关键词：脱硫；胺液净化；热稳盐；脱硫
通过利用烷基醇胺与提纯物料中的硫化氢与二氧化碳等酸性属性的气体进行反应，进而得到溶剂化的烷基醇胺盐，再借助加热装置汽化提取硫化氢与二氧化碳，得到再生的烷基醇胺，实现循环利用，这就是石化气在脱硫方面最为基础的操作过程。但是，在胺脱硫工艺过程中，胺溶剂不但能够对硫化氢与二氧化碳进行吸收，也会和提纯物料中的酸性物质进行反应生成不挥发性酸，而在汽化提取的条件下这些不挥发性酸难以回收，导致醇胺再利用率大大下降。这种融入溶剂中的烷基醇胺盐也被称为热稳态盐。这些热稳态盐在胺液中积累过多不但会使设备、管线发生严重腐蚀，进而引发胺液发泡问题，而且溶液对于酸性气体的吸附能力大大降低，影响了脱硫效率，导致了产品出现质量问题，也会使得胺液与再生蒸汽不断消耗，成本增加。由于利用水溶性烷基醇胺对硫化氢与二氧化碳进行吸收，是现阶段石油加工中进行气体脱硫应用的主要方法，而且随着气体脱硫装置的重要作用不断凸显，人们对于溶剂胺质量管理的重视程度也越来越高，正是在这一背景下胺液净化再生工艺得到了较为广泛应用，并取得了较好应用效果。
一、热稳盐的产生及危害分析
在石油加工气体脱硫处理过程中，当胺液与气液中酸性较强的成分反应生成的盐类在解吸塔等加热装置的加热下无法分解，胺液不能再生，所生成的盐即为热稳盐。因为在溶液中与热稳胺盐阴离子具备一样摩尔数量的胺溶剂被质子化，无法和酸性气体进行反应，脱硫处理效率下降。
（一）胺液中热稳胺盐的危害分析
首先，热稳盐的产生会严重影响后续工艺的操作。比如将会堵塞换热器、管线和塔的通道，使得热交换率大幅下降。需要排放胺液来减小反应液中的杂质含量，并且需要补充大量新的胺液，这一过程会消耗大量的胺溶剂，生产成本大大增加。还会是再生塔物料出现发泡问题，塔压降变大，烃类与胺分离效率也受到极大影响，使得气体的脱硫效率不断降低。
其次，阴离子在121℃的MDEA中会对碳钢造成严重腐蚀。甲酸根、乙酸根、硫氰酸根、硫酸根草酸根等，在胺液中都会形成热稳胺盐的阴离子。而加热装置温度过高时，甲酸盐、乙酸盐以及硫代亚磺酸盐也会受热分解，进而对设备造成化学腐蚀。由于热稳盐会对脱硫设备造成较大的腐蚀影响，所以对于解决脱硫工艺问题而言，有效控制胺液中热稳盐含量极为关键。
二、胺液净化技术的应用分析
胺法脱硫技术在应用过程中使用的脱硫剂是20%-30%浓度的N-甲基二乙醇胺溶液，简称为MDEA，主要是在液态烃抽提塔中脱除液态烃硫化氢与二氧化碳等气体，在干气脱硫塔中脱去干气硫化氢与二氧化碳等气体，以及在循环氢脱硫塔中去除循环氢中的硫化氢与二氧化碳等气体。经过脱硫之后形成的富液借助溶剂再生作用再生成为贫液，接着经过冷却之后回收循环利用。从再生塔中分离出来的酸性气体经过冷却之后分离进入硫磺回收系统。为了确保溶剂的清洁性能，自上一环节得到的富液先是要经过机械过滤器过滤再在出口处设置活性碳、袋式过滤器进行过滤，但是以上过滤也只是去除了机械杂质，而且效率不高，不具备长期运行的可行性。由于无法完全除掉溶剂中的各种杂质，胺液的污染程度较大，耗能大、脱硫效果不明显等问题较为突出，也大幅降低了胺液系统的有效载荷。随着HSS污染物的不断增加，严重降低了再生效果与换热效率，进而使产品的质量受到了严重影响。而选择胺液净化设备对胺液中的HSS进行脱除处理就显得极为重要。
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（一）胺液净化设备系统
