1、M D E A中 中 烃 类 杂 质 脱 除 实 验 及 过 滤 系 统 优 化高 春 华 刘 仁 杰 杨 建 军 赵 红 亮 魏 巍 谢 静 静中 国 石 油 长 庆 油 田 分 公 司 第 一 采 气 厂 摘 要:目 的 某 天 然 气 净 化 厂 在 胺 法 气 体 脱 硫 工 艺 应 用 过 程 中,溶 液 易 产 生 降 解 污 染、发 泡 等 问 题。引 入 机 械 过 滤 和MDEA离子 交 换 净 化 复 活 技 术,在 一 定 程 度 上 缓 解 了 溶 液 氧 化 降 解 污 染 的 问 题。但 针 对 溶 液 中 烃 类、表 面 活 性 剂 等 导 致 溶 液 易 发 泡
2、 的 杂 质脱 除 尚 未 形 成 成 熟 的 应 用 经 验。为 了 解 决 气 田 开 发 中 后 期 存 在 的 脱 硫 胺 液 杂 质 污 染、发 泡 频 繁 的 问 题,开 展 了 胺 液 中 烃 类 杂 质 脱除 技 术 的 实 验 研 究。方 法 对 胺 液 进 行 活 性 炭 吸 附 实 验 和 发 泡 性 能 评 价,优 选 出 适 用 于 天 然 气 净 化 的 活 性 炭。结 果 活 性 炭 材 质 过滤 实 验 和 发 泡 实 验 结 果 表 明,吸 附 效 果 较 好 的 活 性 炭 为 椰 壳 活 性 炭,且 碘 值 越 高、颗 粒 直 径 越 小 的 椰 壳 吸
3、附 效 果 越 好。但 粒 径 过 小会 对 胺 液 造 成 二 次 污 染,导 致 下 游 管 线 堵 塞 风 险 增 加。根 据 过 滤 前 后 胺 液 浊 度、油 分 脱 除 率 和 发 泡 实 验 结 果 对 比,从 厂 家 寄 送 的 样品 中 优 选 出3040目(380550m)、碘 值 为1142mg/g的 椰 壳 活 性 炭 作 为 气 田 天 然 气 脱 硫 胺 液 脱 除 烃 类 杂 质 的 过 滤 器 滤 材。结 论 优 选 适 当 碘 值 和 强 度 的 椰 壳 活 性 炭 作 为 天 然 气 脱 硫 胺 液 活 性 炭 过 滤 器 滤 芯 材 料,并 在 其 下 游
4、 增 加 机 械 过 滤 器,进 一 步 脱 除 溶液 中 机 械 杂 质 及 活 性 炭 粉 末,减 少 溶 液 污 染 发 泡 频 率。优 化 改 造 后,装 置 运 行 稳 定,发 泡 拦 液 情 况 得 到 明 显 改 善。关 键 词:胺 液 污 染;烃 类;过 滤;吸 附;活 性 炭;椰 壳;发 泡D O I:10.3969/j.i s sn.1007-3426.2023.05.003 引 用 格 式:高 春 华,刘 仁 杰,杨 建 军,等.MDEA 中 烃 类 杂 质 脱 除 实 验 及 过 滤 系 统 优 化J.石 油 与 天 然 气 化 工,2023,52(5):19-24.G
5、AOCH,LIURJ,YANGJJ,e ta l.Remova lexpe r imen to fhyd r o c a r bonimpur i t i e si nMDEAandop t imi z a t i ono ff i l t r a t i ons ys t emJ.Chemi c a lEng i ne e r i ngo fOi l&Ga s,2023,52(5):19-24.R e m o v a l e xpe r i m e n t o f hyd r o c a r b o n i mpu r i t i e s i n M D E A a n dopt i m i
6、 z a t i o n o f f i l t r a t i o n sys t e mG a o C h u n h u a,L i u R e n j i e,Y a n g J i a n j u n,Z h a o H o n g l i a n g,W e i W e i,X i e J i n g j i n gN o.1 G a s P r o d u c t i o n P l a n t,P e t r o C h i n a C h a n g q i n g O i l f i e l d C o m p a n y,Y u l i n,S h a a n x i,C
