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(xí)慣上把采用溶液或溶劑做脫硫劑的脫硫方法稱(chēng)為濕法脫硫， 采用固體做脫硫劑的脫硫方法稱(chēng)為干法脫硫。一般的濕法脫硫有化學(xué)溶劑法（如醇胺法）、物理溶劑法（如Selexol法、Flour法）、化學(xué) -物理溶劑法（如砜胺法）和直接轉(zhuǎn)化法（如磯法、鐵法）。常見(jiàn)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(chǎng)站所處自然條件、產(chǎn)品質(zhì)量要求、運(yùn)行操作要求等都是 天然氣脫硫工藝的選擇依據(jù)。目前，根據(jù)國(guó)內(nèi)外工業(yè)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，天然氣脫硫脫碳工藝的選擇 原則可參考以下

2、內(nèi)容。 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(shí)脫除相當(dāng)量的C02, 原料氣壓力低，凈化氣H2S要求嚴(yán)格等條件下，可選擇醇胺法作為脫酸工藝。 原料氣中含有超量的有機(jī)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(shí)能耗遠(yuǎn)低于醇胺法。 H2S含量較低的原料氣中，潛硫量在 0.2t/d5t/d時(shí)可考慮直接轉(zhuǎn)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(shí)踐中，往往在選擇基本工藝方案之后， 根據(jù)具體情況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(zhì)量指標(biāo)對(duì)脫硫方案 選擇的影響。圖1脫硫方案

3、選擇與酸氣分壓的關(guān)系圖2脫硫方案選擇與進(jìn)、出口氣質(zhì)量指標(biāo)的關(guān)系（3）低含硫量天然氣脫硫方案某項(xiàng)目天然氣組分和參數(shù)如下：表1原料氣組分表序號(hào)名稱(chēng)組分備注1N20.001222C020.01213H2S0.00014C15C26C30.06867i-C40.01268n-C40.0239i-C50.0064310n-C50.0052311C60.0020512C70.0010813C8+0.00094527314H2O0.0021615合計(jì)1.000表2原料氣工藝參數(shù)表序號(hào)名稱(chēng)單位前期中期后期1操作壓力psig1250125012502操作溫度T961101103氣源流量MMSCFD105.19.

4、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(diǎn)是含硫量低，處理量不大，出口氣要求較嚴(yán)格。可用的幾種脫硫 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(jìn)行過(guò)濾分離，除去固體雜質(zhì)和游離水后，進(jìn)入脫硫裝置固體脫硫塔進(jìn)行吸附 脫除氣體中含有的H2S，其余塔進(jìn)行更換脫硫劑工作。脫硫后的凈化氣經(jīng)過(guò)濾分離，除去化學(xué) 反應(yīng)產(chǎn)生的水和氣流帶出的脫硫劑雜質(zhì)后輸出。氧化鐵固體脫硫工藝所需要的主要設(shè)備見(jiàn)表 3,常見(jiàn)脫硫裝置見(jiàn)圖4。圖3氧

5、化鐵固體脫硫工藝流程表3氧化鐵固體脫硫主要設(shè)備序號(hào)名稱(chēng)單位數(shù)量1過(guò)濾分離器臺(tái)12脫硫塔座23粉塵過(guò)濾器臺(tái)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(yīng)為基礎(chǔ)，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(guó)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(jiàn)圖5。圖5醇胺法脫硫工藝流程簡(jiǎn)圖原料氣經(jīng)進(jìn)口分離器除去游離液體和攜帶的固體雜質(zhì)后進(jìn)入吸收塔的底部與醇胺溶液接 觸，脫除酸性組分。飽和的濕凈化氣經(jīng)分離脫水后進(jìn)入 NGL回收單元或LNG生產(chǎn)裝置，

6、或作 為商品氣或管輸。吸收塔底部流出的富液進(jìn)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(jìn)入吸收塔循環(huán)利用。有時(shí)，貧液在換熱與增壓之后也經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)濾器濾除其中雜質(zhì)。從富液中汽提 出來(lái)的酸性組分在與冷凝后的水分離之后， 根據(jù)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(shè)備見(jiàn)表 4,常見(jiàn)脫硫裝置見(jiàn)圖6。表4醇胺法脫硫主要設(shè)備序號(hào)名稱(chēng)單位數(shù)量1吸收塔座12再生塔座13粉塵過(guò)濾器臺(tái)14重沸器臺(tái)15富液閃蒸罐座16貧富液換熱器臺(tái)17溶液冷卻器臺(tái)18酸氣冷卻器臺(tái)19入口過(guò)濾分離器臺(tái)110凈化氣分離器臺(tái)111酸氣分離器臺(tái)112貧液緩沖罐座113溶液循環(huán)泵臺(tái)2

