胺液凈化設(shè)施安全運(yùn)行評(píng)價(jià)

陳朋飛，鄭學(xué)勤，黃 暉，程宗昶，李 權(quán)

（1.山東壽光魯清石化有限公司，山東 濰坊 262714；2.杭州浙源環(huán)境科技有限公司，浙江 杭州 321100）

熱穩(wěn)態(tài)鹽（HSS）是胺液中陽離子與雜質(zhì)陰離子結(jié)合形成的雜鹽，在再生條件下無法分解再生釋放出醇胺。熱穩(wěn)態(tài)鹽主要包括陽離子和陰離子，陽離子包括R3NH+，Na+，Ca2+，F(xiàn)e2+等。陰離子種類多而復(fù)雜，來源主要包括原料氣的夾帶、換熱設(shè)施和管線泄漏及MDEA的降解等。熱穩(wěn)態(tài)鹽降低了胺液的有效濃度，使裝置脫硫脫碳效率降低，同時(shí)加劇設(shè)備的腐蝕。

固體顆粒物主要來源于腐蝕產(chǎn)物、焦粉等，固體顆粒物含量增加往往說明設(shè)備腐蝕加劇，易造成換熱設(shè)施、管路、過濾器的堵塞，同時(shí)也會(huì)加劇胺液的發(fā)泡。

1 設(shè)施簡(jiǎn)介

針對(duì)熱穩(wěn)態(tài)鹽和固體顆粒物，文中所述的胺液凈化設(shè)施有：3級(jí)過濾設(shè)施，扁平床離子交換設(shè)施，電滲析脫鹽設(shè)施。

（1）3級(jí)過濾設(shè)施。主要目的為去除胺液中的固體顆粒物，核心裝置為2級(jí)微孔折疊過濾設(shè)施，中間配備1級(jí)活性炭過濾設(shè)施。設(shè)施帶壓運(yùn)行，利用貧液的初始?jí)毫Γ樞蜻M(jìn)入3級(jí)過濾設(shè)施，其設(shè)計(jì)壓力通常不大于1.6 MPa，設(shè)施廢水排放主要來源于清洗廢水，固廢主要來源于折疊濾芯和活性炭廢料。

（2）扁平床離子交換設(shè)施。主要目的為去除胺液中胺液與陰離子雜質(zhì)結(jié)合形成的熱穩(wěn)態(tài)鹽，核心裝置為扁平床，內(nèi)裝胺液凈化專用樹脂，樹脂內(nèi)的OH-與胺液中的陰離子置換，從而實(shí)現(xiàn)脫鹽目的。設(shè)施為帶壓運(yùn)行，設(shè)計(jì)壓力1.6 MPa，需用堿再生。設(shè)施廢液主要為含堿廢水，主要成分為NaOH，熱穩(wěn)態(tài)鹽及少量胺液，固廢主要來源于折疊保安濾芯及失效樹脂。

（3）電滲析脫鹽設(shè)施。主要目的為去除胺液中的其他陽離子物質(zhì)與陰離子雜質(zhì)結(jié)合形成的雜鹽，核心裝置為離子交換膜，在電場(chǎng)的作用下，實(shí)現(xiàn)陰陽離子的定向遷移脫除，設(shè)施廢液主要為含鹽廢水，并含有少量胺液，固廢主要來源于折疊保安濾芯及失效離子交換膜堆。

2 設(shè)施的安全運(yùn)行因素

2.1 胺液的組分

胺液中的組分對(duì)胺液凈化設(shè)施的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、診斷和性能評(píng)價(jià)等方面至關(guān)重要，胺液分析報(bào)告形式多樣，主要涉及固體顆粒物含量、熱穩(wěn)態(tài)鹽、電導(dǎo)率、pH、發(fā)泡高度、消泡時(shí)間、胺液濃度等等。

2.2 胺液的溫度

胺液凈化過程中，設(shè)施運(yùn)行溫度需要控制在45℃以下，過高的溫度會(huì)對(duì)設(shè)施內(nèi)的填料、樹脂和膜造成很大的影響，損害胺液凈化設(shè)施的性能。通常胺液的再生溫度可達(dá)120℃，再生后的貧液需降溫至45℃以下，方可進(jìn)入胺液凈化設(shè)施內(nèi)。