7、 h i n aA b s t r a c t:O b j e c t i v eTheapp l i c a t i ono fami neme t hodga sde su l f u r i z a t i onp r o c e s si nana t u r a lga spu r i f i c a t i onp l an twa sp r onet op r oduc i ngs o l u t i onpo l l u t i on,f oami ng,ando t he ri s sue s.Thei n t r oduc t i ono fme chan i c a lf
8、 i l t r a t i onandMDEAi onexchangepu r i f i c a t i onandr e a c t i va t i ont e chno l ogypa r t l ya l l e v i a t edt hep r ob l emo fs o l u t i onox i da t i ondeg r ada t i onpo l l u t i on.Howe ve r,ma t u r eapp l i c a t i onexpe r i enc eha sno tye tbe enf o rmedf o rt her emova lo fo
9、 r gan i cimpu r i t i e st ha ta r ep r onet of oami ngi nt hes o l u t i on,sucha shyd r o c a r bonsandsu r f a c t an t s.I no r de rt os o l vet hep r ob l emso fo r gan i cimpu r i t ypo l l u t i onandf r e quen tf oami ngo fde su l f u r i z a t i onami nes o l u t i oni nt hemi dd l eandl a
10、 t e rs t age so fga sf i e l dde ve l opmen t,expe r imen t a lr e s e a r chwa sc onduc t edont her emova lt e chno l ogyo fhyd r o c a r bonimpu r i t i e si nami nes o l u t i on.M e t h o d s Thea c t i va t edc a r bonads o r p t i onexpe r imen t sandf oami ngpe r f o rmanc ee va l ua t i ono
11、 fami nes o l u t i onwe r ec a r r i edou t,andt heop t ima la c t i va t edc a r bonsu i t ab l ef o rna t u r a lga spu r i f i c a t i onwa ss e l e c t ed.R e s u l t sTher e su l t so ff i l t r a t i onexpe r imen t sandf oami ngexpe r imen t so fa c t i va t edc a r bonma t e r i a l si nd i
12、 c a t edt ha tc o c onu tshe l la c t i va t edc a r bonhadabe t t e rads o r p t i one f f e c t.Co c onu tshe l la c t i va t edc a r bonwi t hh i ghe ri od i neva l ueandsma l l e rpa r t i c l e shadah i ghe rads o r p t i one f f e c t.Howe ve r,t oosma l lpa r t i c l es i z ewou l db r i ngs
13、 e c onda r ypo l l u t i ont oami nes o l u t i on,r e su l t i ngi ni nc r e a s edr i sko fdowns t r e amp i pe l i neb l o ckage.Ac c o r d i ngt ot hec ompa r i s ono ft het u r b i d i t yo fami nes o l u t i on,o i lr emova lr a t eandf oami ngexpe r imen tr e su l t sbe f o r eanda f t e rf
