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        甲基二乙醇胺溶劑的損耗原理與降耗措施

        2017-03-08 20:49:00李艷武姜野趙寶超張智
        煉油與化工 2017年3期
        關(guān)鍵詞:二乙醇胺夾帶煉油廠

        李艷武,姜野,趙寶超,張智

        (遠(yuǎn)東頁巖煉化有限責(zé)任公司,遼寧 撫順 113015)

        甲基二乙醇胺溶劑的損耗原理與降耗措施

        李艷武,姜野,趙寶超,張智

        (遠(yuǎn)東頁巖煉化有限責(zé)任公司,遼寧 撫順 113015)

        介紹了甲基二乙醇胺的性質(zhì)及用途,闡明了甲基二乙醇胺在煉油廠脫硫中的損耗原理,提出了降低甲基二乙醇胺損耗方法和控制措施,得出了物理損耗占主導(dǎo)地位的結(jié)論。

        甲基二乙醇胺;MDEA;損耗點(diǎn);控制措施;溶劑再生

        甲基二乙醇胺(MDEA)屬于叔胺化合物,容易與H2S結(jié)合而將其脫除,叔胺與CO2反應(yīng)性較差,只有CO2與水反應(yīng)后,叔胺才能與之進(jìn)行反應(yīng)將CO2實(shí)現(xiàn)部分脫除,因此,以MDEA為主要成分的脫硫劑具有良好的選擇性,MDEA的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在使溶劑再生塔中得到的酸性氣中H2S含量提高,提高了硫磺回收率,減少了環(huán)境的污染。

        MDEA溶液能夠選擇性地脫除H2S,在節(jié)能和經(jīng)濟(jì)上效果顯著,MDEA已成為現(xiàn)代煉油廠脫硫的首選,煉油廠中的MDEA以水溶液狀態(tài)工作,濃度為25%~30%。一般情況下,要加入消泡劑和其它助劑使用[1~3]。

        1 甲基二乙醇胺的損耗原理

        MDEA是Fluor公司開發(fā)的新型脫硫溶劑,由于MDEA對(duì)H2S具有較高的選擇性和較低的能耗,廣泛應(yīng)用于天然氣、煉油廠氣的脫硫過程。在胺法脫硫工藝中,造成MDEA溶劑損耗的因素有化學(xué)損耗和物理損耗。

        1.1 化學(xué)損耗

        化學(xué)損耗含降解和成鹽,降解就是MDEA通過化學(xué)途徑,通過分解或氧化成其他化學(xué)物質(zhì),使得MDEA的化學(xué)數(shù)量減少。成鹽是MDEA與強(qiáng)酸生成的熱穩(wěn)定性鹽,無法實(shí)現(xiàn)再生,最終損耗在物理過程中,導(dǎo)致MDEA的化學(xué)數(shù)量減少[4]。

        1.1.1 降解損耗MDEA具有一定的氧化穩(wěn)定性,在常溫常壓下,生成甲酸、乙酸、二甲胺基乙醇、乙二醇、乙醛酸的可能性很小,但是經(jīng)過長期的循環(huán)積累過程中,MDEA數(shù)量上的損耗還是非??捎^的,有人在使用了1 a的甲基二乙醇胺循環(huán)液中,檢測(cè)到了上述化學(xué)物質(zhì),證明MDEA確實(shí)存在一定程度的化學(xué)降解[5]。

        1.1.2 成鹽損耗MDEA在與比硫化氫酸性更強(qiáng)的酸(例如氫氰酸、二氧化硫等)所生成的鹽,熱穩(wěn)定性非常強(qiáng),結(jié)果就是成鹽的MDEA無法經(jīng)溶劑再生塔實(shí)現(xiàn)再生。

        MDEA降解成甲酸、乙酸、乙醛酸等強(qiáng)酸,不僅直接損耗了MDEA,而且這些強(qiáng)酸回過頭來又與MDEA生成熱穩(wěn)定性的鹽,使MDEA無法再生,造成了MDEA的二次損耗。由于這些物質(zhì)在溶液中積累到一定程度后,會(huì)改變?nèi)芤何锢砘瘜W(xué)性質(zhì),從而造成溶液起泡,而且在再生過程中無法分解,造成MDEA的損耗。

        MDEA成鹽損耗比降解損耗大得多,原因是煉油廠生產(chǎn)工藝中源源不斷地產(chǎn)生微量的強(qiáng)酸,雖然強(qiáng)酸的比例不大,但由于煉油廠的規(guī)?;鶖?shù)大,每年損耗數(shù)量非常大,是損耗的主體。

        1.2 物理損耗

        MDEA的物理損耗主要包括蒸發(fā)、溶解、夾帶和跑冒滴漏4個(gè)方面。

        煉油廠加工含硫原油時(shí),要對(duì)干氣及液化氣進(jìn)行脫硫,導(dǎo)致MDEA的溶解損耗,隨著濃度上升、溫度升高及壓力下降,MDEA隨著溶解能力的增加,其損耗量隨之增加。

        夾帶損耗存在2種情形:(1)氣液分離過程的氣體夾帶;(2)液液分離過程的液體夾帶,氣體夾帶的胺液損耗非常有限,液體夾帶的胺量一般要高于氣體。生產(chǎn)操作過程中要嚴(yán)格控制兩相的流動(dòng)速度,設(shè)計(jì)中在出口處設(shè)置水洗罐可顯著回收夾帶的胺液,可有效降低MDEA溶解損耗。