2.3 胺液的流量

胺液凈化設(shè)施運(yùn)行流量建議控制在5～10 m3/h，流量較低時(shí)，處理速度過慢，無法形成流體的切向力，易造成設(shè)施內(nèi)污堵，降低凈化能力；流量過高會(huì)增加運(yùn)行壓力，造成核心零部件的損壞。

2.4 胺液的壓力

胺液初入系統(tǒng)的壓力控制在1.0～1.2 MPa，胺液凈化設(shè)施的設(shè)計(jì)壓力一般不大于1.6 MPa，滿足切向流速、過濾及離子交換需求，每1級(jí)核心裝置的壓降約為0.1 MPa。壓力過低會(huì)造成胺液凈化設(shè)施的通量嚴(yán)重下降，同時(shí)影響胺液的過濾及脫鹽效果。壓力過高會(huì)對(duì)設(shè)施內(nèi)的樹脂或膜造成沖擊，同時(shí)各連接件的密封處會(huì)出現(xiàn)泄漏，嚴(yán)重影響設(shè)施的安全性。

2.5 設(shè)施的材質(zhì)

胺液中主要為堿性溶液，同時(shí)溶液中含有H2S、CO2等酸性物質(zhì)，會(huì)對(duì)碳鋼造成腐蝕，而且設(shè)施在運(yùn)行過程中會(huì)用酸或堿再生，結(jié)合以上情況，設(shè)施中與溶液接觸的管路、機(jī)架、零部件應(yīng)采用304或316不銹鋼制作，確保設(shè)備的強(qiáng)度、耐腐蝕性以及美觀性。

2.6 設(shè)施的過濾精度

由于胺液中會(huì)產(chǎn)生或帶入固體顆粒物，固體顆粒物的累積會(huì)污堵胺液凈化設(shè)施，影響設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，建議設(shè)施的保安濾芯精度需設(shè)計(jì)至1 μm，同時(shí)采用大通量的濾芯，提高濾芯納污容量，減少濾芯更換頻率。

2.7 設(shè)施的脫鹽/過濾速率

通常，胺液系統(tǒng)熱穩(wěn)態(tài)鹽的生成速率為（2%～5%）/a，甚至更高。胺液凈化設(shè)施隨著運(yùn)行時(shí)間增加，樹脂或膜的性能會(huì)逐漸下降，除鹽速率會(huì)隨之降低，為實(shí)現(xiàn)熱穩(wěn)態(tài)鹽的有效去除，胺液凈化設(shè)施的除鹽能力至少要為鹽生成速率的2倍。

2.8 其它因素

除上述安全因素外，胺液凈化設(shè)施安全運(yùn)行還需評(píng)價(jià)設(shè)施所處的環(huán)境溫度、濕度、震動(dòng)、防爆等因素。

3 設(shè)施公用工程的保證

公用工程的穩(wěn)定提供，是保證胺液凈化設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)條件，主要涉及水，電，氣3大類。通常胺液凈化設(shè)施所需公用工程見表1。

表1 胺液凈化設(shè)施所需公用工程

3.1 除鹽水的保證

除鹽水為胺液凈化設(shè)施工藝用水，參與設(shè)施的運(yùn)行，對(duì)設(shè)施自動(dòng)運(yùn)行至關(guān)重要，涉及設(shè)施的清洗、再生、沖洗以及胺液的回收。除鹽水為帶壓進(jìn)入胺液凈化設(shè)施，所連接管路需采用耐腐蝕的材質(zhì)，同時(shí)需確保進(jìn)入設(shè)施內(nèi)的除鹽水水質(zhì)滿足要求。設(shè)施會(huì)對(duì)除鹽水的壓力和流量實(shí)施監(jiān)控，當(dāng)無法滿足設(shè)施的設(shè)計(jì)條件時(shí)，設(shè)施無法開啟。

3.2 冷卻水的保證

當(dāng)進(jìn)入設(shè)施的胺液溫度超上限時(shí)，需要冷卻水對(duì)胺液進(jìn)行換熱降溫，此時(shí)冷卻水會(huì)介入工藝流程，通過換熱的形式將胺液的溫度降低至合理值，并對(duì)設(shè)施的關(guān)鍵部位進(jìn)行降溫處理，確保設(shè)備的安全性。

3.3 自來水的保證

自來水主要用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施的清洗、人員的清潔，同時(shí)當(dāng)出現(xiàn)泄漏或人員誤碰危險(xiǎn)溶液時(shí)，通過自來水可及時(shí)清洗，因此自來水是設(shè)施安全運(yùn)行的保障用水。