14、i l t r a t i on,t hec o c onu tshe l la c t i va t edc a r bonwi t h30-40me sh(380-550m)andi od i neva l ueo f1142mg/gwa ss e l e c t edf r omt hes amp l e ss en tbyt hemanu f a c t u r e ra st hef i l t e rma t e r i a lf o rr emov i nghyd r o c a r bonimpu r i t i e sf r omt heami nes o l u t i o
15、nf o rde su l f u r i z a t i ono fna t u r a lga si nga sf i e l d.C o n c l u s i o n sThec o c onu tshe l la c t i va t edc a r bonwi t happ r op r i a t ei od i neva l ueands t r eng t hwa sp r e f e r r eda st hea c t i va t edc a r bonf i l t e re l emen tma t e r i a lf o rna t u r a lga sde
16、su l f u r i z a t i onami nes o l u t i on,andame chan i c a lf i l t e rwa saddeddowns t r e amt of u r t he rr emoveme chan i c a limpu r i t i e sanda c t i va t edc a r bonpowde ri nt hes o l u t i onandr educ et hef oami ngf r e quencyo fs o l u t i onpo l l u t i on.Af t e rop t imi z a t i o
17、nandt r ans f o rma t i on,t hede v i c er unssmoo t h l y,andt hef oami ngandl i qu i db l o ck i ngc ond i t i onsa r es i gn i f i c an t l yimp r oved.K e y w o r d s:ami nes o l u t i onpo l l u t i on;hyd r o c a r bons;f i l t r a t i on;ads o r p t i on;a c t i va t edc a r bon;c o c onu t;f
18、 oami ng9 1 石 油 与 天 然 气 化 工 第52卷 第5期 CHEMICALENGINEERINGOFOIL&GAS 作 者 简 介:高 春 华,1975年 生,工 学 学 士,高 级 工 程 师,1999年 毕 业 于 大 庆 石 油 学 院(现 东 北 石 油 大 学)石 油 化 工 系 精 细 化 工 专业,主 要 从 事 天 然 气 处 理 与 加 工 方 面 的 研 究,已 发 表 论 文 近20篇,多 次 获 司 局 级 科 技 奖 励。E-ma i l:gch1_c qpe t r o ch i na.c 甲 基 二 乙 醇 胺(MDEA)溶 液 以 其 良 好 的
19、 选 择 吸收 性 和 低 能 耗 被 广 泛 应 用 于 天 然 气 脱 硫 领 域。但 在 天然 气 净 化 处 理 过 程 中,天 然 气 中 未 经 处 理 的 杂 质 会 在胺 液 循 环 系 统 中 逐 渐 累 积,导 致MDEA溶 液 劣 化、发泡、变 质 甚 至 失 活,从 而 降 低 其 脱 硫、脱 碳 效 率。其 中,MDEA溶 液 发 泡 容 易 引 起 天 然 气 脱 硫 装 置 的 吸 收 塔和 再 生 塔 拦 液,从 而 使 装 置 处 理 能 力 下 降,导 致 产 品 气中H2S含 量 超 标;胺 液 发 泡 还 会 引 起 雾 沫 夹 带,导 致大 量 胺 液
