【摘 要】目前，液化天然氣（LNG）作為一種清潔、高效能源，已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中起到越來越重要的作用，在能源供應(yīng)中所占的比例也越來越大。本文就LNG生產(chǎn)過程中酸氣的脫除工藝進(jìn)行簡(jiǎn)單探討。

【關(guān)鍵詞】酸氣脫除；胺液再生；發(fā)泡

1.LNG酸氣脫除工藝

LNG原料天然氣來自上游氣田，經(jīng)過天然氣凈化廠（或處理廠）進(jìn)行凈化后，脫除原料氣中的水分、凝析油及硫化物，成為合格的商品氣銷往下游。但是作為L(zhǎng)NG的原料氣，因?yàn)長(zhǎng)NG具有的低溫特性，因此對(duì)原料氣中的雜質(zhì)的脫除要求更高。原料其中含有的水分、重?zé)N、汞和酸性氣體，在低溫情況下會(huì)以液態(tài)狀態(tài)析出，堵塞或者腐蝕管道。因此，在原料氣液化之前必須脫除其中的水分、重?zé)N、汞和酸性氣體（CO2和H2S）。

1.1酸氣脫除原理

目前LNG工廠主要采用胺液吸收的方法脫除酸氣。從原料氣壓縮機(jī)單元來的壓縮氣體，首先進(jìn)入粗過濾器，濾除氣體中的固體顆粒及液態(tài)重?zé)N后，進(jìn)入CO2吸收塔（注：CO2吸收塔一般采用板式塔。板式塔分為泡罩塔、篩板塔和浮閥塔，幾種塔之間最大的不同在于其塔盤結(jié)構(gòu)上的差異。）進(jìn)行酸氣脫除。氣體自吸收塔底部向上，與自上而下的胺液（MDEA溶液）充分接觸。原料氣中CO2被充分吸收而進(jìn)入液相，將CO2脫除到50ppmv以下。脫除酸氣后的天然氣進(jìn)入凈化工藝其他單元，繼續(xù)脫除氣體中的水分、汞以及重?zé)N。

1.2胺再生工藝

吸收酸性氣體后的胺液體，我們稱之為富胺液。富胺液經(jīng)過加熱再生（即脫除酸性氣體）后的胺液稱為貧胺液。

胺再生系統(tǒng)包括的工藝設(shè)備有：胺再生塔、富胺閃蒸罐、貧/富胺換熱器、貧胺冷卻器、胺緩沖罐。

富胺液進(jìn)入胺再生塔中，通過降低壓力、蒸汽加熱后在富胺中脫除酸性氣體。

閃蒸后的富胺與再生塔底部流出的貧胺溶液在貧/富胺換熱器中換熱，升溫后去胺再生塔頂部，在再生塔進(jìn)行汽提再生，直至貧胺的貧度指數(shù)達(dá)到合格。

從再生塔出來的貧胺液經(jīng)過換熱器冷卻后進(jìn)入胺緩沖罐，通過循環(huán)泵增壓進(jìn)入CO2吸收塔頂部，進(jìn)行酸性氣體吸收。從而實(shí)現(xiàn)了MDEA溶液的循環(huán)利用。

2.胺液發(fā)泡及處理辦法

胺液含有部分烴類、降解產(chǎn)物、固體懸浮物和熱穩(wěn)態(tài)鹽等雜質(zhì)，這部分雜質(zhì)的存在會(huì)引起胺液發(fā)泡，發(fā)泡后會(huì)加大蒸汽使用量并損耗胺液，并引起裝置、管道堵塞，加速設(shè)備管道腐蝕，嚴(yán)重時(shí)致影響整個(gè)裝置的正常運(yùn)行。因此，研究胺液發(fā)泡的原因并防止發(fā)泡現(xiàn)象的產(chǎn)生在LNG生產(chǎn)過程中尤為重要。

2.1胺液發(fā)泡的原因

胺液發(fā)泡的原因主要有以下幾個(gè)方面：

（1）原料氣中帶入雜質(zhì)較多，尤其是烴類、降解產(chǎn)物、固體懸浮物和熱穩(wěn)態(tài)鹽等雜質(zhì)。這部分雜質(zhì)在胺液與原料氣進(jìn)行充分接觸過程中導(dǎo)致胺液發(fā)泡。

