CN103693777B - 一种胺液的净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种胺液的净化方法，涉及以分离机械装置为特征的处理液体的分离方法，是一种基于泡沫分离的胺液净化方法，利用现有的用于胺液净化的机械过滤、活性炭吸附和离子交换装置，在上述装置之前添加泡沫分离器，用于除去引起胺液发泡的表面活性物质，从而延长后续机械过滤的清洗周期，活性炭吸附的更换周期，离子交换装置的再生周期，克服了现有单纯机械过滤方法净化胺液的质量差、设备利用周期短和生产成本高的缺点，也克服了现有膜分离方法的价格昂贵和膜污染严重的缺陷。

Description

一种胺液的净化方法

技术领域

本发明的技术方案涉及以分离机械装置为特征的处理液体的分离方法，具体地说是一种胺液的净化方法。

背景技术

目前，现有技术中，胺液净化方法使用最多的一类是以机械过滤为基础，结合活性炭吸附技术或/和离子交换技术。文献“曹生伟,逯敬一,曹爱娟,等.高含硫净化装置胺液系统的运行及优化[J].石油化工自动化,2011,06:54-58.”；“闫昭,黄昌猛,贾浩民,等.天然气净化处理中的胺液综合过滤选用[J].石油化工应用,2012,01:87-91.”；“张莉霞.快速浅层床离子交换技术在胺液净化中的应用[J].广州化工,2010,07:209-211.”；“CN201010584438.0”和“赵文学,金尚君.SSU胺净化新技术在气体脱硫装置上的应用[J].石化技术与应用,2009,02:156-158.”所介绍的都属于这类方法，都存在一个主要问题：表面活性剂没有被除去，这是胺液中造成胺液发泡的最根本原因，并且机械过滤、活性炭和离子交换技术会将胺液中的消泡剂和缓蚀剂等截留下来，一方面降低机械过滤的效果，缩短了机械过滤的清洗周期和活性炭的更换周期，增加成本，另一方面会造成消泡剂等含量下降，系统会向胺液中继续加入消泡剂等添加剂以保证胺液质量，而消泡剂等本身也是表面活性剂，其浓度达到一定时也会加重胺液发泡问题，再一方面，直接将过滤后胺液通入树脂中会造成胺液污染，其中的游离有机酸、重烃，胶体等物质会污染树脂。

现有技术中，另一类胺液净化方法是利用离子交换技术去除胺液中热稳盐。“王秀珍.离子交换技术脱除胺液中硫酸根——劣化胺液净化侧线试验[J].炼油技术与工程,2011,05:15-17.”；“兰敏,高云峰.胺液净化技术在气体脱硫装置的应用[J].化学工业与工程技术,2012,04:53-56.”和“CN 200410053470.0”所介绍的都属于这类方法，其存在的缺陷与上述的方法基本一样。

现有技术中，再一类胺液净化方法是膜分离方法。CN 201020272514.X公开了膜法脱除脱硫胺液中的热稳定盐装置。目前膜分离方法的主要问题是价格昂贵，膜易污染等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种胺液的净化方法，是一种基于泡沫分离的胺液净化方法，利用现有的用于胺液净化的机械过滤、活性炭吸附和离子交换装置，在上述装置之前添加泡沫分离器，用于除去引起胺液发泡的表面活性物质，从而延长后续机械过滤的清洗周期，活性炭吸附的更换周期，离子交换装置的再生周期，克服了现有单纯机械过滤方法净化胺液的质量差、设备利用周期短和生产成本高的缺点，也克服了现有膜分离方法的价格昂贵和膜污染严重的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种胺液的净化方法，其步骤是：

A.所用装置

胺液的净化方法所用的装置包括待处理胺液槽、泡沫分离器、机械过滤器、活性炭吸附器、阴离子交换器和碱液槽，其中泡沫分离器是加有保温层的气体自循环式泡沫分离器，机械过滤器为芯式过滤器，活性炭吸附器为固定床活性炭吸附槽，阴离子交换器为固定床阴离子交换器，通过阀门、泵和管道将待处理胺液槽、泡沫分离器、机械过滤器、活性炭吸附器、阴离子交换器和碱液槽顺序连接构成胺液的净化方法工艺流程中所用的装置；

