舒 珉

（大慶油田化工有限公司輕烴分餾分公司，黑龍江大慶163411）

大慶油田化工有限公司輕烴分餾分公司20 萬t·a-1輕烴分餾裝置配套的8 萬t·a-1液化氣脫硫裝置，采用以N-甲基二乙醇胺（MDEA）做溶劑的濕法醇胺脫除硫化氫工藝。該裝置在運行過程中，MDEA 脫硫溶液時常出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象，嚴重時甚至發(fā)生攔液現(xiàn)象，最終導致脫硫裝置處理能力和酸性氣體的脫除率嚴重下降，發(fā)泡時引起的霧沫夾帶會造成吸收液大量損失，使脫硫裝置無法平穩(wěn)運行甚至被迫停產(chǎn)更換新鮮溶液。本次研究通過參照SY/T6538-2002《配方型選擇性脫硫溶劑》中發(fā)泡趨勢的測定標準，進行不同條件下的單因素發(fā)泡實驗，利用影響程度的大小的影響因子f（h）、f（t）來衡量，對可能影響MDEA 溶液發(fā)泡性能的各種因素進行了排序分析，找出影響MDEA 溶液發(fā)泡性能的主要因素，對后續(xù)研究醇胺溶液發(fā)泡機理，制定抑制溶液發(fā)泡的措施具有深遠的意義。

1 影響因素的測定

1.1 將貧液、富液分別過濾，針對濾液和固體進行分析

主要測試原理示意如下：

1.2 實驗試劑

MDEA 溶劑（C5H13NO2大慶煉化公司）；Fe（NO3）3·9H2O（北京南尚樂化工廠）；MgCl2，F(xiàn)eSO4·7H2O，CaCl2，NaCl，KCl均為A.R. 沈陽市華東試劑廠；二乙醇胺，甲醇為天津市科密歐化學試劑開發(fā)中心生產(chǎn)；甲酸鈉，丙三醇為沈陽市華東試劑廠生產(chǎn)；乙酸鉀，環(huán)戊烷為天津市科密歐化學試劑開發(fā)中心生產(chǎn)。

2 試驗方法

參照SY/T6538-2002《配方型選擇性脫硫溶劑》中發(fā)泡趨勢的測定標準，對MDEA 溶液發(fā)泡性能進行測定。

（1）打開超級恒溫水浴，控制水浴溫度在30±1℃。

（2）配置MDEA 溶液，其濃度控制在10（wt）%，倒入發(fā)泡管中，液面高度10cm，恒溫10min。

（3）采用質量流量計控制N2流速250mL·min-1，氣速穩(wěn)定后開始計時，5min 后停止通氣，記錄泡沫高度（液面最終泡沫高度與初始溶液高度之差）及消泡時間（停氣后記時，泡沫剛剛破滅見到清液止）。

3 單因素試驗研究數(shù)據(jù)

圖1 KCl 濃度對溶液發(fā)泡性能的影響Fig.1 KCl concentration effect on the properties solution foaming

圖2 NaCl 濃度對溶液發(fā)泡性能的影響Fig.2 NaCl concentration effect on the properties of solution foaming

圖3 MgCl2 濃度對溶液發(fā)泡性能的影響Fig.3 MgCl2 concentration effect on the properties of solution foaming

圖4 CaCl2 濃度對溶液發(fā)泡性能的影響Fig.4 CaCl2 concentration effect on the properties properties of solution foaming

圖5 Fe（NO3）3 濃度對溶液發(fā)泡性能的影響Fig.5 Fe（NO3）3 concentration effect on the properties

圖6 FeSO4 濃度對溶液發(fā)泡性能的影響Fig.6 FeSO4 concentration effect on the properties of solution foaming

圖7 甲醇濃度對溶液發(fā)泡性能的影響Fig.7 Methanol concentration effect on the properties of solution foaming

圖8 環(huán)戊烷濃度對溶液發(fā)泡性能的影響Fig.8 Pentamethylene concentration effect on the properties properties of solution foaming

圖9 二乙醇胺濃度對溶液發(fā)泡性能的影響Fig.9 Iminobisetnanol concentration effect on the properties of solution foaming

圖10 丙三醇濃度對溶液發(fā)泡性能的影響Fig.10 Glycerol concentration effect on the properties properties of solution foaming

圖11 甲酸鈉濃度對溶液發(fā)泡性能的影響Fig.11 Sodium formate concentration effect on the properties of solution foaming

圖12 乙酸鉀濃度對溶液發(fā)泡性能的影響Fig.12 Potassium acetate concentration effect on the properties properties of solution foaming

