“باسمه تعالی”
افت کیفیت و اتلاف آمین در واحدهای تصفیه گاز پالایشگاه
مقدمه
. مسئله افت کیفیت آمین در واحدهای تصفیه گاز پالایشگاه از جمله مسائل مهم واحدهای عملیاتی است. تا آنجا که هر از چند گاهی مسئله تعویض آمین و شارژ مجدد حلال را می طلبد که این امر مستلزم صرف وقت و هزینه می باشد. در اینجا تاثیرات منفی حلال آمینی که کیفیت خود را از دست داده است مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. عوامل تخریب آمین و چگونگی جلوگیری از این تخریب نیز مورد بحث قرار خواهد گرفت.
عوامل آلودگی آمین
الف- محصولات فاسد شده در اثر عوامل شیمیایی و حرارتی
فساد حرارتی آمینها به علت درجه حرارت عملیاتی بالا رخ می دهد. منظور از فساد آمین این است که آمین بنا به عللی تبدیل به محصولاتی می شود که از نظر ساختمانی متفاوت با آمین می باشند.فساد آمین پدیده ای پیچیده بوده که بستگی به شرایط مختلف فرآیند مانند درجه حرارت ، فشار ، ترکیب گاز ، غلظت آمین ، PH محلول آمین و حضور یونهای فلزی دارد. بیشتر این محصولات بواسطه حضور 2CO حل شده در آمین ایجاد شده و یا هنگام جذب گازهای اسیدی توسط آمین جذب می شوند که باعث تجمع آلودگیها درآمین ، خوردگی و ایجاد کف می گردد. این محصولات در درجه اول شامل هیدروکسی اتیل ایمیدازولیدون HEI ، هیدروکسی اتیل آزولیدون HEOZD و هیدروکسی اتیل اتیلن دی آمین HEED می باشد.
فساد آمین در هنگامیکه در معرض درجه حرارت و فشارهای بالا قرار گرفته و یا وقتیکه غلظت آمین زیاد باشدبسرعت افزایش می یابد.
بدین دلیل درجه حرارت در قسمت پایین برج احیاء هیچگاه نباید در مورد MEA ، DGA ،DEA و DIPA بترتیب از 120 ، 127 ، 121 و 121 درجه سانتیگراد بالاتر رود؛ چون درجه حرارتهای بالاتر باعث می شود که محلول آمین مقدار بیشتری از گازهای اسیدی را جذب نموده و در نتیجه قلیائیت خود را از دست داده و PH آن در درجه حرارت احیاء به حالت اسیدی برسد.
بایستی در نظر داشت که حضور مقادیر قابل توجه محصولات فاسد شده از نوع پلی آمین مانند هیدروکسی اتیل اتیلن دی آمین HEED و یا هیدروکسی اتیل پیپرازین HEP خورنده بوده (خصوصا در سطوح انتقال حرارت) و باعث از دست رفتن آمین نیز می گردد.
تحقیقات انجام گرفته شده نشان می دهد که وجود S2H مانع فساد آمین گشته و بالا بودن نسبت S2 Hبه 2CO باعث کاهش فساد آمین می شود.
از طرفی حضور محصولات فاسد شده از قبل نیز این عمل را موجب می شود و باعث جلوگیری و ممانعت از فساد آمین می شود با این وجود خارج کردن محصولات فاسد شده آمین مقدار آمین از دست رفته را کاهش نمی دهد ولی برای کاهش خوردگی و جلوگیری از مسائل دیگر ضروری است.
با مطالعه مکانیزمهای واکنشهای فساد آمین مشاهده می شود که در این واکنشها 2CO به صورت یک کاتالیزور عمل می نماید.
نمکهای مقاوم در برابر حرارت Heat Stable Salts(HSS)
این نمکها که آمین را خنثی می نمایند محصولات واکنش محلول آمین با اسیدهای قوی تر از S2H و 2CO می باشند که در اثر اعمال حرارت شکسته نشده یعنی بعد از تشکیل قابل احیاء نمی باشند.