B.工艺流程

第一步，待处理胺液的情况

待处理胺液槽中的待处理胺液有两种情况：一种是废胺液，在进行泡沫分离之前需要先向待处理胺液槽中加入0.05～0.15g/L能与热稳盐阴离子结合的氢氧型阳离子型表面活性剂并充分混合，另一种是正在使用中的胺液，在进行泡沫分离之前不需做任何处理，但这两种待处理胺液均都主要含有表面活性剂以及包括重烃、固体悬浮物和热稳盐阴离子的其他杂质；

第二步，泡沫分离

将第一步的待处理胺液槽中的主要含有表面活性剂以及包括重烃、固体悬浮物和热稳盐阴离子的其他杂质的待处理胺液从待处理胺液槽中直接通入A中所述的泡沫分离器，设备运行前向泡沫分离器内充满氮气将该泡沫分离器内空气排净，使泡沫分离器内部压力为0.15MPa、流量范围为3～20m³/h，进行如下的泡沫分离处理：第一阶段是鼓泡分离阶段，通过循环泵，一方面循环胺液，另一方面将该装置中的氮气引入胺液中，进行气液混合，实现鼓泡，使胺液中含有的表面活性剂、重烃、固体悬浮物和热稳盐阴离子吸附于气泡，随气泡上升到达胺液上表面，并形成稳定泡沫层，在此鼓泡分离阶段，将得到的被除去了表面活性物质、重烃、热稳盐和固体悬浮物部分污染物的起泡性很低的胺液送入下一处理设备机械过滤器，同时随着胺液上表面泡沫层中的表面活性剂的含量越来越高，泡沫层的高度也越来越高，直至泡沫与氮气一起被送到第二阶段即破沫阶段，泡沫进入破沫阶段后成为破沫液，破沫液中的泡沫破裂会形成一定高度的废液，通过对废液的循环，让废液通过喷头以较高速率洒向破沫液中的泡沫，从而达到破沫的目的，当废液达到一定高度后，打开废液排出阀，以保持废液液位恒定为基准，以一定流量将废液通入废水处理系统进行处理；

第三步，机械过滤

将经过第一步泡沫分离后的胺液通入机械过滤器，该过滤器中过滤介质采用孔径为5微米的滤芯，以除去胺液中的硫化铁大颗粒固体杂质；

第四步，活性炭吸附

将经过第二步机械过滤后的胺液直接通入固定床活性炭吸附槽中，活性炭选用颗粒型果壳活性炭，在操作压力为0.15MPa下进行活性炭吸附，以进一步除去胺液中的有机酸、重烃和微小悬浮物；

第五步，离子交换

将经过第三步活性炭吸附的胺液通入再生后的装有D301聚苯乙烯大孔阴离子交换树脂的固定床阴离子交换器，经过离子交换，将胺液中的有机和无机热稳盐阴离子除去，最终得到无色或微黄色澄清透明、热稳盐含量<1％、静置表面无浮油和胺含量变化<1％的胺液，上述装有D301聚苯乙烯大孔阴离子交换树脂的固定床阴离子交换器的再生方法是，将碱液槽中的氢氧化钠溶液通入离子交换树脂，再利用去离子水冲洗直至pH为中性，然后再投入使用。

上述一种胺液的净化方法，氢氧型阳离子型表面活性剂是十六烷基三甲基氢氧化铵。

上述一种胺液的净化方法，所涉及的原料通过公知途径获得，所涉及的设备和操作工艺均是本领域的技术人员所熟知的。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的突出的实质性特点和显著进步是：

