天然氣脫硫工藝介紹

1、天然氣脫硫工藝介紹（1）工程中常用的天然氣脫硫方法天然氣脫硫的方法有很多種，習慣上把采用溶液或溶劑做脫硫劑的脫硫方法稱為濕法 脫硫，采用固體做脫硫劑的脫硫方法稱為干法脫硫。一般的濕法脫硫有化學溶劑法（如醇胺法）、物理溶劑法（如 Selexol 法、Flour 法）、 化學-物理溶劑法（如砜胺法）和直接轉化法（如磯法、鐵法）。常見的干法脫硫有膜分離 法、分子篩法、不可再生固定床吸附法和低溫分離法等。（2）天然氣脫硫方法選用原則天然氣組分、處理量、硫含量、廠站所處自然條件、產品質量要求、運行操作要求等 都是天然氣脫硫工藝的選擇依據。目前，根據國內外工業(yè)實踐的經驗，天然氣脫硫脫碳工 藝的選擇原則可參

2、考以下內容。1原料氣中含硫量高，處理量大，硫碳比高需要選擇性吸收H2S 同時脫除相當量的C02,原料氣壓力低，凈化氣 H2S 要求嚴格等條件下，可選擇醇胺法作為脫酸工藝。2原料氣中含有超量的有機硫化物需要脫除，宜選用砜胺法。此外，H2S 分壓高的原料氣選用砜胺法時能耗遠低于醇胺法。3H2S 含量較低的原料氣中， 潛硫量在 0.2t/d5t/d 時可考慮直接轉化法， 潛硫量低 于 0.2t/d的可選用非再生固體脫硫法如固體氧化鐵法等。實踐中，往往在選擇基本工藝方案之后，根據具體情況進行技術經濟比較，最終確定 天然氣的脫硫脫碳方法。圖 1 和圖 2 分別表示了原料氣中酸氣分壓和出口氣質量指標對脫

3、硫方案選擇的影響。圖 1 脫硫方案選擇與酸氣分壓的關系圖 2 脫硫方案選擇與進、出口氣質量指標的關系（3）低含硫量天然氣脫硫方案某項目天然氣組分和參數如下：表 1 原料氣組分表序號名稱組分備注1N20.001222C020.01213H2S0.00014C15C26C30.06867i-C40.01268n-C40.0239i-C50.0064310n-C50.0052311C60.0020512C70.0010813C8+0.00094527314H2O0.0021615合計1.000表 2 原料氣工藝參數表序號名稱單位前期中期后期1操作壓力psig1250125012502操作溫度T961

4、101103氣源流量MMSCFD105.19.54氣源密度（操作條件）lb/ft36.956.5886.7375出口氣含硫量ppmv不大于 4由表可知，本工程的特點是含硫量低，處理量不大，出口氣要求較嚴格?？捎玫膸追N 脫硫工藝方案如下：干法脫硫一一固定床吸附法氧化鐵固體脫硫是典型的干法脫硫工藝，處理原料氣中的 H2S 含量一般在 10ppm 到 1% 之間。工藝流程圖如圖 3。原料氣首先進行過濾分離，除去固體雜質和游離水后，進入脫硫裝置固體脫硫塔進行 吸附脫除氣體中含有的 H2S，其余塔進行更換脫硫劑工作。脫硫后的凈化氣經過濾分離， 除去化學反應產生的水和氣流帶出的脫硫劑雜質后輸出。氧化鐵固體

5、脫硫工藝所需要的主要設備見表 3,常見脫硫裝置見圖 4。圖 3 氧化鐵固體脫硫工藝流程表 3 氧化鐵固體脫硫主要設備序號名稱單位數量1過濾分離器臺12脫硫塔座23粉塵過濾器臺1圖 4 氧化鐵固體脫硫裝置濕法脫硫醇胺法醇胺法是典型的濕法脫硫工藝，也是目前最常用的天然氣脫硫脫碳的方法。醇胺法以 可逆反應為基礎，弱堿性溶劑為吸收劑，最常用的脫硫劑有MDEA、DEA 和 MEA 及它們的混合溶劑。本方案可選用目前國際廣泛采用的醇胺一甲基二乙醇胺（MDEA ）作為脫硫溶劑。工藝流程見圖 5。圖 5 醇胺法脫硫工藝流程簡圖原料氣經進口分離器除去游離液體和攜帶的固體雜質后進入吸收塔的底部與醇胺溶液 接觸，脫