اسیدهای قوی تر نیز خود از اکسیداسیون آمین یعنی در اثر واکنش اکسیژن با رادیکال اتانول آمین ایجاد می گردند. آنیونهای این نمکها شامل تیو سولفات، تیو سیانات، اکسالات، استات، فرمات، سولفات و کلراید و کاتیونهای آن شامل کلسیم، سدیم، آهن، مس، پتاسیم و سیلیس می باشد.
لازم بذکر است که در این میان تیو سولفات ایجاد خوردگی نمی کند ولی موجب کاهش قدرت جذب کنندگی گاز اسیدی توسط آمین می شود.این نمکها همانطور که گفته شد قابل احیاء نبوده و در آمین جمع شده و وتغلیظ می گردند. این امر سبب افزایش گرانروی و کاهش انتخابگری آمین می گردد.
این نمکها باعث ایجاد کف و افزایش خوردگی در سیستم آمین می شود.
مشکلات اساسی ناشی از وجود نمکهای مقاوم در برابر حرارت در محلول آمین
1- کاهش ظرفیت سیستم آمین
2- افزایش خوردگی
3- مشکلات عملیاتی ناشی از تشکیل کف و خوردگی
4- هرز رفت آمین
5- افزایش هزینه های عملیاتی
ماکزیمم مقدار حد مجاز این نمکها 2/5 درصد وزنی می باشد و مقدار آنها در محلول آمین بایستی همواره بین 1-2 درصد وزنی در نظر گرفته شود.
حد مجاز نمکهای مقاوم
کنترل مقدار نمکهای مقاوم در برابر حرارت
سه روش ابتدایی برای کنترل مقدار HSS که می تواند مشکلات وابسته را کاهش دهد به صورت زیر است:
1- ممانعت از ورود HSS : بواسطه شستشو گاز ترش با آب
2- خنثی سازی HSS :
افزودن بازهای قوی به آمین در گردش مثل NaOH یا سودا اش و یا KOH و کربنات پتاسیم
3- حذف HSS :
پمپ کردن مقداری از آلودگی های HSS محلول آمین از سیستم آمین و جایگزینی آن با محلول تازه
اکسیژن
اکسیژن معمولا از طریق مخازن ذخیره آمین و دستگاههایی که آمین از آنها عبور می نماید وارد سیستم شده و باعث اکسیده شدن آنها می شود.
عامل تشکیل تیوسولفات می باشد که در اثر واکنش با S2H در محلول آمین ایجاد اسید تیو سولفوریک می نماید.
باعث ایجاد خوردگی کلیه دستگاههای تصفیه گاز شده و بدین دلیل بایستی به وسیله پوشاندن بالای مخازن محتوی آمین با گازهای خنثی مانند نیتروژن یا گاز طبیعی شیرین Gas Blanking از تماس آن با آمین جلوگیری شود و علاوه بر این از نشت هوا به قسمتهای مختلف سیستم نیز بایستی جلوگیری شود.
هیدروکربورهای حل شده
اگر چه هیدروکربورهای حل شده خود خورنده نیستند ولی باعث خارج شدن گازهای اسیدی از سطوح گرم دستگاهها در نقاط مختلف سیستم می شوند.
برای جدا کردن این هیدروکربورها قبل از ورود آمین کثیف به مبدلهای حرارتی آنرا از فلش درام عبور می دهند.
هیدروکربورهای مایع
آلودگی آمین توسط هیدروکربورهای مایع معمولا نتیجه یک عامل یا ترکیبی از عوامل زیر می باشد:
کندانس شدن هیدروکربورهای مایع در جریان گاز که به علت وارد کردن محلول آمین تمیز با درجه حرارت کمتر از دمای گاز ورودی به برجهای تماس ایجاد می گردد.
وارد شدن هیدروکربورهای مایع همراه با جریان گاز ورودی به برج تماس.
– گرفتگی برج تماس با هیدروکربورهای مایع که در خطوط جمع آوری گاز کندانس شده اند.
جامدات
ایجاد پدیده سائیدگی – خوردگی
جایی که سرعت جریان محلول بالا بوده و یا تغییرات جهت جریان وجود داشته باشد باعث ایجاد صدمات زیاد می شود.
شامل اکسید آهن، سولفور آهن، کربنات آهن، شن و گرد و خاک خطوط لوله ، مواد معدنی موجود درآب و …
پایان