1、 化学工程与装备 2023 年 第 1 期 280 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 1 月 干气脱硫系统废旧干气脱硫系统废旧 MDEAMDEA 溶液浓缩减量化处理溶液浓缩减量化处理 寇延鹏，赵 田，周文华（陕西延长石油（集团）有限责任公司炼化公司延安炼油厂，陕西 延安 727406）摘摘 要要：主要介绍了干气精制装置脱硫系统停工退料前，利用常压蒸馏法将 MDEA 溶液中部分水份蒸发，使系统内 MDEA 溶液减量化，实现减少危废处理的目的。关键词：关键词：脱硫；MDEA 溶液；净化干气；浓缩 引引 言言 根据装置长周期运行安排，18 万吨/年干气精制装
2、置MDEA 溶液在一个运行周期内需连续使用三年，MDEA 溶液污染严重，需将系统内废旧 MDEA 溶液退出，更换新 MDEA 溶液。退出的废旧 MDEA 溶液 150t 需槽车外送按危废处理，处理量较大且处理费用高。1 1 催化干气脱硫系统工艺概述催化干气脱硫系统工艺概述 18 万吨/年干气精制脱硫系统是为乙苯装置提供硫含量20ml/m3的净化干气，同时控制烃化尾气中硫含量对加热炉烟气的影响。催化干气中的硫化氢含量在 0.13左右，采用 MDEA（N-甲基二乙醇胺）法脱硫工艺，在脱硫塔内利用低温高压，使绝大部分 H2S 和部分 CO2从原料气中脱除，从而实现净化干气的目的。在溶剂再生塔内利用高
3、温低压，使 H2S 和 CO2从溶液中解析出来达到再生循环使用，解析出的酸性气送至硫磺回收装置处理。图图 1 1 干气精制脱硫系统示意图干气精制脱硫系统示意图 2 2 脱硫系统脱硫系统 MDEAMDEA 溶液存在的问题溶液存在的问题 催化干气直付脱硫系统，不可避免携带催化剂粉尘及设备、管线产生的铁离子，热稳定盐及降解产物等其他杂质对MDEA 溶液造成污染，再由于工艺操作压力或流量波动等因素，MDEA 溶液在长周期运行中会变质发泡出现液泛，对干气脱硫系统正常脱硫净化操作造成影响，并且损耗大量的脱硫剂（MDEA 溶液）。随着日积月累装置长周期运行至后期，脱硫系统 MDEA溶液变质发泡严重，随着脱硫
4、干气携带至下游水洗塔。经过对水洗塔流出物膏状黑色物质（见图 2 左），进行干燥（见图 2 中、右）分析，其主要组分见表 1。表表 1 1 水洗塔流出物组成水洗塔流出物组成 组分 数据，%氧化铁 55.247 氧化硫 18.55 氧化铝 9.93 氧化硅 10.559 DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.01.079 寇延鹏：干气脱硫系统废旧 MDEA 溶液浓缩减量化处理 281 氧化砷 0.025 其他（氧化钠、氧化镁、氧化钾和氧化钙等）5.689 总计 100 从分析结果看，水洗塔流出物样品主要是以腐蚀的氧化铁为主，氧化铝、氧化硅及碱性物质较多。排查碱性物质来源，主要为
5、脱硫系统 MDEA 溶液变质发泡。虽然经过优化工艺操作运行，加强对脱硫 MDEA 溶液的清洁过滤，定期清理MDEA 贫富液过滤器，尽量恢复溶液的洁净度.加入少量的消泡剂,降低溶液的发泡趋势等措施后，仍然频繁发生液泛。为了装置平稳安全运行，计划更换全部 MDEA 溶液并进行浓缩处理，减少危废处理量，节约危废处理费用，降低员工劳动强度。图图 2 2 水洗塔流出物水洗塔流出物 3 3 MDEAMDEA 溶液浓缩操作措施溶液浓缩操作措施 干气脱硫系统MDEA溶液浓度配比是以脱盐水与N-甲基二乙醇胺以 3:1 的质量比配制的 25%水溶液，随着酸性气带走部分水，MDEA 溶液浓度会逐渐升高，系统内 MD