(1)采用了气体自循环式泡沫分离器，进行泡沫分离处理，除去胺液原料中的表面活性剂，从而将引起胺液发泡的根本原因消除，彻底解决了胺液的发泡问题。

(2)胺液原料中的表面活性剂的除去，解决了机械过滤器和活性炭会去除消泡剂，以至于需继续加入消泡剂以及导致缩短机械过滤器和活性炭的使用周期的缺点，可以取消消泡剂的使用。

(3)在加入阳离子表面活性剂后能够除去胺液原料中的70％以上重烃、20％的热稳盐和80％以上小于5微米的固体悬浮物，提高了后续分离设备的使用效率和利用周期，降低成本。

(4)通过泡沫分离将胺液中小于5微米的微小固体杂质除去，可以降低对机械过滤器的孔径的要求，增大过滤介质的孔径，从而降低过滤成本。

(5)通过在离子交换工艺操作之前加泡沫分离，机械过滤和活性炭吸附的工艺操作，降低了胺液内的表面活性剂、有机酸、胶体和重烃类物质对离子交换树脂的污染，提高其使用寿命。

下列实施例进一步给出了本发明的突出的实质性特点和显著进步。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明方法中的泡沫分离工艺的流程示意图。

图2为本发明方法的所用装置及其总体工艺流程示意图。

图中，1.待处理胺液槽，2.泡沫分离器，3.机械过滤器，4.活性炭吸附器，5.阴离子交换器，6.碱液槽，7.阀门，8.泵。

具体实施方式

图1所示实施例表明发明方法中的泡沫分离工艺的流程是：将含有表面活性剂的胺液直接通入图中虚线框部分所示的充满氮气的气体自循环式泡沫分离器，进行如下的泡沫分离处理：第一阶段是鼓泡分离阶段，通过循环泵，一方面循环胺液，另一方面将该装置中的氮气引入胺液中，进行气液混合，实现鼓泡，使胺液的部分杂质吸附于气泡，随气泡↑到达胺液上表面，并形成稳定泡沫层，在此鼓泡分离阶段，将得到的被除去了表面活性物质、重烃、热稳盐和固体悬浮物的起泡性很低的胺液送入下一处理设备机械过滤器，同时随着胺液上表面泡沫中的表面活性剂的含量越来越高，泡沫层的高度也越来越高，直至泡沫与氮气一起被送到第二阶段即破沫阶段，破沫阶段工作过程如下：废液经泵打入喷头高速喷淋到泡沫分离破沫段顶端，使泡沫变成废液，废液再经泵打入喷头，如此循环，完成破沫。当废液达到一定高度后，打开废液排出阀，以保持废液液位恒定为基准，以一定流量将废液通入废水处理系统进行处理。

上述含有表面活性剂的胺液有两种情况：一种是废胺液，由于其中所含杂质过多，已不能完成对天然气的脱硫脱碳，在进行泡沫分离之前先要先向待处理胺液槽中的待处理废胺液加入0.05～0.15g/L能与热稳盐阴离子结合的氢氧型阳离子型表面活性剂，并充分混合，其作用是：一方面能够提高胺液的起泡性和泡沫稳定性，使泡沫能够到达破沫段并完成破沫，另一方面使胺液中的杂质，如重烃、表面活性剂和固体悬浮物吸附在气泡上，其还能与其中的热稳盐阴离子结合并随泡沫离开胺液主体；另一种是天然气脱硫脱碳系统中正在使用的胺液，由于随着使用其中所含有的杂质越来越多，质量越来越坏，发生一定程度的发泡现象，然而由于这种胺液本身已经具有较高的起泡性和泡沫稳定性，在对其进行泡沫分离之前不必做加入阳离子表面活性剂的预处理。