20、 被 气 流 带 走,使MDEA溶 液 损 耗 急 剧 增加 1-3。为 了 在 短 时 间 内 抑 制MDEA溶 液 发 泡,国 内很 多 工 厂 会 临 时 向MDEA溶 液 中 加 入 消 泡 剂,既 增 加了 人 工 费 用 和 生 产 成 本,又 不 利 于 脱 硫 装 置 长 期 稳 定的 生 产。因 此,去 除 胺 液 中 的 杂 质、解 决MDEA溶 液的 发 泡 问 题 是 保 证 脱 硫 脱 碳 系 统 长 期 稳 定 运 行 的关 键。本 研 究 选 取 不 同 种 类 的 活 性 炭,有 针 对 性 地 去 除胺 液 中 的 烃 类 杂 质,通 过 开 展 烃 类 杂
21、质 去 除 实 验 和 去除 前 后 发 泡 性 能 评 价,筛 选 出 适 合 某 天 然 气 净 化 厂 脱硫 脱 碳 系 统 运 行 情 况 的 活 性 炭。1 胺 液 中 杂 质 种 类 及 对 胺 液 性 能 的 影 响1.1 机 械 杂 质在 天 然 气 开 采 过 程 中,泥 沙 和 岩 石 颗 粒 等 机 械 杂质 会 随 天 然 气 进 入 集 输 管 道;在 天 然 气 集 输 过 程 中,水分 和 硫 化 氢(H2S)等 杂 质 反 应 易 造 成 管 道 硫 腐 蚀 并 生成 硫 化 亚 铁(FeS);在 天 然 气 净 化 处 理 过 程 中,泥 沙、岩 石 颗 粒
22、和 硫 化 亚 铁 等 机 械 杂 质 进 入 胺 液,并 逐 步 累积,使 胺 液 浊 度 升 高、表 面 张 力 下 降,由 拉 普 拉 斯(Lap l a c e)公 式(式(1)可 知,液 面 内 外 压 差(p)和 表面 张 力()成 正 比。因 此,p会 随 着的 下 降 而 下 降,p越 小,液 膜 挤 压 作 用 越 小,气 泡 越 不 易 破 裂,从 而导 致 溶 液 发 泡 和 装 置 拦 液 4。一 般 来 说,常 规 机 械 过滤 器 可 去 除 大 部 分 机 械 杂 质。p=p 外-p 内=2/R(1)式 中:p为 液 面 内 外 压 差,Pa;p 外为 气 泡 液
23、 面 外 压 力,Pa;p 内为 气 泡 液 面 内 压 力,Pa;为 表 面 张 力,N/m;R为 气 泡 半 径,m。当 机 械 杂 质 进 入 胺 液,液 面 内 外 压 差 p降 低,从而 会 降 低 表 面 张 力,有 利 于 泡 沫 的 形 成 和 稳 定。一 般来 说,常 规 机 械 过 滤 器 可 去 除 大 部 分 机 械 杂 质。1.2 金 属 离 子天 然 气 在 采 出 过 程 中 会 携 带 大 量 高 矿 化 度 的 地 层水,水 中 富 含 各 种 金 属 离 子,包 括:Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+和K+等。由 于 胺 液 呈 碱 性,Fe3+
24、、Fe2+、Mg2+、Ca2+易 反 应 生 成M(OH)n(见 式(),并 聚 集于 气 泡 液 膜 中,增 加 其 表 面 黏 度 和 稳 定 性,使 气 泡 不 易破 裂。Mn+nOH-M(OH)n()此 外,Na+、K+的 存 在 会 使 泡 沫 表 面 带 有 电 荷,带有 表 面 电 荷 的 液 膜 能 阻 止 气 泡 的 聚 结,从 而 影 响 胺 液的 发 泡 特 性 5。如 果 泡 沫 液 膜 的 表 面 上 带 有 同 种 电荷,当 液 膜 受 到 挤 压、气 流 冲 击 或 重 力 排 液 时,会 使 液膜 变 薄。当 液 膜 薄 到 一 定 程 度,就 会 产 生 静
25、电 斥 力 作用,阻 止 液 膜 排 液 减 薄,从 而 使 泡 沫 稳 定 6。研 究 表明,在 各 类 金 属 离 子 中,Fe3+对 于 胺 液 发 泡 的 影 响 最大,Fe3+的 存 在 会 持 续 加 剧 溶 液 的 发 泡 和 污 染 6。此外,Fe在 胺 液 系 统 中 通 常 以Fe(OH)3和FeS固 体 颗粒 的 形 式 存 在,因 此,可 通 过 机 械 过 滤 去 除,进 而 达 到溶 液 净 化 的 目 的 7。1.3 热 稳 定 盐胺 液 降 解 包 括 热 降 解、氧 化 降 解 和 化 学 降 解,MDEA在 脱 硫 系 统 内 通 常 不 易 发 生 热 降