6、EA 溶液存量减少。3.1 提高溶剂再生塔顶回流罐气相排量 将溶剂再生塔顶冷却器循环水缓慢逐步关小直至关闭，排尽存水，打开管程放空阀防止设备憋压，溶剂再生塔顶气相经溶剂再生塔顶冷却器壳程出来，含有蒸汽的酸性气经压控阀后送至一联合硫磺回收装置。图图 3 3 MDEAMDEA 浓缩期间酸性气出装置流量变化浓缩期间酸性气出装置流量变化 3.2 工艺操作控制 图图 4 4 MDEAMDEA 浓缩期间浓缩期间溶剂再生塔回流变化溶剂再生塔回流变化 图图 5 5 MDEAMDEA 浓缩期间溶剂再生塔顶温、底温变化浓缩期间溶剂再生塔顶温、底温变化 图图 6 6 MDEAMDEA 浓缩期间溶剂再生塔加热蒸汽变化
7、浓缩期间溶剂再生塔加热蒸汽变化 图图 7 7 MDEAMDEA 浓缩期间脱硫系统各塔、罐液位变化浓缩期间脱硫系统各塔、罐液位变化 282 寇延鹏：干气脱硫系统废旧 MDEA 溶液浓缩减量化处理 溶剂再生塔对 MDEA 富溶液进行正常再生，适量将塔顶回流量由正常 1.8t/h 逐步减小至 1.2t/h，塔顶温度由正常的106110缓慢上升至115120，加快MDEA浓缩效率。调整溶剂再生塔底再沸器蒸汽量控制塔底温度 120130，保证贫液循环。由于浓缩的进行，系统内 MDEA 溶液储量逐渐减少，密切关注脱硫塔、闪蒸罐、溶剂再生塔压力和液位以及各控制阀开度变化，防止发生高压串低压，脱硫系统液泛等事
8、故。3.3 净化干气质量跟踪 图图 8 MDEA8 MDEA 浓缩期间净化干气硫化氢浓度变化浓缩期间净化干气硫化氢浓度变化 净化干气中硫化氢含量是衡量 MDEA 溶液再生、脱硫效果好坏的重要依据。净化干气中硫化氢含量越低则脱硫效果就越好。浓缩过程中严密监控净化干气中硫化氢含量。通过采样化验分析，正常运行期间与 MDEA 溶剂浓缩期间净化干气中硫化氢含量基本无明显差异（见图 3），既确保 MDEA 溶液浓缩有效进行，又保证浓缩期间净化干气质量稳定、合格。4 4 项目目标及预计效果项目目标及预计效果 MDEA 溶液浓缩项目自 2020 年 4 月 1 日起，至 2020 年 4月 5 日结束，共历
9、时 5 天。为达到废旧 MDEA 溶液减量化目标，利用常压蒸馏法将 MDEA 溶液中部分水份蒸发，使系统内 MDEA 溶液总量达到减量化。干气脱硫系统 MDEA 贫液正常运行指标浓度为 2530，在装置停工退料前根据脱硫系统 MDEA 正常运行指标浓度，加大溶剂再生塔热源，将 MDEA 溶液中的含水尽量蒸发，使 MDEA 浓度浓缩至 40左右，MDEA 溶液总量减少，以减少危废处理量。5 5 MDEAMDEA 溶液浓缩实施效果溶液浓缩实施效果 浓缩前后贫、富溶液中 MDEA、硫化氢、二氧化碳浓度变化如下图：图图 9 9 贫富溶液贫富溶液 MDEAMDEA 浓度变化浓度变化 图图 10 10 贫