在进行泡沫分离操作过程中为防止胺液氧化降解，首先在气体自循环式泡沫分离器中通入氮气为设备提供氮气环境，并且作为气源来进行气液混合操作。这里的氮气不仅为系统提供氮气环境，同时也与胺液进行混合形成气液混合体，通过调节循环液体速率，提高气体循环速率，增加鼓泡速率。而将胺液进行循环也能完成对胺液的进一步净化。根据表面吸附原理，由于表面活性剂具有疏水基和亲水基，疏水基会在溶液中吸附在气泡表面，由于浮力作用，气泡上浮到达液体表面，从而将表面活性剂与液体主体相分离。油滴根据粒径分为浮油、分散油、乳化油和溶解油。对于浮油和分散油，由于重烃本身的疏水性和浮力作用，其会上浮到胺液表面，而对于乳化油，阳离子表面活性剂能中和油珠表面的静电，被中和后的油珠相互之间的静电排斥力减小了,同时增大了油珠间的碰撞聚结的机率。并且上升的气泡流还会促进胺液中的小粒径油滴相互碰撞融合成大粒径的油滴，加速油滴上浮，从而随泡沫一起进入破沫段。而对于溶解油，后段活性炭会将其去除。而对于固体悬浮物，一般来说水介质中的固体表面一般是负电性的，加入胺液的阳离子表面活性剂带正电，其会吸附小粒径的固体悬浮物，也随气泡一起进入胺液上表面，并且固体杂质也会增加泡沫的稳定性，使泡沫高度不断上升。

图2所示实施例表明本发明方法的所用装置及其总体工艺流程示。本发明胺液的净化方法所用的装置包括待处理胺液槽1、泡沫分离器2、机械过滤器3、活性炭吸附器4、阴离子交换器5和碱液槽6，其中泡沫分离器2是加有保温层的气体自循环式泡沫分离器，机械过滤器3为芯式过滤器，活性炭吸附器4为固定床活性炭吸附槽，阴离子交换器5为阴离子交换器，通过阀门7、泵8和管道将待处理胺液槽1、泡沫分离器2、机械过滤器3、活性炭吸附器4、阴离子交换器5和碱液槽6顺序连接构成胺液的净化方法工艺流程中所用的装置。

实施例1

A.所用装置

胺液的净化方法所用的装置包括待处理胺液槽1、泡沫分离器2、机械过滤器3、活性炭吸附器4、阴离子交换器5和碱液槽6，其中泡沫分离器2是加有保温层的气体自循环式泡沫分离器，机械过滤器3为芯式过滤器，活性炭吸附器4为固定床活性炭吸附槽，阴离子交换器5为固定床阴离子交换器，通过阀门7、泵8和管道将待处理胺液槽1、泡沫分离器2、机械过滤器3、活性炭吸附器4、阴离子交换器5和碱液槽6顺序连接构成胺液的净化方法工艺流程中所用的装置；

B.工艺流程

第一步，待处理胺液的情况

待处理胺液槽1中的待处理胺液是某炼油厂的甲基二乙醇胺溶液废胺液，在进行泡沫分离之前需要先向该待处理胺液槽1中加入氢氧型阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基氢氧化铵0.15g/L，并充分混合；

第二步，泡沫分离

将第一步的待处理胺液槽1中的含有表面活性剂以及包括重烃、固体悬浮物和热稳盐阴离子的其他杂质的待处理胺液从待处理胺液槽1中直接通入A中所述的泡沫分离器2，设备运行前向泡沫分离器2内充满氮气将该泡沫分离器2内空气排净，使泡沫分离器2内部压力为0.15MPa、流量范围为3m³/h，进行如下的泡沫分离处理：第一阶段是鼓泡分离阶段，通过循环泵，一方面循环胺液，另一方面将该装置中的氮气引入胺液中，进行气液混合，实现鼓泡，使胺液中含有的表面活性剂、重烃、固体悬浮物和热稳盐阴离子吸附于气泡，随气泡上升到达胺液上表面，并形成稳定泡沫层，在此鼓泡分离阶段，将得到的被除去了表面活性物质、重烃、热稳盐和固体悬浮物部分污染物的起泡性很低的胺液送入下一处理设备机械过滤器3，同时随着胺液上表面泡沫层中的表面活性剂的含量越来越高，泡沫层的高度也越来越高，直至泡沫与氮气一起被送到第二阶段即破沫阶段，泡沫进入破沫阶段后成为破沫液，破沫液中的泡沫破裂会形成一定高度的废液，通过对废液的循环，让废液通过喷头以较高速率洒向破沫液中的泡沫，从而达到破沫的目的，当废液达到一定高度后，打开废液排出阀，以保持废液液位恒定为基准，以一定流量将废液通入废水处理系统进行处理；