26、 解。MDEA是 叔 胺,在N原 子 上 无 活 泼 氢,不 具 备 与CO2反 应 的条 件,故 不 易 发 生 化 学 降 解。MDEA氧 化 降 解 是 热 稳定 盐 形 成 的 原 因 之 一,MDEA氧 化 降 解 的 产 物 主 要 是甲 酸、乙 酸、甘 醇 酸 等 羧 酸,这 些 羧 酸 与MDEA反 应 生成 的 热 稳 定 盐 和 上 游 天 然 气 开 采 过 程 中 的 残 余 物 构 成胺 液 中 热 稳 定 盐 的 主 要 成 分 8。不 同 种 类 的 胺 盐 对MDEA脱 硫 性 能 的 影 响 有 所不 同,热 稳 定 盐 会 加 重 设 备 腐 蚀,降 低 溶
27、 液 吸 收 能 力,因 此,需 要 对 热 稳 定 盐 含 量 进 行 控 制,通 常 采 用 离 子 交换 法 或 电 渗 析 法 等 进 行 胺 液 的 净 化 复 活。图1为 离 子交 换 技 术 脱 除 热 稳 定 盐 反 应 示 意 图 9。1.4 胺 液 中 的 烃 类 杂 质原 料 天 然 气 经 重 力、旋 风 分 离 后,仍 含 有 微 量 烃 类杂 质,部 分 溶 解 于MDEA溶 液,增 加 了 装 置 发 泡 的 概0 2高 春 华 等 MDEA中 烃 类 杂 质 脱 除 实 验 及 过 滤 系 统 优 化 2023 率 及 运 行 的 不 稳 定 性 10。MDEA
28、溶 液 与 原 料 气 在 脱硫 塔 内 逆 向 接 触 脱 除H2S的 过 程 中,随 着 原 料 气 中 多碳 烃 类 含 量 的 不 断 增 加,部 分 烃 类 物 质 随MDEA富 液进 入 再 生 塔 解 吸,沸 点 较 高 的 烃 类 物 质 难 以 解 吸,逐 渐聚 集 在 溶 液 表 面 11。再 生 塔 内 不 同 烃 类 物 质 的 沸 点 如 图2所 示。再 生塔 塔 底 温 度 基 本 保 持 在 约120,再 生 塔 塔 顶 温 度 保持 在 约100。根 据 沸 点 的 不 同,其 中C 6及 其 以 下 的分 子 随 着 酸 气 从 再 生 塔 顶 部 排 出,而
29、C 7、C 8等 由 于 沸点 为96145,经 重 沸 器 加 热 成 为 气 体,在 再 生 塔 内夹 杂 在 酸 气 中 上 升,在 上 升 过 程 中,由 于 塔 内 温 度 逐 渐降 低,又 被 冷 凝 为 液 体 向 下 流 动,流 动 至 温 度 较 高 的 塔底 时,又 蒸 发 为 气 体 向 上 运 动,于 是 在 塔 内 形 成 重 烃 类物 质 的 气、液 态 转 化 循 环(图3)。当 重 烃 类 物 质 不 断聚 集,并 以 微 小 液 滴 的 形 式 悬 浮 于 胺 液 之 中,从 而 增 加胺 液 的 表 面 黏 度,导 致 胺 液 系 统 发 泡。当 天 然 气
30、 组 分中 存 在 重 烃 类 物 质 时,随 着 烃 类 含 量 的 增 加,MDEA溶 液 的 解 吸 能 力 下 降。2 M D E A中 烃 类 杂 质 脱 除 实 验2.1 研 究 思 路活 性 炭 主 要 分 为 木 质、果 壳、煤 质、石 油 和 再 生 炭等5大 类,也 是 目 前 国 内 主 要 的 活 性 炭 品 种。其 中,椰壳 活 性 炭(果 壳 活 性 炭 的 一 种)和 煤 质 活 性 炭 因 其 低 廉的 价 格 和 良 好 的 吸 附 性 能 而 被 广 泛 应 用 于 胺 液 净化 9。通 过 对 活 性 炭 生 产 厂 家 寄 送 的7种 不 同 性 能 的
31、椰 壳 和 煤 质 活 性 炭 开 展 溶 液 吸 附 过 滤 实 验,对 过 滤 前后 的 胺 液 进 行 油 分 检 测 和 起、消 泡 评 价,优 选 适 用 于 本厂 胺 液 净 化 的 活 性 炭。椰 壳 活 性 炭 用Y表 示,煤 质 活性 炭 用M表 示,将 不 同 种 类 的 活 性 炭 命 名 为:类 别-碘 值,不 同 种 类 活 性 炭 命 名 及 性 能 见 表1。表1 不 同 种 类 活 性 炭 命 名 及 性 能序号活 性 炭 命 名 类 别 形 态粒 径 范 围/m碘 值/(mgg-1)强 度/%w(灰 分)/%1 Y-1207椰 壳 粉 末 状8301700 1