10、富溶液硫化氢浓度变化贫富溶液硫化氢浓度变化 图图 11 11 贫富溶液二氧化碳浓度变化贫富溶液二氧化碳浓度变化 由上图可以看出，4 月 1 日开始实施浓缩贫、富溶液后，其中 MDEA、硫化氢、二氧化碳浓度均有明显升高。根据溶液的一般规律，把 MDEA 看作溶质，如溶质总量不变，溶液浓度升高，则溶液总量是减少的。（下转第（下转第 246246 页）页）246 黄小宇：液化石油气钢瓶过量充装时的爆破特性 和迭代计算方法，计算并绘制了介质温度与瓶内压力曲线，如图 4 所示。图图 4 4 压缩系数为压缩系数为 0.001600.00160 时，压力时，压力-温度关系图温度关系图 从上面的分析可以得出，
11、压缩系数为 0.0016，瓶内压力达到爆破压力 7.965MPa 时，对应温度分别为 45.5。虽然介质体积压缩系数随温度的变化而变化，但对于不同的体积压缩系数，对应温度变化不大，因此，采用定容压缩系数法所产生的偏差是可以接受的。6 6 结结 论论 通过上述计算及分析，我们了解了液化石油气钢瓶过量充装时瓶内压力与温度的对应关系，可以得到如下结论：（1）正常使用情况下，温度由 25上升到 45时，液化石油气钢瓶内压力由 0.95MPa 上升到 1.53MPa，增长幅度为61%；而当过量充装导致满液时，温度由25上升到45，液化石油气钢瓶内压力由 0.95MPa 上升到 7.96MPa，增长幅度为
12、 738%，此时钢瓶将失去承载能力而发生爆破。（2）液体体积增量与其原始体积为正比关系，既钢瓶容积增大时，满液时由于温度上升导致的瓶内压力增长幅度将更加明显。（3）低压液化气体的过量充装是非常危险的，充装量必须予以严格限制，并在使用过程中注意环境温度的变化情况。参考文献参考文献 1 陈国华.液化石油气钢瓶事故综论J.中国特种设备安全,2009,25(9):29-32.2 宋玉波.液化石油气泄漏风险分析及后果评价方法J.工程科学,2005(7):61-65.3 卡尔 L.约斯,陶鹏万,等.等.Matheson 气体数据手册M.化学工业出版社,2003.（上接第（上接第 282282 页）页）_
13、表明贫、富溶液的总量有所下降。依据装置停工后危废转运计量结果，浓缩后脱硫系统退出的废旧 MDEA 溶液总量为75.34t。根据上图所示数据，浓缩前 MDEA 贫液浓度为 28%，浓缩后达到 38.7%，以脱硫系统浓缩前 MDEA 溶液量为 150t 计，根据浓缩结束后系统内退出废旧 MDEA 溶液量计算，减少危废量 74.66t。节支成果=（计划危废处理量/吨-实际危废处理量/吨）吨危废处理费用/元=（150-75.34）1995=14.89 万元 6 6 结结 语语 干气精制脱硫系统 MDEA 溶液在长达三年长周期循环使用过程中，不可避免上游催化干气的杂质和脱硫装置运行过程中的降解产物.带入
14、会产生并积聚固体悬浮物及热稳定盐等杂质.使得胺液质量劣化.脱硫塔、溶剂再生塔液泛情况频繁发生，下游水洗塔水质变差，碱性物质增多发泡等严重影响了装置高效,平稳运行.造成经济损失.为了防止其对生产带来影响.保障净化干气硫含量合格，确保不发生安全环保事件。对系统内 MDEA 溶液浓缩处理更换，消除生产瓶颈且节约危废处理费用 14.89 万元。参考文献参考文献 1 杨敬一,顾荣,徐心茹,等.固体颗粒对脱硫剂溶液泡沫性能的影响J.华东理工大学学报,2002,28(2):351-356.2 常宏岗.气体脱硫装置胺溶液发泡原因及认识J.石油与天然气化工,1995,24(1):60-63.3 付敬强,王鸿宇,周虹见.脱硫溶液污染原因分析.石油与天然气化工,2001,30(6):293-294.