第三步，机械过滤

将经过第一步泡沫分离后的胺液通入机械过滤器3，该过滤器中过滤介质采用孔径为5微米的滤芯，以除去胺液中的硫化铁大颗粒固体杂质；

第四步，活性炭吸附

将经过第二步机械过滤后的胺液直接通入活性炭吸附器4中，活性炭选用颗粒型果壳活性炭，在操作压力为0.15MPa下进行活性炭吸附，以进一步除去胺液中的有机酸、重烃和微小悬浮物；

第五步，离子交换

将经过第三步活性炭吸附的胺液通入再生后的装有D301聚苯乙烯大孔阴离子交换树脂的固定床阴离子交换器5，经过离子交换，将胺液中的有机和无机热稳盐阴离子除去，最终得到无色或微黄色澄清透明、热稳盐含量<1％、静置表面无浮油和胺含量变化<1％的胺液，上述装有D301聚苯乙烯大孔阴离子交换树脂的固定床阴离子交换器5的再生方法是，将碱液槽6中的氢氧化钠溶液通入离子交换树脂，再利用去离子水冲洗直至pH为中性，然后再投入使用。

本实施例处理前后不同的甲基二乙醇胺溶液废胺液品质结果对比数据见表1

表1.在本实施例方法处理前后的甲基二乙醇胺溶液废胺液品质数据对比

经过本实施例方法处理后的胺液颜色变为无色透明、无可见悬浮物和无重烃。经检测，胺强度基本不变，热稳盐含量大大下降至低于1％，pH值升高。经过本实施例方法处理后的甲基二乙醇胺溶液的品质大大提高。

实施例2

A.所用装置

同实施例1。

B.工艺流程

第一步，待处理胺液的情况

待处理胺液槽1中的待处理胺液是某石化炼油厂天然气脱硫系统中正在使用中的甲基二乙醇胺溶液，在进行泡沫分离之前不需做任何处理；

第二步，泡沫分离

除使泡沫分离器2的流量范围为12m³/h之外，其他同实施例1；

第三步，机械过滤

同实施例1；

第四步，活性炭吸附

同实施例1；

第五步，离子交换

同实施例1。

本实施例处理前后不同的甲基二乙醇胺溶液品质结果对比数据见表2

表2.在本实施例方法处理前后的甲基二乙醇胺溶液品质数据对比

	处理前	处理后
			起泡高度(cm)	12	0
泡沫半衰期(s)	16	0
			胺量(％)	31.2	30.1
HSS量(％)	5.3	0.21
			PH	9.48	12.17
外观	红棕色，少量悬浮物	无色，澄清透明

实施例3

A.所用装置

同实施例1。

B.工艺流程

第一步，待处理胺液的情况

待处理胺液槽1中的待处理胺液是某石化炼油厂的起泡性很强和泡沫稳定性很高的废甲基二乙醇胺溶液，在进行泡沫分离之前不需做任何处理。

第二步，泡沫分离

除使泡沫分离器2的流量范围为20m³/h之外，其他同实施例1；

第三步，机械过滤

同实施例1；

第四步，活性炭吸附

同实施例1；

第五步，离子交换

同实施例1。

本实施例处理前后不同的废甲基二乙醇胺溶液品质结果对比数据见表3。

表3.在本实施例方法处理前后的废甲基二乙醇胺溶液品质数据对比

上述实施例中所涉及的原料通过公知途径获得，所涉及的设备和操作工艺均是本领域的技术人员所熟知的。

Claims (2)