32、207 94.7 3.42 Y-1142椰 壳 粉 末 状380550 1142 99.1 5.13 Y-800-1椰 壳 粉 末 状380550 800 90.0 8.04 Y-800-2椰 壳 粉 末 状180250 800 90.0 8.05 M-930煤 质 粉 末 状380550 930 91.7 5.06 M-1000煤 质 柱 状1000 90.0 5.07 M-1175煤 质 粉 末 状380550 1175 93.2 4.22.2 实 验 试 剂 与 仪 器实 验 试 剂:净 化 装 置MDEA溶 液、活 性 炭(AR)、盐 酸(6mo l/L)、四 氯 乙 烯(AR)、无
33、水 硫 酸 钠(AR)。实 验 设 备:恒 温 水 浴 锅、胺 液 发 泡 性 能 评 价 装 置(图4)、HI 88713浊 度 仪、OIL-480红 外 分 光 测 油 仪 等。1 2 石 油 与 天 然 气 化 工 第52卷 第5期 CHEMICALENGINEERINGOFOIL&GAS2.3 活 性 炭 吸 附 实 验取 一 只 普 通 漏 斗 并 放 置 一 张 中 速 滤 纸,漏 斗 中 加入30g活 性 炭,将 待 过 滤 的30mLMDEA溶 液 缓 慢匀 速 倒 入 漏 斗 中 进 行 过 滤。取 锥 形 瓶 中 过 滤 后 胺 液 待分 析,见 图5。2.4 活 性 炭
34、吸 附 效 果 评 价2.4.1 浊 度 分 析取10mL不 同 种 类 活 性 炭 过 滤 后 的 胺 液,倒 入 比色 皿 中,将 比 色 皿 放 置 进HI 88713浊 度 仪 进 行 浊 度测 定。2.4.2 油 分 分 析取 干 净 的100mL玻 璃 锥 形 瓶,采 集100mL不 同种 类 活 性 炭 过 滤 后 的 胺 液,加 入1mL盐 酸 调 节pH值2后,将 胺 液 样 品 全 部 转 移 至 分 液 漏 斗 中,取50mL四 氯 乙 烯 洗 涤 样 品 瓶,洗 涤 液 全 部 转 移 至 分 液 漏 斗 中。待 溶 液 分 层 后,将 下 层 有 机 相 转 移 至
35、已 加 入5g无 水硫 酸 钠 的 锥 形 瓶 中,摇 动 至 无 水 硫 酸 钠 全 部 溶 解。取锥 形 瓶 中 上 层 有 机 相 置 于 比 色 皿 并 放 进OIL-480红外 分 光 测 油 仪 比 色 池 中 进 行 油 分 测 定。2.4.3 发 泡 效 果 评 价取 不 同 种 类 活 性 炭 过 滤 后 的 胺 液,在 恒 温 水 浴 锅中 加 热10mi n至30,倒 入 发 泡 管 中 至 液 面 高 度 为10cm,记 为L1;向 胶 皮 管 中 通 入 氮 气 模 拟 天 然 气,将氮 气 流 量 控 制 在250mL/mi n,气 速 稳 定 后,将 胶 皮 管接
36、 入 发 泡 管 并 开 始 计 时,待 气 泡 高 度 稳 定 后 停 止 通 气,记 录 此 时 的 泡 沫 高 度L2和 泡 沫 刚 刚 破 灭 见 到 清 液 时的 时 间,即 消 泡 时 间T。发 泡 高 度 计 算 见 式(2)。L=L1-L2(2)式 中:L为 发 泡 高 度,cm;L1为 未 通 气 时 的 液 体 高度,cm;L2为 通 气 稳 定 后 的 泡 沫 高 度,cm。3 结 果 与 讨 论3.1 过 滤 前、后 溶 液 外 观 及 浊 度不 同 类 型 活 性 炭 过 滤 后 胺 液 颜 色 变 化 不 同,经 过煤 质 活 性 炭(M-930、M-1000和M-
37、1175)过 滤后,胺 液 颜 色 明 显 加 深,观 察 发 现 过 滤 后 胺 液 携 带 部 分活 性 炭 粉 末,造 成 溶 液 二 次 污 染;而 其 他 椰 壳 活 性 炭 过滤 后,胺 液 颜 色 较 清 亮,见 图6。过 滤 后 溶 液 颜 色 和 浊度 与 椰 壳 活 性 炭 的 颗 粒 大 小 有 关,见 表2。表2 活 性 炭 净 化 前 后 浊 度 测 定 结 果胺 液 类 型活 性 炭 粒 径/m浊 度/FTU活 性 炭 净 化 前MDEA溶 液175活 性 炭 净 化 后MDEA溶 液Y-1207 8301700 43Y-1142 380550 49Y-800-1
