一种脱碳胺液净化方法及净化装置和应用与流程

本发明涉及属于溶剂净化，具体涉及一种天然气脱碳胺液的净化方法及其净化装置和应用。

背景技术：

1、高含碳天然气净化厂广泛使用醇胺类溶液净化气体中含有的二氧化碳，吸收二氧化碳的富胺液经过热再生并循环使用，实现二氧化碳的吸收和再生。胺液长期运行过程中，脱碳系统中的固体颗粒、硫化亚铁悬浮物、二价铁离子、烃类和热稳定盐等杂质会逐渐增多，会降低胺液脱碳的效率，并引起腐蚀、发泡损失和雾沫夹带，严重的时候会产生液泛。当二价铁离子等阳离子浓度升高到一定程度，会影响溶液的性质，不仅颜色不断加深，而且严重时会引起系统腐蚀和填料堵塞。另外，脱碳系统中的热稳定盐有硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、硫氰酸盐、羟乙酸盐、碳酸盐等，这些盐类会在系统中累积，影响装置的脱碳效率，二价铁离子和热稳定盐之间还存在相互影响、加剧装置腐蚀和降低处理效率的问题。因此，需要采用合适的净化方法将其除去，使胺液达到热稳定盐含量低于1％的技术要求。

2、目前，胺液的净化方法有离子交换、减压蒸馏和电渗析三类。胺液离子交换净化工艺成熟可靠，已在世界各国广泛应用，但其离子交换树脂再生废碱液量大，离子交换树脂寿命有限；胺液减压蒸馏净化技术成熟，但能耗和胺液损耗较高；电渗析净化胺液的能耗低于减压蒸馏，化学药剂用量低于离子交换，是较合适的方法，但处理脱碳系统的胺液需要有针对性的膜组件。

3、中国专利cn112439321a公开了一种脱除热稳定性胺盐的电渗析方法，提出了脱除热稳定性胺盐的电渗析方法，采用多个膜堆，膜堆中离子交换膜全部为阴离子交换膜，有机胺在其中进行逐级脱盐处理，该方法采用多级脱盐处理效率高，但该方法未提出被污染后有机胺液中金属阳离子的处理问题，而且该方法消耗氢氧化钠溶液；中国专利cn205151858u公开了一种电渗析法劣化胺液净化系统，提出了用电渗析法处理劣化胺液的方法，该方法存在胺液中的有机阳离子损失消耗胺液的问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有采用电渗析净化脱碳胺液存在的不能对脱碳胺液中金属阳离子有效脱除、且脱碳胺液消耗较多的情况，提供一种脱碳胺液净化方法及其装置和应用。

2、为解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种脱碳胺液净化方法，包括：依次对所述脱碳胺液进行活性炭吸附和电渗析的步骤。

3、根据本发明的一些实施方式，所述脱碳胺液是指天然气净化厂使用的醇胺类溶液，所述脱碳胺液中二价铁离子的浓度为300ppm～350ppm，盐的浓度为4.3wt％～5.5wt％，其中，盐的浓度以阴离子浓度的总和计算。

4、根据本发明的一些实施方式，所述脱碳胺液的泡高为23cm～35cm。

5、根据本发明的一些实施方式，所述盐为热稳定盐，所述热稳定盐包括硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、硫氰酸盐、羟乙酸盐、碳酸盐中的一种或多种。

6、上述中，脱碳胺液的泡高为参照石油标准sy/t6538-2002中起泡趋势测定的起泡高度。

7、根据本发明的一些实施方式，所述脱碳胺液净化之后二价铁离子的浓度为21ppm～36ppm，盐的浓度为0.5wt％～1.0wt％。

8、根据本发明的一些实施方式，所述脱碳胺液净化之后的泡高为3cm～5cm。

9、本发明提供的净化方法，具体为：从贫液泵出口的贫胺液管路上引出贫胺液，贫胺液先经过活性炭吸附器进行吸附，然后进入电渗析器进行电渗析，最后出电渗析器进入贫液泵入口管路，经由贫液泵泵入脱碳系统循环，将贫胺液中含有的二价铁离子和热稳定盐等杂质组分除去。

