MEDA溶液發(fā)泡原因和消泡方法研究

郭德杰 杜留娟(內(nèi)蒙古恒坤化工有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 016217)

MEDA溶液發(fā)泡原因和消泡方法研究

郭德杰 杜留娟(內(nèi)蒙古恒坤化工有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 016217)

引起MEDA溶液發(fā)泡的因素有很多，例如表面活性劑和醇胺溶液的降解產(chǎn)物等都會(huì)導(dǎo)致MDEA溶液發(fā)泡。溶液發(fā)泡會(huì)使溶液的化學(xué)成分發(fā)生改變，帶來(lái)一系列問(wèn)題，常見(jiàn)的有二氧化碳超標(biāo)、脫碳裝置出現(xiàn)壓降波動(dòng)等，給工廠造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。本文在分析溶液發(fā)泡影響因素的基礎(chǔ)上，提出了一些消泡方法和預(yù)防溶液發(fā)泡的措施，以供參考。

MDEA溶液；發(fā)泡原因；消泡方法；預(yù)防措施

甲基二乙醇胺（MDEA）是天然氣凈化脫碳過(guò)程中常用的脫碳溶劑，它的比熱容低，并且可以吸收二氧化碳?xì)怏w，被廣泛應(yīng)用在工廠天然氣的生產(chǎn)中。但是MDEA溶液經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象，導(dǎo)致脫碳裝置無(wú)法正常運(yùn)行，不僅嚴(yán)重影響到脫碳效果，而且造成不小的經(jīng)濟(jì)損失。所以本文研究了MDEA溶液的發(fā)泡機(jī)制，并提出了一些預(yù)防措施，以保障脫碳環(huán)節(jié)安全、平穩(wěn)地運(yùn)行。

1 溶液發(fā)泡的判斷及測(cè)試

MDEA溶液在凈化含二氧化碳天然氣的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，一般情況下，這些氣泡遇到空氣會(huì)迅速破裂，不會(huì)對(duì)脫碳裝置造成影響。當(dāng)脫碳裝置運(yùn)行時(shí)，如果塔內(nèi)出現(xiàn)大量氣泡密集并且長(zhǎng)時(shí)間不破裂的情況，就可以認(rèn)定MDEA溶液發(fā)泡了。溶液發(fā)泡之后，在氣流的作用下，氣泡被帶入到上一層的塔板，引起塔內(nèi)液面變化，導(dǎo)致塔內(nèi)壓強(qiáng)增大、閃蒸氣現(xiàn)象明顯。除了根據(jù)脫碳裝置的液壓、壓差、閃蒸氣含量以及酸氣量來(lái)判斷MDEA溶液是否發(fā)泡之外，還可以直接取一定的MDEA溶液樣品做測(cè)試，觀察其成分組成是否發(fā)生變化，具體判斷標(biāo)準(zhǔn)要參照《配方型選擇性脫硫溶劑》中的發(fā)泡測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

2 影響MDEA脫碳溶液發(fā)泡的因素

2.1 固體顆粒

溶液中固體顆粒主要有以下幾種:管線上的鋼渣和碳鋼設(shè)備的腐蝕產(chǎn)物Fes、Fe(oH)3等；用于過(guò)濾的活性炭在使用中逐漸粉化變細(xì)，夾帶人溶液中；原料氣中夾帶的催化劑粉末和管道粉塵;泵填料粉末;加入的化工物料(如軟水)中的不溶性雜質(zhì)。這些固體顆粒聚集在氣泡的液膜中，增加了表面粘度和液膜中液體流動(dòng)的阻力，減緩液膜的排液，從而增加了氣泡的穩(wěn)定性，其中FeS顆粒對(duì)泡沫性能的影響最大。

2.2 表面活性劑

表面活性劑物質(zhì)容易引起MDEA溶液發(fā)泡，常見(jiàn)的表面活性劑有緩蝕劑、潤(rùn)滑劑等。表面活性劑影響MDEA溶液發(fā)泡的原理是：表面活性劑分子在液膜表面有序排列，其分子組成中的親水基團(tuán)不斷吸引液膜中的液體部分，導(dǎo)致液膜粘性增大減少液體的流失；其中的親油基團(tuán)可以有效防止液體蒸發(fā)，二者同時(shí)作用，可以保持氣泡處于較穩(wěn)定、不易破裂的狀態(tài)。

2.3 MDEA溶液的降解產(chǎn)物

在正常操作情況下，MDEA溶液在凈化天然氣的過(guò)程中的變質(zhì)速度是非常低的，但是如果使用不當(dāng)，會(huì)引起降解反應(yīng)高速進(jìn)行。再生過(guò)程中溫度升高，與氧氣接觸面增大，加快降解反應(yīng)。降解產(chǎn)物是不能再生的，隨著凈化反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，降解產(chǎn)物不斷積累，導(dǎo)致MDEA溶液發(fā)泡情況越來(lái)越嚴(yán)重。

