高含硫天然气用脱硫剂MDEA溶液发泡原因研究

发布时间：2020-11-11 00:09

　　 天然气作为清洁能源,在我国能源结构中所占比例日日益增加。而我国高含硫天然气资源巨大,因此,国内的高含硫天然气开采与净化处理技术也得到了迅速发展。甲基二乙醇胺(MDEA)具有腐蚀性小、稳定性高、反应热低以及在CO2/H2S的混合气流中能够高选择性吸收并脱除H2S等优点,而广泛应用于天然气脱硫工艺。但在高含硫、含碳条件下,溶液极易受到污染而导致发泡现象严重,从而出现溶液损失严重、管线腐蚀泄漏、烃产量下降以及操作参数波动大等一系列问题。目前,该问题已成为净化厂存在的重大问题之一。针对中原油田普光净化厂MDEA循环溶液污染物组分分析,结合原料气、补给水、纯MDEA原料组分分析以及MDEA-O2/CO2的室内模拟降解实验,总结出循环溶液中污染物种类及来源。实验结果表明:F-、Cl-、Br-、SO42-、Na+、Ca2+、K+、Mg2+、Sr2+主要由地层水带入,Ca2+、K+、Na+、Cl-、SO42-也有部分来自于纯MDEA原料,还有极少量的Ca2+、F-、Cl-、SO42-是随配液水直接进入脱硫溶液中;Fe3+/Fe2+主要是由于系统腐蚀产生;CH3COO-、HCOO-、N,N-二羟乙基甘氨酸(Bicine)、三乙醇胺(TEA)、乙二醇(EG)、二甲基乙醇胺(DMEA)、二乙醇胺(DEA)、1-羟乙基-4-甲基哌嗪(HMP)等均是由于MDEA溶液自身降解产生,也有部分HCOO-、二乙氨基乙醇等是由纯MDEA原料带入。固体悬浮颗粒主要由设备、管线等的腐蚀产生,大多以FeS的形式存在。此外,固体悬浮物中还有MDEA、烷醇胺硫酸酯、酰胺类、胺类、脂肪醚类、聚脲等化合物。分别以起泡高度和消泡时间为指标来考察溶液的起泡能力和泡沫稳定性。在单因素的发泡实验中发现,F-、CH3COO-、C2O42-、S2O32-等阴离子浓度对溶液起泡能力和泡沫稳定性起到了微弱的抑制作用;Ca2+、Fe2+、Mg2+、Sr2+离子,活性炭、FeS、固体悬浮物颗粒,Bicine、TEA、EG、DMEA、HMP等有机降解产物都会加剧溶液的发泡现象。通过灰色关联法对MDEA发泡正交实验分析,结果表明,对MDEA溶液起泡能力影响由大到小依次为:Fe2+、TEA、Bicine、Ca2+、DEA、Mg2+、DMEA、正十二烷、EG、Sr2+、活性炭、FeS;各因素对MDEA溶液泡沫稳定性的关联程度由大到小依次为:Bicine、Fe2+、TEA、Ca2+、DEA、HMP、正十二烷、Mg2+、DMEA、EG、活性炭、Sr2+、FeS。根据单因素及多因素实验结果,最终得出MDEA溶液发泡的主要诱因,并进一步为溶液发泡现象的防控提供了理论依据。
【学位单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TE644;O647.33
【部分图文】：

１２２塔、１４１塔、１４２塔、１３２塔、１６１塔以及１６２塔）。新鲜的ＭＤＥＡ溶液为无色粘稠状液??体，变质后的溶液颜色会随变质程度加重而加深。净化厂现场使用的ＭＤＥＡ溶液随变质??程度而呈现不同的亮黄色，并伴随着强烈的臭鸡蛋味和刺激性氨味，表观如图２－１所示。??对ＭＤＥＡ溶液中无机离子进行分析，１４２塔的阴离子色谱图见图２－２，现场使用的ＭＤＥＡ??溶液中阴离子分析结果见表２－５。??图２－１净化厂现场使用的ＭＤＥＡ溶液??４０－Ｉ???■?ｃｒ??３５－?，??８??■?Ｕ??３０－??ｓ?．??Ｏ??ｄ．?２５－??一?ＳＣＮ＂??龄?２０＿?§??■ｔｆ?％??＂?ｕ??１５?■?Ｆ－?（１?Ｂｒ－?ＳＯ＾Ｃ２〇＾Ｓ２〇＾???八丨?Ｉ??ａ????八?八?／??????１０?－ｊ?ｉ?ｉ?１?ｉ?１?ｉ?１?Ｉ?１?ｌ?１?Ｉ?１?Ｉ?１??０?５?１０?１５?２０?２５?３０?３５?４０??时间／ｍｉｎ??图２－２净化厂１４２塔ＭＤＥＡ溶液的阴离子离子色谱图??１４??