10、根据本发明的一些实施方式，所述活性炭吸附过程中，所述活性炭吸附的平均停留时间为10min～30min；优选地，所述活性炭选自粉状活性炭、柱状活性炭或活性炭纤维；进一步优选地，所述活性炭选自活性炭纤维。活性炭纤维比表面积大，约为1500m2/g，吸附效率高而且具有导电性，脱除金属离子和颗粒物具有良好的效果。

11、本发明中，活性炭吸附可以将脱碳胺液中的二价铁离子等阳离子吸附，将溶液颜色逐渐恢复，由于本发明中电渗析器不处理阳离子，活性炭吸附起到了除去有害离子(二价铁离子)的作用，胺液中的大部分阳离子为有效离子，二价铁离子等少数阳离子等为有害离子，因此活性炭吸附可以为后续电渗析稳定高效运行奠定基础。

12、根据本发明的一些实施方式，所述电渗析为双极膜电渗析。电渗析可以将热稳定盐脱除，具体地，含有热稳定盐的脱碳胺液进入盐室，在电场的作用下热稳定盐阴离子向阳极迁移，经过阴离子交换膜进入酸室，与双极膜电离出的氢离子结合形成酸，剩下的脱碳胺液中的阳离子与双极膜电离出的氢氧根离子结合形成碱，恢复脱碳的能力。

13、根据本发明的一些实施方式，所述电渗析过程中，脱碳胺液的平均停留时间为1min～10min，优选为3min～7min；和/或，所述脱碳胺液的温度为30℃～70℃。

14、本发明第二方面提供一种脱碳胺液的净化装置，包括依次连接的活性炭吸附器和电渗析器：其中，

15、活性炭吸附器，用于除去脱碳胺液中的阳离子，优选二价铁离子；

16、电渗析器，用于除去脱碳胺液中的盐，优选阴离子。

17、根据本发明的一些实施方式，所述活性炭吸附器中，活性炭选自粉状活性炭、柱状活性炭或活性炭纤维；优选地，所述活性炭选自活性炭纤维。活性炭纤维比表面积大，约为1500m2/g，吸附效率高而且具有导电性，脱除金属离子和颗粒物具有良好的效果。

18、本发明中对选用的活性炭吸附器的型号没有特殊要求，市售活性炭吸附器均可用于本发明。

19、根据本发明的一些实施方式，所述电渗析器包括阴极电极、至少一组膜对和阳极电极；优选地，所述膜对包括一个阴离子交换膜和两个双极膜；进一步优选地，所述电渗析器从左到右依次包括阴极电极、第一个双极膜、阴离子交换膜、第二个双极膜、阳极电极，第一个双极膜与阴离子交换膜之间构成盐室，所述阴离子交换膜与第二次双极膜之间构成酸室；

20、和/或，所述净化装置还包括贫液泵，用于将脱碳胺液泵入活性炭吸附器。

21、根据本发明的一些实施方式，所述阴离子交换膜采用异相膜；

22、和/或，所述阴极电极和阳极电极各自独立地选自经石蜡浸渍处理过的石墨、不锈钢、钛涂钌或氧化铝中的任一种。

23、根据本发明的一些实施方式，所述电渗析器中，所述膜对的数量为60组～180组，优选90组～150组；优选地，每组所述膜对中膜片尺寸为800～1500mm×300～600mm，其中，膜片为双极膜和阴离子交换膜。

24、本发明第三方面提供一种天然气脱碳胺液的净化方法，采用上述脱碳胺液净化方法或采用上述净化装置。

25、有益效果：

26、本发明提供的脱碳胺液净化方法，可以解决含碳天然气在胺法处理过程中溶液可能会存在二价铁离子含量高、发泡、颜色发黑、热稳定盐偏高、装置液泛等问题；

27、本发明提供的脱碳胺液净化方法，采用活性炭吸附和电渗析组合净化脱碳胺液的方式，与现有其它类型天然气脱碳胺液的净化方法相比，具有脱除杂质效率高的优点。