圖13 FeS 濃度對溶液發(fā)泡性能的影響Fig.13 FeS concentration effect on the properties of solution foaming

圖14 活性炭濃度對溶液發(fā)泡性能的影響Fig.14 activated carbon concentration effect on the properties properties of solution foaming

4 單因素排序分析

參照單因素發(fā)泡試驗結果，按照各因素對MDEA 脫硫溶液發(fā)泡性能影響程度的大小進行排序。影響程度的大小用影響因子f（h）、f（t）來衡量。其中影響因子f（h）定義為：在某一單因素存在下，脫硫溶液發(fā)泡高度的最大值、最小值之差與相對應單因素的質量百分濃度之差的比值。其表達式如下：

式中 Max（h）：發(fā)泡高度的最大值，Min（h）：發(fā)泡高度的最小值；w2：最大值下對應的單因素的質量百分含量，w1：最小值下對應的單因素的質量百分含量。

影響因子f（t）定義為：在某一單因素存在下，脫硫溶液消泡時間的最大值、最小值之差與相對應單因素的質量百分濃度之差的比值。其表達式如下：

式中 Max（t）：消泡時間的最大值，Min（t）：消泡時間的最小值。

表2 單因素對MDEA 溶液發(fā)泡性能和穩(wěn)泡能力的影響Tab.2 single factor of MDEA solution foaming performance and stability,the effects of bubble

實際計算過程中，考慮同種物質不同含量可能會對MDEA 溶液發(fā)泡或穩(wěn)泡性能影響較小時，盡量采用較高含量是對應的數(shù)據(jù)。當f（t）＞0 時，說明該因素對溶液的發(fā)泡性能有促進作用，f（t）值越大，對MDEA 脫硫溶液發(fā)泡性能的促進作用越大；f（t）＜0，表示該因素使脫硫溶液的發(fā)泡性能降低。當f（t）＞0 時，說明該因素對溶液的穩(wěn)泡性能有促進作用，f（t）值越大，對MDEA 脫硫溶液穩(wěn)泡性能的促進作用越大；f（t）＜0，表示該因素使脫硫溶液的穩(wěn)泡性能降低。各單因素對MDEA 脫硫溶液發(fā)泡能力與泡沫穩(wěn)定性的影響程度大小見表2。

5 結論

從表中可以看出，影響MDEA 脫硫溶液發(fā)泡高度的主要因素排序為：MgCl2＞CaCl2＞Fe（NO3）3＞活性炭＞NaCl＞FeS＞FeSO4＞KCl＞MDEA＞二乙醇胺＞甲醇＞重烴＞甲酸鈉＞乙酸鉀＞丙三醇。影響MDEA脫硫溶液消泡時間的主要因素排序為：MgCl2＞Fe（NO3）3＞FeSO4＞活性炭＞CaCl2＞KCl＞MDEA＞NaCl＞二乙醇胺＞甲醇＞重烴＞FeS＞甲酸鈉＞乙酸鉀＞丙三醇。其中，促進MDEA 脫硫溶液發(fā)泡能力的因素有：MgCl2、CaCl2、Fe（NO3）3、活性炭、NaCl、FeS、FeSO4、KCl，促進已生成泡沫穩(wěn)定性的因素有：MgCl2、Fe（NO3）3、FeSO4、活性炭、CaCl2、KCl。對影響MDEA 脫硫溶液發(fā)泡性能和穩(wěn)泡性能兩方面進行綜合分析，發(fā)現(xiàn)MgCl2、Fe（NO3）3、FeSO4、活性炭、CaCl2、KCl 均能促進MDEA 脫硫溶液發(fā)泡，并增強泡沫的穩(wěn)定性。

［1］吳新民.甲基二乙醇胺（MDEA）脫硫溶液發(fā)泡影響因素和機理研究［J］.天然氣化工,2008,33（6）:31-36.

［2］劉康林.LNG 生產(chǎn)過程中MDEA 脫酸溶液發(fā)泡問題的處理.能源與環(huán)境,2008，24（1）：106-107.

［3］付敬強,王鴻宇脫硫溶液污染原因分析［J］.石油與天然氣化工,2001,30（6）:293-294.

［4］葉慶國,李寧脫硫工業(yè)中氧對N-甲基二乙醇胺的降解影響及對策研究［J］.化學反應工程與工藝,1999,115（2）:219-221.

［5］Stewart E J,Lanning L A.Reduce amine plant solvent losses［J］.Hydrocarbon Process,Int.Ed.,1994,73（6）：51-54．

［6］McCarthy J,Trebble M A．Experimental investigation into the foaming tendency of diethanolamine gas sweetening solutions［J］.Chem Eng Commun,1996,144（2）：159-171.