3.4 儀表氣和氮?dú)?/h3>

儀表氣和氮?dú)鉃樵O(shè)施的控制用氣和工藝用氣，儀表氣參與設(shè)施的控制，控制閥門的啟閉。氮?dú)鉃楣に囉脷猓Ｗo(hù)胺液不受空氣污染和氧化。

3.5 電的保證

胺液凈化設(shè)施所處環(huán)境一般為防爆II區(qū)，所用電氣需滿足防爆標(biāo)準(zhǔn)（EXd II BT4），確保進(jìn)線為三相五線制（TN-S）。

4 設(shè)施日常運(yùn)行管理及維護(hù)

4.1 運(yùn)行數(shù)據(jù)的記錄及分析

與系統(tǒng)有關(guān)的資料都必須收集、記錄、建檔，以便追蹤設(shè)施的性能，運(yùn)行數(shù)據(jù)也是發(fā)現(xiàn)并排除故障的依據(jù)。主要數(shù)據(jù)有：胺液溫度、胺液及廢水電導(dǎo)率、胺液進(jìn)口壓力、各級(jí)過濾器出入口壓力、各級(jí)裝置出入口壓力、設(shè)施處理流量、除鹽水用量、廢水排放量、再生劑用量。

4.2 實(shí)時(shí)參數(shù)優(yōu)化

在實(shí)際運(yùn)行過程中，初始設(shè)計(jì)的參數(shù)會(huì)有一定的變化，設(shè)施必須作一些參數(shù)調(diào)整。涉及調(diào)整的參數(shù)和注意細(xì)節(jié)主要有5個(gè)方面。

（1）處理量，處理量需要控制在50 m3/d以內(nèi)；

（2）系統(tǒng)壓力，系統(tǒng)壓力不得超過1.6 MPa；

（3）報(bào)警溫控，溫控不得超過45℃；

（4）再生頻率，再生頻率不得超過4次/h；

（5）除鹽水用量外，用量需控制在每周期不大于2 m3。

4.3 物料保存

設(shè)施運(yùn)行過程中，因?yàn)樾枰亓粑廴疚铮瑒?shì)必會(huì)產(chǎn)生固廢物，產(chǎn)生的固廢物需密封保存。設(shè)施外存放的樹脂或離子交換膜，需要注入抑菌保護(hù)液，并定期檢查和更換保護(hù)液，在停機(jī)保護(hù)期間，設(shè)施內(nèi)也需注入保護(hù)液，室外部分注入防凍液。

4.4 設(shè)施運(yùn)行期間注意事項(xiàng)

（1）盡量減少設(shè)施的啟停次數(shù)，減少胺液對(duì)設(shè)施的機(jī)械應(yīng)力；

（2）設(shè)施停運(yùn)時(shí)，需要用除鹽水對(duì)設(shè)施進(jìn)行沖洗，直至設(shè)施出水電導(dǎo)接近除鹽水電導(dǎo)；

（3）設(shè)施停運(yùn)后，需要關(guān)閉各個(gè)與外部連接的閥門；

（4）運(yùn)行壓力需要小于設(shè)施的設(shè)計(jì)最高容許壓力；

（5）設(shè)施各個(gè)裝置的壓降不得大于0.5 MPa，需要定期更換濾芯，濾料；

（6）設(shè)施運(yùn)行過程中若出現(xiàn)滴漏等現(xiàn)象，需要及時(shí)更換密封填料；

（7）設(shè)施為24 h全自動(dòng)運(yùn)行，人員需要定時(shí)巡檢，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題；

（8）若設(shè)施短時(shí)停運(yùn)，建議24 h沖洗設(shè)施1次，確保設(shè)施內(nèi)不被微生物污染。

5 結(jié)束語

為保障安全生產(chǎn)，必須從預(yù)防事故出發(fā)，預(yù)先對(duì)胺液凈化設(shè)施系統(tǒng)各階段的安全性進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測(cè)和評(píng)估，防止或減少在安全上的欠債并加強(qiáng)安全的投入。文中對(duì)胺液凈化設(shè)施安全評(píng)價(jià)從設(shè)施安全運(yùn)行因素，公用工程保證，日常運(yùn)行管理維護(hù)3個(gè)方面出發(fā)，對(duì)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的損失和影響安全的因素進(jìn)行解析和評(píng)價(jià)，以便參與運(yùn)行的人員采取有效手段達(dá)到胺液凈化設(shè)施長期安全運(yùn)行的目的。