38、380550 64Y-800-2 180250 125M-930 380550 121M-1000 152M-1175 380550 159由 图6和 表2可 知,椰 壳 活 性 炭 粒 径 越 大,过 滤 后胺 液 的 颜 色 越 清 亮,浊 度 越 低,表 明 使 用 大 粒 径 活 性 炭过 滤 胺 液 不 易 造 成 胺 液 的 二 次 污 染。煤 质 活 性 炭(M-930、M-1000和M-1175)和 粒 径 较 小 的 椰壳 活 性 炭(Y-800-2)过 滤 后 胺 液 浊 度 均 大 于100FTU,应 用 于 净 化 装 置 时 堵 塞 下 游 管 线 风 险 较 大。2
39、 2高 春 华 等 MDEA中 烃 类 杂 质 脱 除 实 验 及 过 滤 系 统 优 化 2023 因 此,该 净 化 装 置 胺 液 过 滤 系 统 活 性 炭 不 宜 选 用 煤 质活 性 炭 和 颗 粒 过 小 的 椰 壳 活 性 炭(Y-800-2)。3.2 过 滤 后 油 分 脱 除 情 况不 同 材 质 活 性 炭 的 对 比 分 析 见 图7。由 图7可知,椰 壳 活 性 炭 油 分 脱 除 率 大 于 煤 质 活 性 炭。研 究 表明,活 性 炭 比 表 面 积 越 大,油 分 脱 除 效 果 越 好 12。而椰 壳 具 有 特 殊 的 组 织 结 构,且 具 有 致 密 度
40、 高、灰 分 低、机 械 强 度 高 等 优 点,在 制 作 成 活 性 炭 的 过 程 中 有 利 于微 孔 结 构 的 生 成,从 而 具 有 较 大 的 比 表 面 积 12。因此,椰 壳 活 性 炭 在 胺 液 脱 油 过 程 中 更 具 优 势。碘 值 的 影 响 对 于 油 分 脱 除 起 到 关 键 作 用。碘 值 是表 示 有 机 化 合 物 中 不 饱 和 程 度 的 一 种 指 标 13。碘 值越 大,说 明 该 物 质 的 不 饱 和 程 度 越 大,吸 附 有 机 物 的 性能 越 强,因 此,在 粒 径 相 同 的 情 况 下,椰 壳 活 性 炭 的 碘值 越 大,油
41、 分 脱 除 率 越 高。在 相 同 碘 值 的 情 况 下,不 同颗 粒 大 小 的 椰 壳 活 性 炭(Y-800-1和Y-800-2)具有 不 同 的 脱 烃 效 果。具 体 表 现 为 活 性 炭 颗 粒 越 小,其油 分 脱 除 率 越 强。活 性 炭 的 颗 粒 大 小 影 响 活 性 炭 的 比表 面 积,在 相 同 材 质、相 同 孔 隙 率 的 情 况 下,颗 粒 越 小,比 表 面 积 越 大,活 性 炭 的 吸 附 效 果 越 好 14。3.3 过 滤 前、后 胺 液 起、消 泡 情 况发 泡 高 度 指 脱 碳 胺 液 通 气 稳 定 后 的 发 泡 高 度,表征 胺
42、液 发 泡 的 难 易 程 度,发 泡 高 度 越 低,胺 液 越 难 产 生泡 沫。消 泡 时 间 指 停 止 通 气 后,溶 液 泡 沫 消 失 的 时 间,表 征 形 成 泡 沫 的 稳 定 性,消 泡 时 间 越 短,泡 沫 越 不 稳定。发 泡 高 度 越 低,胺 液 越 难 产 生 泡 沫。不 同 胺 液 发泡 高 度 和 消 泡 时 间 对 比 见 表3。由 表3可 知,经 椰 壳活 性 炭 过 滤 后,溶 液 的 发 泡 高 度 和 消 泡 时 间 明 显 下 降。且 随 着 椰 壳 颗 粒 变 小 及 吸 附 碘 值 的 增 大,滤 液 发 泡 趋势 逐 渐 变 小,因 此,
43、在 进 行 活 性 炭 选 型 时,颗 粒 大 小 和碘 值 是 需 要 考 虑 的 关 键 性 因 素。粒 径 过 小 的 活 性 炭(Y-800-2)虽 然 具 有 良 好 的 降 低 发 泡 高 度 和 消 泡 时间 的 性 能,但 在 过 滤 过 程 中,活 性 炭 颗 粒 会 被 带 到 过 滤后 的 胺 液 中,造 成 胺 液 浊 度 升 高(浊 度100FTU),大规 模 应 用 于 胺 液 过 滤 后 存 在 堵 塞 管 线 的 风 险。表3 不 同 胺 液 发 泡 高 度 和 消 泡 时 间 对 比胺 液 类 型活 性 炭粒 径/m活 性 炭碘 值/(mgg-1)发 泡高 度
44、/cm消 泡时 间/s活 性 炭 净 化 前MDEA溶 液16 61活 性 炭 净 化 后MDEA溶 液Y-1207 8301700 1207 11 21Y-1142 380550 1142 9 17Y-800-1 380550 800 10 24Y-800-2 180250 800 9 17M-930 380550 930 10 26M-1000 1000 12 56M-1175 380550 1175 10 433.4 实 验 结 论在 对 脱 硫 胺 液 净 化 滤 料 选 型 的 过 程 中 发 现,颗 粒越 小 的 活 性 炭 越 容 易 脱 落 于 胺 液 中,造 成 胺 液 二
