胺液凈化設施安全運行評價

陳朋飛，鄭學勤，黃 暉，程宗昶，李 權

（1.山東壽光魯清石化有限公司，山東 濰坊 262714；2.杭州浙源環境科技有限公司，浙江 杭州 321100）

熱穩態鹽（HSS）是胺液中陽離子與雜質陰離子結合形成的雜鹽，在再生條件下無法分解再生釋放出醇胺。熱穩態鹽主要包括陽離子和陰離子，陽離子包括R3NH+，Na+，Ca2+，Fe2+等。陰離子種類多而復雜，來源主要包括原料氣的夾帶、換熱設施和管線泄漏及MDEA的降解等。熱穩態鹽降低了胺液的有效濃度，使裝置脫硫脫碳效率降低，同時加劇設備的腐蝕。

固體顆粒物主要來源于腐蝕產物、焦粉等，固體顆粒物含量增加往往說明設備腐蝕加劇，易造成換熱設施、管路、過濾器的堵塞，同時也會加劇胺液的發泡。

1 設施簡介

針對熱穩態鹽和固體顆粒物，文中所述的胺液凈化設施有：3級過濾設施，扁平床離子交換設施，電滲析脫鹽設施。

（1）3級過濾設施。主要目的為去除胺液中的固體顆粒物，核心裝置為2級微孔折疊過濾設施，中間配備1級活性炭過濾設施。設施帶壓運行，利用貧液的初始壓力，順序進入3級過濾設施，其設計壓力通常不大于1.6 MPa，設施廢水排放主要來源于清洗廢水，固廢主要來源于折疊濾芯和活性炭廢料。

（2）扁平床離子交換設施。主要目的為去除胺液中胺液與陰離子雜質結合形成的熱穩態鹽，核心裝置為扁平床，內裝胺液凈化專用樹脂，樹脂內的OH-與胺液中的陰離子置換，從而實現脫鹽目的。設施為帶壓運行，設計壓力1.6 MPa，需用堿再生。設施廢液主要為含堿廢水，主要成分為NaOH，熱穩態鹽及少量胺液，固廢主要來源于折疊保安濾芯及失效樹脂。

（3）電滲析脫鹽設施。主要目的為去除胺液中的其他陽離子物質與陰離子雜質結合形成的雜鹽，核心裝置為離子交換膜，在電場的作用下，實現陰陽離子的定向遷移脫除，設施廢液主要為含鹽廢水，并含有少量胺液，固廢主要來源于折疊保安濾芯及失效離子交換膜堆。

2 設施的安全運行因素

2.1 胺液的組分

胺液中的組分對胺液凈化設施的設計、運行、診斷和性能評價等方面至關重要，胺液分析報告形式多樣，主要涉及固體顆粒物含量、熱穩態鹽、電導率、pH、發泡高度、消泡時間、胺液濃度等等。

2.2 胺液的溫度

胺液凈化過程中，設施運行溫度需要控制在45℃以下，過高的溫度會對設施內的填料、樹脂和膜造成很大的影響，損害胺液凈化設施的性能。通常胺液的再生溫度可達120℃，再生后的貧液需降溫至45℃以下，方可進入胺液凈化設施內。

2.3 胺液的流量

胺液凈化設施運行流量建議控制在5～10 m3/h，流量較低時，處理速度過慢，無法形成流體的切向力，易造成設施內污堵，降低凈化能力；流量過高會增加運行壓力，造成核心零部件的損壞。

2.4 胺液的壓力

胺液初入系統的壓力控制在1.0～1.2 MPa，胺液凈化設施的設計壓力一般不大于1.6 MPa，滿足切向流速、過濾及離子交換需求，每1級核心裝置的壓降約為0.1 MPa。壓力過低會造成胺液凈化設施的通量嚴重下降，同時影響胺液的過濾及脫鹽效果。壓力過高會對設施內的樹脂或膜造成沖擊，同時各連接件的密封處會出現泄漏，嚴重影響設施的安全性。

2.5 設施的材質

胺液中主要為堿性溶液，同時溶液中含有H2S、CO2等酸性物質，會對碳鋼造成腐蝕，而且設施在運行過程中會用酸或堿再生，結合以上情況，設施中與溶液接觸的管路、機架、零部件應采用304或316不銹鋼制作，確保設備的強度、耐腐蝕性以及美觀性。

2.6 設施的過濾精度

由于胺液中會產生或帶入固體顆粒物，固體顆粒物的累積會污堵胺液凈化設施，影響設備穩定運行，建議設施的保安濾芯精度需設計至1 μm，同時采用大通量的濾芯，提高濾芯納污容量，減少濾芯更換頻率。

