量有限，面臨儲存難的問題。4月10日至17日通過蒸餾濃縮將系統內胺液由25.34%（均為質量濃度）濃縮至19.17%，將186噸胺液濃縮成141噸，有效解決了胺液臨時儲存難的問題。

3.3.22017年因系統內胺液循環使用時間長，已連續使用5年，污染嚴重，脫硫效果下降，為了提高產品質量并確保裝置長周期運行，計劃利用裝置大修契機將系統內廢舊胺液徹底退出更換新劑。退出的舊劑需外送處理，處理費用2990元/噸。為了節約液廢處理費用，于3月3日至11日對系統內胺液進行濃縮減量化處理。根據濃縮前后溶液濃度計算，減少危廢量：30.12%（m/m）*75/18.55%（m/m）-75≈47（t），節約危廢處理費用約14萬余元，同時在一定程度上縮短了舊劑退料時間。

4不足與改進

4.1不足

用常壓蒸餾法濃縮MDEA過程中由于將溶劑再生塔頂冷凝器循環水停用，酸性氣出裝置溫度高，對后續硫磺回收裝置有一定的影響。

4.2工藝流程改進

2017年裝置檢修期間，對再生系統工藝流程做了簡單的改造。MDEA的工藝流程與原工藝流程相同，僅酸性水流程作以下改動，即從再生塔頂回流罐底酸性水抽出線至液化氣水洗水泵入口除鹽水線之間增加一條DN40管線。

通過工藝流程的優化，濃縮期間可適當將再生塔頂回流罐中凝液經液化氣水洗泵抽出送至污水汽提，提高濃縮效率，減小對硫磺回收裝置的影響。

5結語

每一項技術都不是十全十美的，雖然用以上常壓蒸餾法濃縮MDEA溶液存在一定的不足，但在總體上效果是較明顯的。

（1）采用常壓蒸餾法，有效減少系統內胺液量，解決了裝置停工檢修期間胺液擬回收利用但儲存難的問題，或在很大程度上通過減少胺液量降低了液廢處理費用。

（2）此方法操作簡單、效果明顯，在裝置正常生產情況下即可通過濃縮法將系統內胺液減量化，無需占用裝置停工檢修時間，且保證了脫硫效果。

參考文獻：

[1]王祥光.脫硫技術[M].北京：化學工業出版社，2012：400～451.

[2]牛斌，李亞萍，宋麗麗等.廢MDEA溶液回收技術研究[J].石油化工應用，2006，（01）：18～20.

[3]王刻文，郭宏昶.脫硫應用中MDEA的損失分析及對策[J].石油化工安全環保技術，2010，26（05）.

（作者單位：延安煉油廠）