（2）貧胺液溫度過低，溶液粘度增大。

（3）CO2吸收塔中浮閥在塔盤上被卡死，有效截面積減少，閥孔氣速過大，發(fā)生“攔液”現(xiàn)象。

（4）溶液中含水量過低或過高，容易發(fā)泡。

（5）吸收塔操作壓力、流量波動(dòng)大，處理量過大。

2.2發(fā)泡后出現(xiàn)的現(xiàn)象

（1）CO2吸收塔內(nèi)胺液液位迅速升高。

（2）CO2吸收塔塔內(nèi)差壓過大。

（3）吸收塔溫度梯度逆流，正常溫度從上到下，從低到高變化。

（4）CO2在線分析數(shù)據(jù)不合格。

2.3胺液發(fā)泡后的處理方法

胺液發(fā)泡后CO2吸收塔及管道堵塞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)污染下游氣體脫水單元重分子篩填料，甚至?xí)绊懻麄€(gè)LNG工廠正常生產(chǎn)運(yùn)行。因此，研究胺液發(fā)泡的原因并防止發(fā)泡現(xiàn)象的產(chǎn)生在LNG生產(chǎn)過程中尤為重要。通常發(fā)生胺液發(fā)泡后及時(shí)采取以下措施：

（1）立即加入適量防沫劑，并適當(dāng)減少氣體處理量。

（2）加快旁通閥，加快胺液排放至再生塔。

（3）補(bǔ)充新胺液，調(diào)整胺液濃度。

（4）控制室監(jiān)控好參數(shù)變化。如壓差、溫度梯度和CO2含量等。

2.4 MDEA溶液組成

胺液是天然氣在脫除酸氣工藝過程中用于吸收酸性氣體的一種溶液，一般是 有機(jī)堿，以醇胺類較多。 常用的有一乙醇胺（MEA）二乙醇胺（DEA）， 二異丙醇胺（DIPA），N-甲基二乙醇胺（MDEA）。目前國(guó)內(nèi)LNG工廠一般采用MDEA溶液脫酸氣工藝較多。

N-甲基二乙醇胺（MDEA），是一種無色或微黃色粘性液體，易與水、乙醇、乙醚混溶，分子量119.16，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)為246-249℃，比重1.0425，冰點(diǎn)為-21℃。

從化學(xué)反應(yīng)平衡角度來看，增加反應(yīng)物濃度有利于反應(yīng)向反應(yīng)生產(chǎn)物方向進(jìn)行。原料氣中酸性氣體組分的濃度是給定的，所以，適當(dāng)提高溶液的濃度有利于酸性組分的脫除。對(duì)于MDEA溶液，在相同氣液比下選擇性隨溶液濃度上升而改善，而隨溶液濃度升高而相應(yīng)提高氣液比運(yùn)行時(shí)，則選擇性的改善更為顯著。溶液濃度的重要影響可能是通過粘度進(jìn)而導(dǎo)致膜阻力變化而影響CO2的吸收。在實(shí)際生產(chǎn)中， MDEA溶液濃度一般控制在40-50%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為宜。

2.5胺液凈化

LNG工廠采用胺液（MDEA溶液）脫除酸氣工藝，在工藝操作過程中，會(huì)不可避免出現(xiàn)胺液劣化現(xiàn)象，那么如何來有效防止胺液劣化，延長(zhǎng)胺液使用壽命。通常的作法為對(duì)胺液進(jìn)行凈化。胺液凈化主要是要避免溶液起泡，主要手段就是過濾，較為常見的設(shè)計(jì)是富液全量過濾+貧液15～30%三級(jí)過濾，再加以合理的過濾元件的選擇即可。

利用胺液吸收法脫除天然氣中的酸性氣體是目前天然氣凈化廠、LNG工廠以及其他化工企業(yè)的主要方法。如何在生產(chǎn)過程中不斷發(fā)現(xiàn)新問題并優(yōu)化生產(chǎn)工藝，防止吸收過程中發(fā)泡現(xiàn)象的發(fā)生，確保工廠安全、平穩(wěn)生產(chǎn)運(yùn)行。對(duì)每個(gè)工廠來說都是重點(diǎn)和難點(diǎn)。因此我們?cè)诮窈蟮纳a(chǎn)過程中要加強(qiáng)這一點(diǎn)的研究。

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