2.7 設施的脫鹽/過濾速率

通常，胺液系統熱穩態鹽的生成速率為（2%～5%）/a，甚至更高。胺液凈化設施隨著運行時間增加，樹脂或膜的性能會逐漸下降，除鹽速率會隨之降低，為實現熱穩態鹽的有效去除，胺液凈化設施的除鹽能力至少要為鹽生成速率的2倍。

2.8 其它因素

除上述安全因素外，胺液凈化設施安全運行還需評價設施所處的環境溫度、濕度、震動、防爆等因素。

3 設施公用工程的保證

公用工程的穩定提供，是保證胺液凈化設施穩定運行的基礎條件，主要涉及水，電，氣3大類。通常胺液凈化設施所需公用工程見表1。

表1 胺液凈化設施所需公用工程

3.1 除鹽水的保證

除鹽水為胺液凈化設施工藝用水，參與設施的運行，對設施自動運行至關重要，涉及設施的清洗、再生、沖洗以及胺液的回收。除鹽水為帶壓進入胺液凈化設施，所連接管路需采用耐腐蝕的材質，同時需確保進入設施內的除鹽水水質滿足要求。設施會對除鹽水的壓力和流量實施監控，當無法滿足設施的設計條件時，設施無法開啟。

3.2 冷卻水的保證

當進入設施的胺液溫度超上限時，需要冷卻水對胺液進行換熱降溫，此時冷卻水會介入工藝流程，通過換熱的形式將胺液的溫度降低至合理值，并對設施的關鍵部位進行降溫處理，確保設備的安全性。

3.3 自來水的保證

自來水主要用于現場設施的清洗、人員的清潔，同時當出現泄漏或人員誤碰危險溶液時，通過自來水可及時清洗，因此自來水是設施安全運行的保障用水。

3.4 儀表氣和氮氣

儀表氣和氮氣為設施的控制用氣和工藝用氣，儀表氣參與設施的控制，控制閥門的啟閉。氮氣為工藝用氣，保護胺液不受空氣污染和氧化。

3.5 電的保證

胺液凈化設施所處環境一般為防爆II區，所用電氣需滿足防爆標準（EXd II BT4），確保進線為三相五線制（TN-S）。

4 設施日常運行管理及維護

4.1 運行數據的記錄及分析

與系統有關的資料都必須收集、記錄、建檔，以便追蹤設施的性能，運行數據也是發現并排除故障的依據。主要數據有：胺液溫度、胺液及廢水電導率、胺液進口壓力、各級過濾器出入口壓力、各級裝置出入口壓力、設施處理流量、除鹽水用量、廢水排放量、再生劑用量。

4.2 實時參數優化

在實際運行過程中，初始設計的參數會有一定的變化，設施必須作一些參數調整。涉及調整的參數和注意細節主要有5個方面。

（1）處理量，處理量需要控制在50 m3/d以內；

（2）系統壓力，系統壓力不得超過1.6 MPa；

（3）報警溫控，溫控不得超過45℃；

（4）再生頻率，再生頻率不得超過4次/h；

（5）除鹽水用量外，用量需控制在每周期不大于2 m3。

4.3 物料保存

設施運行過程中，因為需要截留污染物，勢必會產生固廢物，產生的固廢物需密封保存。設施外存放的樹脂或離子交換膜，需要注入抑菌保護液，并定期檢查和更換保護液，在停機保護期間，設施內也需注入保護液，室外部分注入防凍液。

4.4 設施運行期間注意事項

（1）盡量減少設施的啟停次數，減少胺液對設施的機械應力；

（2）設施停運時，需要用除鹽水對設施進行沖洗，直至設施出水電導接近除鹽水電導；

（3）設施停運后，需要關閉各個與外部連接的閥門；

（4）運行壓力需要小于設施的設計最高容許壓力；

（5）設施各個裝置的壓降不得大于0.5 MPa，需要定期更換濾芯，濾料；

（6）設施運行過程中若出現滴漏等現象，需要及時更換密封填料；

（7）設施為24 h全自動運行，人員需要定時巡檢，確保及時發現問題；

（8）若設施短時停運，建議24 h沖洗設施1次，確保設施內不被微生物污染。

5 結束語

為保障安全生產，必須從預防事故出發，預先對胺液凈化設施系統各階段的安全性進行科學的預測和評估，防止或減少在安全上的欠債并加強安全的投入。文中對胺液凈化設施安全評價從設施安全運行因素，公用工程保證，日常運行管理維護3個方面出發，對系統可能產生的損失和影響安全的因素進行解析和評價，以便參與運行的人員采取有效手段達到胺液凈化設施長期安全運行的目的。