        2 主要損耗及控制措施

        脫硫系統(tǒng)內(nèi)的MDEA損耗集中在富胺液閃蒸罐、溶劑再生塔、胺液過濾器和尾氣加氫反應(yīng)器。

        2.1 富胺液閃蒸罐

        富胺液閃蒸罐的目的是將富胺液的輕烴閃蒸出去,為了保證輕烴去除的徹底性,肯定要損耗部分MDEA,MDEA在富胺液閃蒸罐的損耗主要在蒸發(fā)和夾帶2個(gè)方面。

        減少富胺液閃蒸罐的蒸發(fā)和夾帶,嚴(yán)格控制閃蒸罐的溫度,壓力和氣化速度,同時(shí)通過調(diào)節(jié)再沸器蒸汽閥,合理控制再沸器的供給熱量,保證氣流的線速在合理的范圍內(nèi),在保證富胺液閃蒸罐能力的前提下,減少M(fèi)DEA的蒸發(fā)和夾帶損耗。

        2.2 溶劑再生塔

        MDEA在溶劑再生塔中的損耗主要在蒸發(fā)上。正常操作時(shí),溶劑再生塔頂?shù)牟荒龤獾姆趴湛隙〞?huì)帶走微量的MDEA,需要嚴(yán)格控制塔頂氣體的流量,塔頂氣體的流量取決于塔底的氣化速度,需要控制再沸器蒸汽閥門的開度,嚴(yán)格控制塔頂溫度和冷凝效果,保證蒸發(fā)出的MDEA冷卻徹底,減少M(fèi)DEA的蒸發(fā)損耗。

        2.3 胺液過濾器

        在MDEA循環(huán)液的流程中設(shè)置貧、富胺液過濾器,用以去除MDEA循環(huán)液中熱穩(wěn)定的不溶鹽。過濾選用的精度越高,過濾效果越好,MDEA的損耗量就越小,對(duì)應(yīng)下的過濾器的壓降就越大,動(dòng)力消耗越高??茖W(xué)合理地選擇過濾精度,以保證MDEA循環(huán)液的質(zhì)量的同時(shí),盡量降低動(dòng)力消耗,一般選擇的過濾精度為5 μm。

        在過濾過程中,在濾除不溶鹽的同時(shí),損耗了一部分MDEA循環(huán)液,正常情況下,損耗的MDEA循環(huán)液量為固體廢渣的1.0~1.5倍。

        2.4 尾氣加氫反應(yīng)器

        在尾氣加氫過程中,MDEA的損耗量受加氫效果的影響很大,如果加氫反應(yīng)不完全,殘留的二氧化硫過大,就要消耗大量的MDEA,原因是二氧化硫與MDEA生成了熱穩(wěn)定性的鹽,導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)MDEA的再生。

        由此可知,尾氣加氫反應(yīng)器必須選擇高活性加氫催化劑,以保證尾氣加氫的效果,有效降低MDEA的損耗。

        3 結(jié)論

        (1)甲基二乙醇胺的損耗分為物理損耗和化學(xué)損耗,物理損耗占主導(dǎo)地位,MDEA的物理損耗主要體現(xiàn)在蒸發(fā)、溶解、夾帶和跑冒滴漏4個(gè)方面。(2)甲基二乙醇胺的損耗受操作效果的影響非常大,裝置的平穩(wěn)操作,能夠有效地降低MDEA的損耗。(3)硫磺尾氣加氫裝置的脫硫是甲基二乙醇胺的主要損耗點(diǎn),提高尾氣加氫反應(yīng)的效果,不僅有利于環(huán)保,而且能夠有效地降低MDEA的損耗。

        [1]吳國良,王開岳.關(guān)于N-甲基二乙醇胺法脫硫工藝的探討[J].精細(xì)石油化工,2004(6):37-40.

        [2]楊岸冰.甲基二乙醇胺液消泡劑的工業(yè)應(yīng)用[J].煉油與化工,2007(3):34-35.

        [3]魏志強(qiáng),張冰劍.溶劑再生裝置模擬分析與用能改進(jìn)[J].石油煉制與化工,2011(7):61-66.

        [4]常宏崗.甲基二乙醇胺的合成和應(yīng)用[J].四川化工,1992(1):40-42.

        [5]焦文霞.MDEA在氣體凈化領(lǐng)域的應(yīng)用[J].河南化工,2003(8):8-10.

        Loss principle and consumption reduction measures of methyldiethanolamine solvent

        Li Yanwu,Jiang Ye,Zhao Baochao,Zhang Zhi
        (Fareast Shale Refining&Chemical LLC,F(xiàn)ushun 113015,China)

        TThis paper introduced the properties and applications of methyldiethanolamine,expounded the loss principle of methyldiethanolamineinoilrefinerydesulfurization,proposedthemethodandcontrolmeasuresforreductionof methyldiethanolamine loss point,and obtained the conclusion that the physical loss is predominant.

        methyldiethanolamine;MDEA;loss point;control measure;solvent regeneration

        TQ013

        :B

        :1671-4962(2017)03-0023-02

        2016-12-06

        李艷武,男,工程師,碩士,2010年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)化學(xué)反應(yīng)工程與工藝專業(yè),現(xiàn)從事化工生產(chǎn)技術(shù)工作。

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