2.4 操作波動(dòng)大

當(dāng)系統(tǒng)加減量過(guò)快、系統(tǒng)操作壓力波動(dòng)較大或再生塔再沸器外供熱量過(guò)大時(shí)，會(huì)造成氣液接觸速度太快，胺液攪動(dòng)過(guò)分劇烈，引起溶液發(fā)泡。此外，消泡劑加人不當(dāng)?shù)纫部赡芤鹑芤喊l(fā)泡。

3MDEA溶液的消泡機(jī)理

消泡劑可以有效降低表面張力并在氣液界面上充分鋪展開(kāi)，降低表面彈性和粘度。消泡劑分子具有易鋪展、易吸附的特點(diǎn)，從而形成強(qiáng)度較小的表面膜。消泡劑分子在鋪展過(guò)程中，可以有效降低氣泡的液膜厚度，破壞氣泡的穩(wěn)定性，從而引發(fā)氣泡的破裂。要使消泡劑在泡沫液膜上鋪展或插入液膜內(nèi)成為熱力學(xué)自發(fā)過(guò)程，就必須使消泡劑的鋪展系數(shù)S大于零，經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)證明，氣泡劑在消泡劑上的鋪展系數(shù)一定為負(fù)，也就是說(shuō)起泡劑不可能自發(fā)地均勻鋪展在消泡劑表面，因此可以持續(xù)起到消泡作用。常用的消泡劑作用機(jī)制有兩種，一是能夠降低雙分子層液膜表面局部的表面張力從而形成破裂點(diǎn)的破泡劑，二是在氣泡形成之前就抑制其形成的抑泡劑，工業(yè)生產(chǎn)上一般混合使用。常見(jiàn)的消泡劑有：有機(jī)硅消泡劑、酰胺類消泡劑、磷酸酯類消泡劑、鹵化有機(jī)物消泡劑、脂肪酸及脂肪酸酯類消泡劑等。

4 預(yù)防MDEA溶液發(fā)泡的措施

4.1 原料氣凈化

原料氣中含有大量能夠引發(fā)MDEA溶液發(fā)泡的成分，例如含油污水和多種表面活性劑物質(zhì)等，所以原料氣必須經(jīng)過(guò)氣液分離器處理之后才能投放到吸收塔中。在原料氣進(jìn)入之前要先經(jīng)過(guò)水洗過(guò)程，以便除去其中的大部分固體雜質(zhì)和二氧化硫氣體等，然后再除去油類雜質(zhì)，最后是除去小顆粒固體雜質(zhì)。

4.2 加強(qiáng)溶液過(guò)濾

MDEA溶液發(fā)泡主要受進(jìn)入溶液中的雜質(zhì)、溶液自身的熱穩(wěn)定性和降解產(chǎn)物的影響，所以溶液過(guò)濾可以起到除去固體雜質(zhì)、油類雜質(zhì)和降解產(chǎn)物的作用。過(guò)濾分離可以使MDEA溶液保持清潔，從而降低MDEA溶液發(fā)泡的可能性。除了過(guò)濾分離之外，還可以采用機(jī)械過(guò)濾和活性炭過(guò)濾方法。

4.3 增加一套胺液凈化裝置

此裝置主要除去系統(tǒng)中的熱穩(wěn)鹽，從而減少設(shè)備的腐蝕，以及減少束縛胺的增加，減少發(fā)泡頻率，從而提高了脫碳溶液的效率。

5 結(jié)語(yǔ)

MDEA溶液發(fā)泡是影響天然氣脫碳裝置正常運(yùn)行的主要因素，誘發(fā)溶液發(fā)泡的因素非常多，到目前為止，尚未研發(fā)出能夠快速解決所有裝置發(fā)泡問(wèn)題的工業(yè)技術(shù)。隨著科技的進(jìn)步，相信在不久的以后，可以找到一種簡(jiǎn)便有效的方法用來(lái)治理發(fā)泡問(wèn)題。對(duì)于當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，所要做的就是加強(qiáng)對(duì)MDEA溶液的清潔過(guò)濾工作，合理借助消泡劑降低發(fā)泡造成的影響，實(shí)現(xiàn)利益最大化。

[1]杜青林.淺議MDEA脫碳溶液發(fā)泡的原因及控制措施[J].當(dāng)代化工研究,2017(4):131-133.

[2]周浪.天然氣凈化廠脫碳溶液MDEA的發(fā)泡與預(yù)防淺談[J].工業(yè),2016(12):00271-00271.

[3]宋桂琴.MDEA溶液發(fā)泡攔液對(duì)脫碳裝置的影響與預(yù)防措施[J].中國(guó)化工貿(mào)易,2015(11).

姓名:郭德杰（1985-），性別:男，民族：漢，籍貫:山東省新泰市，學(xué)歷：本科，研究方向：化工。