7、14貧液泵臺(tái)215貧液提升泵臺(tái)216回流泵臺(tái)217MDEA補(bǔ)充泵臺(tái)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(shù)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(dá)到4ppmv以下。工藝流程見(jiàn)圖7。酸性氣體通過(guò)入口分離器后進(jìn)入吸收塔，脫除H2S后分離外輸。吸收后的富液進(jìn)入閃蒸罐， 閃蒸后的氣體進(jìn)入火炬系統(tǒng)，液體進(jìn)入生物反應(yīng)器，反應(yīng)器通入空氣，通過(guò)控制氧化還原反應(yīng) 促使溶液中的HS轉(zhuǎn)化為硫磺，達(dá)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(jiǎn)圖生物

8、脫硫工藝常見(jiàn)裝置見(jiàn)圖8,主要設(shè)備見(jiàn)表5。圖8生物脫硫工藝裝置表5Shell-Paques法脫硫主要設(shè)備序號(hào)名稱(chēng)單位數(shù)量1吸收塔座12生物反應(yīng)器臺(tái)13鼓風(fēng)機(jī)臺(tái)14閃蒸罐座15再生液分離器臺(tái)16再生液循環(huán)泵臺(tái)27脫硫劑循環(huán)泵臺(tái)28入口過(guò)濾分離器臺(tái)19凈化氣分離器臺(tái)110營(yíng)養(yǎng)液緩沖罐座111營(yíng)養(yǎng)液加注泵臺(tái)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(gè)單 元。LO-CAT工藝方法只選擇性吸收H2S，對(duì)CO2幾乎沒(méi)有吸收效果。主要工藝流程見(jiàn)圖9。圖9 LO-CAT工藝流程簡(jiǎn)圖原料氣進(jìn)入吸收塔進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，出口凈化氣分離外輸，H2S被Fe

9、3+氧化物單質(zhì)硫;再生塔中Fe2+被空氣中的O2轉(zhuǎn)化為Fe3+進(jìn)入緩沖罐，循環(huán)利用；單質(zhì)硫被濾出回收。過(guò)程中 不斷補(bǔ)充加注化學(xué)藥劑，維持系統(tǒng)的濃度和 pH值。主要設(shè)備見(jiàn)表6。表6LO-CAT法脫硫主要設(shè)備序號(hào)名稱(chēng)單位數(shù)量1吸收塔座12再生塔座13鼓風(fēng)機(jī)臺(tái)14緩沖罐座15單質(zhì)硫過(guò)濾器臺(tái)16凈化氣分離器臺(tái)17入口過(guò)濾分離器臺(tái)18循環(huán)泵臺(tái)29加藥泵臺(tái)2(4) 脫硫方案比選總結(jié)對(duì)于本工程，脫硫工藝方案應(yīng)結(jié)合普遍性、適用性、經(jīng)濟(jì)性、流程簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便等各方 面特點(diǎn)對(duì)比選擇。表7各脫硫工藝方法對(duì)比氧化鐵固體脫硫法醇胺法Shell-Paques 法LO-CAT 法優(yōu)點(diǎn) 工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn) 便 易于維護(hù)，無(wú)需專(zhuān)

10、人職守 對(duì)配套設(shè)施和公用工程依賴(lài)性小 適用壓力范圍寬 費(fèi)用投資低 工藝成熟可靠、流 程靈活多變 處理量大，可進(jìn)行 大規(guī)模脫硫脫碳處 理 可對(duì)酸性組分選 擇行吸收 脫硫劑循環(huán)利用 操作、運(yùn)行安全， 環(huán)境污染小 氣源適用范圍廣 能耗較低 適用性強(qiáng)，能允 許較大的酸氣量 的波動(dòng) 凈化效率咼，操 作條件叫溫和 操作流程較簡(jiǎn)單缺點(diǎn) 硫容量低 費(fèi)脫硫劑較難處 理，規(guī)模大時(shí)更換費(fèi) 用較咼 流程復(fù)雜，設(shè)備繁多 運(yùn)行操作復(fù)雜 建設(shè)成本高 需依托元善的輔 助、公用工程 應(yīng)用不夠廣泛， 尚未形成穩(wěn)疋、成 熟的規(guī)模 過(guò)程控制困難， 條件要求可刻 建設(shè)運(yùn)行投資較 高 處理量小，只能 選擇性吸收 H2S 單種組分 能耗高 投資費(fèi)用較咼 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，但含有數(shù)