天然氣脫酸性氣體

6-3天然氣脫酸性氣體國(guó)內(nèi)外常用的脫硫方法主要有:化學(xué)吸收法、物理吸收法、直接氧化法和干式床層法等四大類(lèi)。一、化學(xué)吸收法化學(xué)吸收法是利用一種化學(xué)溶劑與酸性氣體反應(yīng)而生成富含酸氣的化合物，從而脫除天然氣中的酸性氣體的方法。屬于這類(lèi)脫硫方法的有：（1）一乙醇胺（MEA）法該方法是應(yīng)用較廣泛的脫硫方法，是利用15％~24％的一乙醇胺水溶液作為脫硫劑。脫硫效果受操作壓力影響較小，在0.3~0.7MPa低壓下脫硫，仍可達(dá)到管輸天然氣的氣質(zhì)要求。適用于酸氣含量小于3%的天然氣脫硫。（2）改良二乙醇胺(SNPA-DEA)法該方法的脫硫劑是25％～30％的二乙醇胺水溶液，適用于高壓、高酸氣濃度、高H2S/CO2比值的天然氣的凈化。當(dāng)H2S分壓達(dá)到0.4Mpa時(shí)，此法比MEA法經(jīng)濟(jì)。（3）二甘醇胺(DGA)法該方法的脫硫劑是50％~70％的二甘醇胺水溶液，適用于高酸氣含量的天然氣凈化，比其它醇胺溶劑腐蝕性小，再生耗熱小。DGA水溶液冰點(diǎn)在-40℃以下，可在極寒冷地區(qū)使用。（4）二異丙醇胺(DIPA)法該方法的脫硫劑是25％~30％的二異丙醇胺水溶液，主要用于煉廠(chǎng)氣脫硫及硫回收裝置尾氣處理，其脫硫情況與乙醇胺法大致類(lèi)似，可以脫除部分有機(jī)硫化合物。在CO2存在時(shí)對(duì)H2S吸收有一定選擇性。腐蝕性小，胺損失量小，蒸汽消耗比一乙醇胺法小。（5）改良熱鉀堿(Catacarb)法該方法的脫硫劑是20％~35％的碳酸鉀溶液中加入烷基醇胺和硼酸鹽活化劑構(gòu)成，適用于含酸氣8%以上，CO2/H2S高的天然氣凈化。操作壓力對(duì)脫水效果影響較大，吸收壓力不宜低于2MPa。（6）氨基酸鹽(Alkocid)法該方法的脫硫劑是甲基丙氨酸鉀或二甲基乙氨酸鉀水溶液，對(duì)H2S具有高度選擇性，可用于常壓或高壓氣體脫H2S和CO2。二、物理吸收法該類(lèi)方法是利用吸收劑吸收天然氣中的酸氣,吸收酸氣的過(guò)程為物理吸收過(guò)程.由于物理溶劑對(duì)重?zé)N有較大的溶解度，因而該方法常用于酸性氣體分壓超過(guò)0.35MPa、重?zé)N含量低的天然氣凈化。屬于物理吸收脫硫的方法的有：（1）砜胺(Sulfinol)法該方法的脫硫劑是環(huán)丁砜和二異丙醇胺水溶液。該方法兼有化學(xué)吸收和物理吸收的作用。當(dāng)天然氣中酸氣分壓達(dá)到0.77MPa，H2S/CO2比值大于1時(shí)，此法比MEA法經(jīng)濟(jì)。其不足是吸收重?zé)N。（2）多乙二醇二甲醚(Selexol)法該方法的脫硫劑是多乙二醇二甲醚溶液（無(wú)水或含微量水），用于高CO2含量，低H2S含量，高酸氣分壓的天然氣選擇性脫硫，可同時(shí)調(diào)整天然氣的水、烴露點(diǎn)。（3）碳酸丙烯酯(FlourSolvent)法該方法的脫硫劑是碳酸丙烯酯，主要用于從高酸氣分壓氣體中脫除有機(jī)硫化物，吸收在低溫下進(jìn)行，有時(shí)需要致冷設(shè)備冷卻貧液，在相同條件下投資和操作費(fèi)均低于熱鉀堿法。（4）冷甲醇(Rectiol)法該法的脫硫劑由甲醇在-50~-700C低溫下吸收酸氣構(gòu)成，此脫硫劑在高壓低溫下對(duì)CO2和H2S有很高的溶解度，可同時(shí)脫除有機(jī)硫化合物，而且凈化氣有較低的露點(diǎn)，脫硫過(guò)程能量及熱量消耗均低，并可選擇性地脫除H2S。缺點(diǎn)是流程比較復(fù)雜，脫硫劑損失大。該方法適用于酸氣分壓大于1MPa的天然氣。三、直接氧化法直接氧化法是指在溶液中氧載體的催化作用下，把被堿性溶液吸收的H2S氧化為硫磺，然后鼓入空氣，使吸收液再生。這類(lèi)方法的特點(diǎn)是可使硫化氫直接轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，且溶液不與原料氣中的二氧化碳反應(yīng)，脫硫過(guò)程中對(duì)大氣幾乎無(wú)污染；其缺點(diǎn)是溶液酸氣負(fù)荷低，動(dòng)力消耗大。屬于這類(lèi)方法的有：（1）蒽醌(Stratford)法該方法的脫硫劑由蒽醌二磺酸鈉，碳酸鈉，偏礬酸鈉，酒石酸鉀鈉等混合組成，可將H2S直接轉(zhuǎn)化為元素硫，適用于凈化低H2S濃度的天然氣。（2）改良砷堿（G—V）法該方法的脫硫劑是在碳酸鉀溶液中加As2O3組成，主要用于氣體脫CO2，是合成氨原料氣脫CO2的主要方法。四、干式床層法干法脫硫是用固體物質(zhì)的固定床作為酸氣組分的反應(yīng)區(qū)，這些固體物質(zhì)有天然泡沸石、分子篩和海綿狀氧化鐵等。工業(yè)上常采用海綿鐵法和分子篩法。干式床層法的硫容量較低，對(duì)H2S有較高的選擇性，較適合于凈化低H2S含量的天然氣。屬于這類(lèi)方法的有：（1）鐵堿法該方法的脫硫劑是硫酸鐵和碳酸鈉的水溶液，當(dāng)有CO2存在時(shí)，可選擇性地脫除H2S，但硫容量低，適合于凈化低H2S含量的天然氣。（2）分子篩法該方法的脫硫劑是4A，5A，13X型分子篩等，可同時(shí)脫除H2S及有機(jī)硫，并可干燥氣體。五、常用天然氣脫硫流程