?单位：ｍｇ／Ｌ??结合图２－１、２－２以及表２－５ＭＤＥＡ溶液中盐类离子分析结果可知，ＭＤＥＡ贫液中除含??有０．０７？１．９１?ｍｇ／Ｌ的Ｓｒ２＋、０．０７？０．４?ｍｇ／Ｌ的Ｆｅ２＋／３＋、０．０２￣１０?ｍｇ／Ｌ的Ｃａ２＋、０．０８？２４４?ｍｇ／Ｌ??的Ｍｇ２＋、２５．１?？９４．４?ｍｇ／Ｌ的Ｆ＿，还含有?１１３．５？３３０．３?ｍｇ／Ｌ的Ｋ＋、８２．４？２８４８．６?ｍｇ／Ｌ的Ｎａ＋、??１１１．０？１１６．５?ｍｇ／Ｌ?的?Ｂｒ－、１３４．４？６２１．５?ｍｇ／Ｌ?的?ＳＯ４２－、１３３．９？４００．７?ｍｇ／Ｌ?的?Ｃ２〇４２、??１２７．１？１５０．１?ｍｇ／Ｌ?的?Ｓ２０３２－以及?３７６．２？１５３４．２?ｍｇ／Ｌ?的（Ｘ、９７．９？３６７６．８?ｍｇ／Ｌ?的?ＳＣＮ－、??１１２０＿４？２５７７．２?ｍｇ／Ｌ的ＣＨ３Ｃ００－、１０２４．２？１４５３．９?ｍｇ／Ｌ的ＨＣＯＣＴ。ＭＤＥＡ水溶液在循环使??用过程中，不可避免的会与原料天然气中一些杂质（如ｃｏ２、ｓ〇２、ｈ２ｓ、ｃｏｓ、〇２、ｃｓ２）??反应，生成一些在加热条件下不能得到再生的离子型胺盐，这些盐类被称为热稳定性盐??（ＨＳＳ）。ＨＳＳ—部分是由于ＭＤＥＡ的乙醇基团被氧化后产生的有机酸，比如ＣＨ３Ｃ０ＣＴ、??ＨＣＯＣＴ、Ｃ２０严等；另一部分是硫化氢被氧化成硫元素后，在加热的条件下与醇胺反应??后的产物，比如Ｓ２０３２—、Ｓ〇４２＼?ＳＣＮ—等。而溶液中较高的ＣＨ３Ｃ〇０＼?ＨＣ００—等离子浓度??足以表明现场使用的ＭＤＥＡ溶液降解程度严重。??２．３．２?ＭＤＥＡ溶液中有机组分分析??为了明确现场使用的ＭＤＥＡ溶液中有机物成分及含量

３３６６?Ｏ－Ｈ，?Ｎ－Ｈ?１１１７?ＳＯ??２９３７?－ＣＨ２，?－ＣＨ３?１０９６?Ｃ－Ｏ－Ｃ??１６２８?Ｃ＝０，?Ｎ－Ｈ?６５６?－ＮＨ２，?Ｃ－Ｓ??１４２９?－ＣＨ２，?－ＣＨ３?７０３?－ＮＨ２，?Ｃ－Ｓ??表２－９中可以看出，在ＭＤＥＡ溶液中固体悬浮物红外吸收中有８个较为明显的吸收峰。??波数为３３６６?ｃｎｆ１的吸收峰是胺和酰胺的Ｎ－Ｈ键伸缩振动或－ＯＨ中的０－Ｈ键伸缩振动，??波数为１６２８?ｃｎＴ１处的吸收峰，可能为Ｃ＝０的伸缩振动或Ｎ－Ｈ键的弯曲振动；波数在２９３７??ｍ＇?１４２９ＣＨＴ１处的吸收峰为－ＣＨ２，?－ＣＨ３；在波数为１０９６ＣＨＴ１处出现的强度较弱的吸收??，可能是脂肪醚Ｃ－０－Ｃ不对称伸缩振动峰，波数为６５６?ｃｍ＇?７０３?ｃｎＴ１处出现的一个吸??峰，可能是－ＮＨ２，?Ｃ－Ｓ。表２－９所示的官能团归属，并结合红外标准谱库，可以初步判??固体悬浮物中可能有ＭＤＥＡ、烷醇胺硫酸酯、酰胺类、胺类、脂肪醚类、聚脲等化合??，而这些化合物大部分应该是ＭＤＥＡ或ＤＥＡ及其降解产物，也有一部分可能是一些上??添加剂。??３）颗粒粒度分析??为考察ＭＤＥＡ溶液中固体颗粒粒度分布，使用激光粒度仪对其分析，其结果如图２－４??示。??１０?—?■?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１１１１１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１１１１１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１１１１１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１１１１１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１１１１１１?＿??
【参考文献】

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本文编号：2878492