1.一种胺液的净化方法，其特征在于步骤是：

A.所用装置

胺液的净化方法所用的装置包括待处理胺液槽、泡沫分离器、机械过滤器、活性炭吸附器、阴离子交换器和碱液槽，其中泡沫分离器是加有保温层的气体自循环式泡沫分离器，机械过滤器为芯式过滤器，活性炭吸附器为固定床活性炭吸附槽，阴离子交换器为固定床阴离子交换器，通过阀门、泵和管道将待处理胺液槽、泡沫分离器、机械过滤器、活性炭吸附器、阴离子交换器和碱液槽顺序连接构成胺液的净化方法工艺流程中所用的装置；

B.工艺流程

第一步，待处理胺液的情况

待处理胺液槽中的待处理胺液有两种情况：一种是废胺液，在进行泡沫分离之前需要先向待处理胺液槽中加入0.05～0.15g/L能与热稳盐阴离子结合的氢氧型阳离子型表面活性剂并充分混合，另一种是正在使用中的胺液，在进行泡沫分离之前不需做任何处理，但这两种待处理胺液均都主要含有表面活性剂以及包括重烃、固体悬浮物和热稳盐阴离子的其他杂质；

第二步，泡沫分离

将第一步的待处理胺液槽中的主要含有表面活性剂以及包括重烃、固体悬浮物和热稳盐阴离子的其他杂质的待处理胺液从待处理胺液槽中直接通入A中所述的泡沫分离器，设备运行前向泡沫分离器内充满氮气将该泡沫分离器内空气排净，使泡沫分离器内部压力为0.15MPa、流量范围为3～20m³/h，进行如下的泡沫分离处理：第一阶段是鼓泡分离阶段，通过循环泵，一方面循环胺液，另一方面将该装置中的氮气引入胺液中，进行气液混合，实现鼓泡，使胺液中含有的表面活性剂、重烃、固体悬浮物和热稳盐阴离子吸附于气泡，随气泡上升到达胺液上表面，并形成稳定泡沫层，在此鼓泡分离阶段，将得到的被除去了表面活性物质、重烃、热稳盐和固体悬浮物部分污染物的起泡性很低的胺液送入下一处理设备机械过滤器，同时随着胺液上表面泡沫层中的表面活性剂的含量越来越高，泡沫层的高度也越来越高，直至泡沫与氮气一起被送到第二阶段即破沫阶段，泡沫进入破沫阶段后成为破沫液，破沫液中的泡沫破裂会形成一定高度的废液，通过对废液的循环，让废液通过喷头以较高速率洒向破沫液中的泡沫，从而达到破沫的目的，当废液达到一定高度后，打开废液排出阀，以保持废液液位恒定为基准，以一定流量将废液通入废水处理系统进行处理；

第三步，机械过滤

将经过第一步泡沫分离后的胺液通入机械过滤器，该过滤器中过滤介质采用孔径为5微米的滤芯，以除去胺液中的硫化铁大颗粒固体杂质；

第四步，活性炭吸附

将经过第二步机械过滤后的胺液直接通入固定床活性炭吸附槽中，活性炭选用颗粒型果壳活性炭，在操作压力为0.15MPa下进行活性炭吸附，以进一步除去胺液中的有机酸、重烃和微小悬浮物；

第五步，离子交换

将经过第三步活性炭吸附的胺液通入再生后的装有D301聚苯乙烯大孔阴离子交换树脂的固定床阴离子交换器，经过离子交换，将胺液中的有机和无机热稳盐阴离子除去，最终得到无色或微黄色澄清透明、热稳盐含量<1％、静置表面无浮油和胺含量变化<1％的胺液，上述装有D301聚苯乙烯大孔阴离子交换树脂的固定床阴离子交换器的再生方法是，将碱液槽中的氢氧化钠溶液通入离子交换树脂，再利用去离子水冲洗直至pH为中性，然后再投入使用。

2.根据权利要求1所述一种胺液的净化方法，其特征在于：其中的氢氧型阳离子型表面活性剂是十六烷基三甲基氢氧化铵。