阴离子交换技术是胺液净化设备的核心技术，通过将含有草酸根、氯离子、硫酸根等热稳盐阴离子的贫溶剂，借助阴离子交换树脂床中的氢氧负离子的作用与热稳盐阴离子进行交换，有效脱去胺液热稳盐阴离子，实现对溶剂胺的还原与净化作用。若是树脂的交换饱和时，可通过借助强碱来再生树脂床，实现对树脂床的循环利用。采用的氢氧阴离子交换树脂在抗氨基酸与硫氰酸根中毒方面有着较为显著的效果，这种离子交换树脂还具备较好的抗污染性，使用周期较长，因此对于降低运行成本方面有着较为显著的成果。胺液净化再生设备的应用原理也是亦然，通过交换树脂对胺液中热稳态盐阴离子进行选择性地吸附，借助稀碱溶液树脂床又能获得再生。系统中的主要设备包括有过滤器、树脂净化床、碱液贮罐、碱液计量泵、含自动化控制的正压防爆控制柜。主要通过PLC程序控制器作用来对胺液净化回收、树脂再生、碱液回收淋洗配置等步骤的控制。
（二）高性能离子交换树脂技术的应用
高性能离子交换树脂技术，指的是胺液净化再生处理系统中，含热稳盐的贫溶液在树脂床中进行阴离子交换，用碱液中氢氧离子来与热稳盐中的阴离子进行高度交换，达到脱去胺液热稳盐负离子的作用，可以将热稳盐在胺液中的含量减小到0.5%以下，达到净化胺液的目的。
（二）自动反冲洗技术的应用
在胺液净化再生系统中，使用了高精度过滤器，以及运用了自动反冲洗技术，对胺液中的悬浮物质能够进行连续性的、高效率地去除，不但能够有效减少和控制影响树脂床交换作用不可再生的因素，使树脂使用寿命大幅增长，而且也可以实现单独性地连续运转，实现单套过滤效果。
（三）离子交换柱的优化设计
相比于其他普通的离子交换柱，胺液净化设备使用的离子交换的高径则要小得多，在柱子的两端安装的装置能够够改变流体的分布，实现物料均匀分布，有效地降低与控制了柱壁效应，柱压减小则物料流速增加，提高了净化、再生与冲洗效率。处理量是普通交换柱的2-3倍。经过优化的离子交换柱使用了正向净化、逆向再生工艺，不但具备较好的再生效果，而且减少了再生剂用量，节约了运行成本。
（四）热稳盐在线检测系统的应用
对脱硫装置中胺液热稳盐含量变化进行实时监控，以事先设定的热盐控制量为依据，控制系统通过判断自动地对设备进行启动、关闭，大大减轻了热稳盐分析化验压力，以及降低了设备管理工作量。利用胺液净化设备，能够对胺液中的热稳盐进行线的、连续性的在线控制脱除，实现了对脱硫装置腐蚀问题的有效解决，大大降低了设备投资与装置维护管理支出，而且实现可装置的平稳运行。
三、结论
综述可知，胺液净化设备的投入使用能够使热稳态盐含量大幅下降，提升了处理后的脱硫剂质量；缓解了装置腐蚀速度，杜绝了装置腐蚀泄露点；胺液处理能力也得到了有效提升，溶剂对于酸性气体的吸附作用增强；脱硫系统实现了平稳运行，胺液发泡跑损率大幅下降；同时还有效延长了过滤器使用寿命，大大降低了运行成本。
参考文献：
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[3]黄胜涛，夏正海.在线胺液净化设备在溶剂脱硫系统的应用分析[J].石油和化工设备，2012（2）.
论文作者:李娜
论文发表刊物:《科学与技术》2019年16期
论文发表时间:2020/1/15
标签：阴离子论文; 溶剂论文; 气体论文; 硫化氢论文; 树脂论文; 装置论文; 酸性论文; 《科学与技术》2019年16期论文;