1．化學(xué)吸收法脫硫流程含H2S和(或)CO2的酸性氣體先經(jīng)過(guò)分離器除去游離的液體或夾帶的固體后，再進(jìn)入吸收塔下部，氣體由下而上流動(dòng)，與由上向下的胺溶液逆流接觸，醇胺溶液吸收酸氣，凈化后的天然氣由塔頂流出。吸收酸氣后的富胺液由吸收塔底流出，經(jīng)閃蒸罐蒸出吸收的烴類(lèi)氣體，再經(jīng)過(guò)濾器、換熱器至汽提塔(再生塔)上部，沿汽提塔與蒸汽(主要為水蒸汽)逆流接觸，使酸氣解吸而溶液得到再生。再生后醇胺貧液從重沸器底部流出，在貧富液換熱器中與冷富液換熱，再循環(huán)回吸收塔；汽提塔頂流出的酸氣和水蒸汽經(jīng)過(guò)冷凝器和回流罐，酸氣從罐頂分離出來(lái)并送往硫磺回收裝置或送往火炬，凝結(jié)的水蒸汽作為回流液返回汽提塔頂。該工藝過(guò)程的主要操作參數(shù)是：貧液入吸收塔的溫度，38~420C；再生塔底部溫度，116~1240C；再生塔底壓力，58.84~88.26kPa。2．物理吸收法脫硫流程

多乙二醇法脫硫工藝流程如圖6-19所示。整個(gè)脫硫過(guò)程包括吸收和溶劑再生兩部分，溶劑再生通常采用閃蒸和汽提的方法。如果要求有較高的凈化度，還可用加熱的方法脫除溶劑中的殘留酸氣。原料氣由吸收塔下部進(jìn)入，進(jìn)塔的原料氣與由塔頂流下的多乙二醇醚溶劑逆流接觸，脫除酸氣、有機(jī)硫化物等。3物理化學(xué)法脫硫工藝流程砜胺法脫硫工藝流程如圖6-20所示。該方法具有酸氣負(fù)荷高，吸收貧液的循環(huán)量小，水、電、蒸汽的消耗低，溶劑損失量小，氣體的凈化度高，對(duì)設(shè)備的腐蝕性差等優(yōu)點(diǎn)；但溶劑吸收重?zé)N能力強(qiáng)，溶劑濺漏到管線(xiàn)或設(shè)備上會(huì)溶解油漆，價(jià)格較貴，變質(zhì)后再生困難。4．直接氧化法脫硫流程

蒽醌法脫硫的工藝流程如圖6-21所示。原料氣在吸收塔中與溶液逆流接觸，氣體中所含H2S實(shí)際上完全被溶液所吸收，凈化氣中H2S含量小于1ppm，溶液從塔底流出引至反應(yīng)槽，(可以就是吸收塔的底部，或者是一個(gè)單獨(dú)分開(kāi)的容器)；硫化物在這里完全轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫。溶液從反應(yīng)槽內(nèi)流出并引至氧化槽與空氣緊密接觸而得到再生。溶液與空氣通常是同向并行流動(dòng)。在氧化槽內(nèi)，硫磺以泡沫的形式漂浮在液面上而與溶液分離開(kāi)，此時(shí)泡沫中約含10%的固體硫。將泡沫硫收集、過(guò)濾、洗滌后，送至高壓釜內(nèi)熔化、精煉，從而生產(chǎn)出商品液硫或固體硫磺。該流程的最佳操作溫度為21.1～43.3℃，對(duì)操作壓力沒(méi)有限制。5．干式床層法脫硫流程

分子篩脫硫工藝流程如圖6-22所示。分子篩脫硫工藝流程如圖6-22所示。分子篩脫硫的過(guò)程有四個(gè)主要吸附段，一是水和分子篩床層間建立平衡段