6、除酸性組分。飽和的濕凈化氣經分離脫水后進入 NGL 回收單元或 LNG 生產裝置，或作為商品氣或管輸。吸收塔底部流出的富液進入脫硫劑再生循環(huán)單元，脫除溶液中的酸性氣體，增壓后進 入吸收塔循環(huán)利用。有時，貧液在換熱與增壓之后也經過一個過濾器濾除其中雜質。從富 液中汽提出來的酸性組分在與冷凝后的水分離之后，根據其組成和流量，或去硫磺回收裝 置，或壓縮回注地層，或處理后去火炬系統(tǒng)。醇胺法脫硫工藝主要設備見表 4,常見脫硫裝置見圖 6。表 4 醇胺法脫硫主要設備序號名稱單位數量1吸收塔座12再生塔座13粉塵過濾器臺14重沸器臺15富液閃蒸罐座16貧富液換熱器臺17溶液冷卻器臺18酸氣冷卻器臺19入口過

7、濾分離器臺110凈化氣分離器臺111酸氣分離器臺112貧液緩沖罐座113溶液循環(huán)泵臺214貧液泵臺215貧液提升泵臺216回流泵臺217MDEA 補充泵臺2圖 6 醇胺法脫硫裝置濕法脫硫一一 Shell-Paques （謝爾-帕克）工藝謝爾-帕克工藝是采用生物技術脫硫的濕法脫硫工藝，操作彈性可從H2S 濃度 50ppmv到 100vol.%，處理后的天然氣 H2S 含量可達到 4ppmv 以下。工藝流程見圖 7。酸性氣體通過入口分離器后進入吸收塔，脫除H2S 后分離外輸。吸收后的富液進入閃蒸罐，閃蒸后的氣體進入火炬系統(tǒng)，液體進入生物反應器，反應器通入空氣，通過控制氧 化還原反應促使溶液中的 H

8、S 轉化為硫磺，達到吸收液再生的目的。再生后的溶液循環(huán)使 用，硫磺回收。圖 7Shell-Paques 工藝流程簡圖生物脫硫工藝常見裝置見圖 8,主要設備見表 5。圖 8 生物脫硫工藝裝置表 5Shell-Paques 法脫硫主要設備序號名稱單位數量1吸收塔座12生物反應器臺13鼓風機臺14閃蒸罐座15再生液分離器臺16再生液循環(huán)泵臺27脫硫劑循環(huán)泵臺28入口過濾分離器臺19凈化氣分離器臺110營養(yǎng)液緩沖罐座111營養(yǎng)液加注泵臺2濕法脫硫一一 LO-CAT 工藝LO-CAT 工藝屬于濕法脫硫中的液相氧化還原脫硫工藝。包含酸氣吸收和硫磺回收兩個單元。LO-CAT 工藝方法只選擇性吸收 H2S，對

9、 CO2幾乎沒有吸收效果。主要工藝流程 見圖 9。圖 9 LO-CAT 工藝流程簡圖原料氣進入吸收塔進行氧化還原反應，出口凈化氣分離外輸，H2S 被 Fe3+氧化物單質硫；再生塔中 Fe2+被空氣中的 02轉化為 Fe3+進入緩沖罐，循環(huán)利用；單質硫被濾出回收。 過程中不斷補充加注化學藥劑，維持系統(tǒng)的濃度和pH 值。主要設備見表 6。表 6L0-CAT 法脫硫主要設備序號名稱單位數量1吸收塔座12再生塔座13鼓風機臺14緩沖罐座15單質硫過濾器臺16凈化氣分離器臺17入口過濾分離器臺18循環(huán)泵臺29加藥泵臺2（4）脫硫方案比選總結對于本工程，脫硫工藝方案應結合普遍性、適用性、經濟性、流程簡單、

10、操作簡便等 各方面特點對比選擇。表 7 各脫硫工藝方法對比氧化鐵固體脫硫法醇胺法Shell-Paques 法LO-CAT 法優(yōu)點1工藝簡單、操作簡 便2易于維護，無需專人職守3對配套設施和公用工程依賴性小4適用壓力范圍寬5費用投資低1工藝成熟可靠、流 程靈活多變2處理量大，可進行 大規(guī)模脫硫脫碳處 理3可對酸性組分選 擇行吸收4脫硫劑循環(huán)利用1操作、運行安全，環(huán)境污染小2氣源適用范圍廣3能耗較低1適用性強， 能允 許較大的酸氣量 的波動2凈化效率咼，操作條件叫溫和3操作流程較簡單缺點1硫容量低2費脫硫劑較難處 理，規(guī)模大時更換費 用較咼1流程復雜，設備 繁多2運行操作復雜3建設成本高4需依托元善的輔 助、公用工程1應用不夠廣泛，尚未形成穩(wěn)疋、成 熟的規(guī)模2過程控制困難， 條件要求可刻3建設運行投資較 高1處理量小，只能 選擇性吸收 H2S 單種組分2能耗高3投資費用較咼4需公用工程支 持在本工程中，氣體處理量較少，操作壓力不高，酸性氣體含量少，分壓很小，但含有