45、次 污染,堵 塞 下 游 管 线 的 风 险 增 加。碘 值 高、颗 粒 小 的 椰 壳活 性 炭 具 有 较 好 的 油 分 脱 除 效 果,过 滤 后 胺 液 发 泡 高度 低,消 泡 时 间 短。通 过 对 活 性 炭 过 滤 后 胺 液 浊 度、油分 脱 除 率 和 发 泡 性 能 评 价 进 行 分 析,从 厂 家 寄 送 的 样品 中 优 选 出3040目(380550m)、碘 值 为1142mg/g的 椰 壳 活 性 炭 作 为 该 装 置 脱 硫 胺 液 脱 除烃 类 杂 质 的 过 滤 器 滤 材。4 M D E A活 性 炭 过 滤 系 统 优 化 设 计现 有 天 然 气
46、 净 化 装 置 的 胺 液 过 滤 系 统 设 计 有2台机 械 过 滤 器、1台 活 性 炭 过 滤 器 对MDEA富 液 进 行 过滤,工 艺 流 程 见 图8。因 活 性 炭 过 滤 器 填 装 的 柱 状 散 堆 煤 质 活 性 炭 强 度低、吸 附 效 果 差 且 活 性 炭 粉 末 带 入 下 游,造 成 设 备 堵 塞及 胺 液 污 染,需 要 进 行 过 滤 工 艺 优 化 设 计,更 换 现 有 的活 性 炭 过 滤 器 15。选 用 椰 壳 滤 芯 式 活 性 炭 过 滤 器,提升 活 性 炭 吸 附 能 力 及 强 度,对 现 有 的 胺 液 过 滤 流 程 进行 优
47、化,将 机 械 过 滤 器 与 活 性 炭 过 滤 器 的 并 联 流 程 改3 2 石 油 与 天 然 气 化 工 第52卷 第5期 CHEMICALENGINEERINGOFOIL&GAS为 串 联 流 程,在 活 性 炭 过 滤 器 下 游 增 加1台 后 置 机 械过 滤 器,以 便 更 好 地 拦 截 活 性 炭 粉 末,工 艺 流 程 见 图9。5 结 论(1)根 据 天 然 气 脱 硫 胺 液 污 染 的 种 类 及 危 害 分析,应 采 取 有 针 对 性 的 溶 液 过 滤 或 净 化 复 活 措 施,以 减少 胺 液 中 各 类 杂 质 对 气 体 脱 硫 系 统 的 影
48、响。其 中,针对 常 见 腐 蚀 产 物 中 的 固 体 悬 浮 物,可 采 用 常 规 机 械 过滤 进 行 脱 除;针 对 胺 液 降 解 产 生 的 热 稳 定 盐,可 采 用 离子 交 换 等 技 术 进 行 净 化;针 对 烃 类 杂 质,采 用 优 质 活 性炭 吸 附 技 术 进 行 脱 除。(2)通 过 对 厂 家 寄 送 的 不 同 种 类 活 性 炭 吸 附 实 验研 究 发 现,颗 粒 越 小 的 活 性 炭 越 易 脱 除 于 胺 液 中,造 成胺 液 二 次 污 染,增 加 下 游 管 道 堵 塞 的 风 险。碘 值 高、颗粒 小 的 椰 壳 活 性 炭 具 有 较
49、好 的 油 分 脱 除 效 果,过 滤 后胺 液 发 泡 高 度 低,消 泡 时 间 短。最 终 从7种 不 同 性 能的 活 性 炭 中 优 选 出3040目(380550m)、碘 值 为1142mg/g的 椰 壳 活 性 炭 滤 芯 作 为 天 然 气 脱 硫 胺 液活 性 炭 过 滤 器 滤 芯 材 料,并 成 功 应 用 于 该 净 化 厂,有 效降 低 了 装 置 发 泡 拦 液 频 次,装 置 运 行 平 稳。参 考 文 献1 杨 超 江.选 择 性 脱 硫 胺 液 配 方 发 泡 特 性 及 消 泡 实 验 研 究D.青岛:中 国 石 油 大 学(华 东),2019.2 朱 雯
50、钊,彭 修 军,何 熨,等.消 泡 剂 在 天 然 气 净 化 厂 的 应 用J.石油 与 天 然 气 化 工,2022,51(1):7-12.3 彭 修 军,余 军,陈 庆 梅,等.气 井 产 出 液 对 脱 硫 溶 液 的 影 响研 究J.石 油 与 天 然 气 化 工,2021,50(5):7-12.4 郭 宏 垚.天 然 气 脱 硫 系 统 胺 液 深 度 净 化 研 究D.西 安:西 北 大 学,2018.5 徐 飞.天 然 气 脱 硫 用 吸 收 剂MDEA 溶 液 起 泡 成 因 及 机 理 研 究D.大 庆:东 北 石 油 大 学,2014.6 张 国 君.天 然 气 脱 碳
