浅谈醇胺法天然气脱硫装置几种溶液补充方式的比较
侯光远
摘要：本文结合天然气净化装置脱硫系统总结概括了MDEA溶液脱硫装置主要的溶液补充方式及其优缺点。对脱硫系统补充溶液，要考虑到杂质较多的高H2S含量的冷溶液进入系统后可能对再生塔的温度和进入吸收塔贫液质量等装置运行状态造成的影响，根据溶液注入位置确定合理的补充速度，保证贫液的再生质量和整个系统的平稳运行。
关键词：醇胺法；天然气脱硫装置
使用MDEA溶液循环法脱除原料天然气中几乎所有的H2S和大部分的C02是目前国内主流的含硫天然气净化方式。随着日常生产操作的进行脱硫装置系统中的溶液会逐渐损耗，为维持系统正常的循环量与控制液位，需要不定期向系统中补充溶液。
1脱硫系统溶液损失原因
综合而言，脱硫系统溶液损失的原因主要有以下几点：
①吸收塔发泡拦液等异常状况造成的溶液带出损失；
②溶液过滤器清洗时对过滤器内溶液进行置换回收造成的系统溶液量减少；
③玻板等仪表进行调校清洗时排液造成系统溶液量减少；
④装置各处泄漏造成的溶液损失；
⑤系统长期运行造成部分溶液变质失效，从而使系统总有效溶液量减少。
2溶液补充的方法
一般而言，脱硫装置设计使MDEA溶液在低温高压条件下吸收酸性气体后经过中压容器闪蒸出所溶解的CH4等可燃气体，然后进入再生塔在高温低压条件下进行解吸再生。若将溶液补充至高压或中压段对设备功率和管线的压力等级要求较高且潜在风险较大，因而目前重庆天然气净化总厂各分厂主要的溶液补充办法是利用溶液补充泵将低位罐中的溶液打入溶液循环系统的低压段（即闪蒸罐液位调节阀后至溶液循环泵或再生塔底泵的入口处），而低位罐中的溶液可能来自系统溶液回收管线、溶液储罐或现场配制。
3几种主要的溶液补充方式
溶液补充方式的区别主要集中在所补充的溶液被注入系统的位置。图1中列举了目前国内同类型装置所采用的几种补充溶液注入位置。
图1中，方式1溶液注入位置是注入酸水回流管线（调节阀后），方式2是注入塔中部某层塔盘上，方式3是注入到再生塔锅底，方式4是注入到贫液出塔管线，方式5是注入到半贫液进重沸器管线
4几种溶液补充方式的优缺点比较
4.1补充溶液对系统造成影响的原因
低位罐中的溶液可能已经被密闭储存了相当长的时间，且溶液可能来自系统各处，一般补充溶液中的H2s含量较高，且温度均低于循环系统中溶液的温度。补充溶液的加入会降低加料口附近系统温度并增加溶液中的H2S含量。并且由于溶液补充泵吸入口安装在低位罐的下部，可能在补充溶液的同时将低位罐底的杂质带入系统。
4.2几种溶液补充方式的比较
补充溶液被注入酸水回流管线后，由塔顶进入再生塔，和富液一起经历蒸汽气提解吸的过程，可以除去补充溶液中的HzS，有效保证贫液的再生质量。但这种方法将改变再生塔的汽液比，因而为维持合适的塔顶温度和合格的贫液再生质量，需要增加重沸器进蒸汽量。从而导致塔底重沸器的换热能力限制了溶液加入的速度。并且，由于补充溶液管线的接入点一般是在酸气分液罐液位调节阀后，存在一定的安全隐患，如果补充泵抽空或因故突然停运可能引起酸水和酸气反串回低位罐。
溶液补入再生塔中部的方式，可以获得较大的加料速度，但大量冷溶液在二次蒸汽入塔口上方进入再生塔，会造成再生塔中下部温度下降较多，重沸器要随之进行调整，二者直接影响了进入塔上方的二次蒸汽量，从而对酸气量造成影响，可能导致下游硫磺回收装置发生波动。并且溶液由塔的中上部加入再生塔，可能会使低位罐中的杂质沉积分布在各层塔盘上，降低塔盘的通过能力。
直接将溶液补入再生塔锅底或贫液出塔管线，同样可以在短时间内对系统大量补充溶液。这两种方法在装置开产进溶液过程中或在装置运行期间再生塔液位偏低时对防止底泵或溶液循环泵抽空作用尤其明显。但在相同情况下，补充至再生塔锅底的办法更加合理。原因有三：首先，少量的溶液进入再生塔锅底与大量热贫液混和，可以解吸出溶液中所含有的H2S，而溶液直接加入贫液出塔管线则无法进行气体解吸，影响进入吸收塔的贫液质量，导致产品气H2S含量升高。其次，如果低位罐中的杂质随溶液进入系统，则当补充溶液进入锅底时，部分杂质可以缓慢沉积在锅底，而补充溶液直接进入贫液出塔管线时，可能造成溶液循环泵或再生塔底泵的进口端粗滤器快速堵塞。第三，冷溶液加入含有大量热贫液的锅底，对出塔贫液的温度影响较小，而加入出塔贫液管线，则会直接降低与富液换热的贫液温度，从而导致进入再生塔的富液温度下降，进而造成系统温度、蒸汽用量等工艺状态参数的较大波动。
最后一种方法是将补充溶液注入重沸器半贫液入口管线内。通过这种方式，溶液经过重沸器加热后再进入再生塔，可以获得极好的解吸效果，并且对再生塔的温度影响较小。但这种方法直接降低了进入重沸器的半贫液的温度，为维持所需要的连续二次蒸汽量，必需在短时间内增加重沸器的进蒸汽量。因而出于对系统平稳操作的角度考虑，要从开始补充溶液时就控制好溶液的流量。
5结论
几种溶液补充方式都有各自的优势与缺陷，对于一套脱硫装置而言，重要的是根据自身的循环量和平均溶液补充量来选择合适的溶液补充方式。在溶液补充期间要尤其注意系统可能出现的波动，尽量控制溶液补充的速度，不要对系统造成过大冲击。
