之二、天然氣脫酸(醇胺法).ppt

1、油氣集輸工作內(nèi)容、天然氣凈化處理流程圖、天然氣凈化處理流程圖、天然氣脫酸第二部分，天然氣脫酸毒性大，污染環(huán)境，燃燒時(shí)產(chǎn)生二氧化硫等污染空氣，增加天然氣對(duì)金屬H2S的腐蝕(25.35、23.37 MJ/m3)，降低天然氣熱值(31.4 MJ/m3)。硫磺回收(1000/噸)，含H2S和硫化物的天然氣稱(chēng)為酸性天然氣。沒(méi)有H2S的天然氣被稱(chēng)為“甜氣”和脫硫氣。2003年12月23日晚9時(shí)55分，重慶市開(kāi)縣高橋鎮(zhèn)小楊村羅家16井發(fā)生嚴(yán)重井噴事故?；旌嫌袆《玖蚧瘹錃怏w的天然氣從天而降，上升了30米，243人失去了寶貴的生命。氫脆：H2S的氫原子滲入鋼中，在鋼結(jié)構(gòu)的缺陷處結(jié)合成氫分子，產(chǎn)生巨大的壓力，使裂

2、紋沿平行于鋼表面的方向擴(kuò)展，產(chǎn)生氣泡。硫化物應(yīng)力開(kāi)裂：金屬在拉伸應(yīng)力和酸性環(huán)境(包括H2S、硫化物和水)中形成電化學(xué)腐蝕，產(chǎn)生原子氫和Fes。原子氫通過(guò)表面的FeS滲透到金屬晶格中，這意味著金屬的韌性降低。原子氫在金屬結(jié)構(gòu)缺陷處聚集成氫分子，在金屬中引起很大的局部應(yīng)力。在外載荷和內(nèi)應(yīng)力的作用下，韌性降低的金屬突然開(kāi)裂并迅速膨脹。這種現(xiàn)象是硫化物應(yīng)力開(kāi)裂。一是脫酸氣法、間歇化學(xué)吸收法、物理吸收法、混合溶劑吸收法和直接氧化膜分離法。根據(jù)操作特點(diǎn)和脫酸原理，脫酸工藝可分為：一、脫酸氣法。1.分批法可分為：(1)化學(xué)反應(yīng)法：有明顯的化學(xué)反應(yīng)，帶有酸性氣體的反應(yīng)物不能再生，如用海綿鐵去除酸性氣體。(2)

3、物理吸附法：沒(méi)有明顯的化學(xué)反應(yīng)，只是簡(jiǎn)單的吸附，如用分子篩去除酸性氣體。特點(diǎn)：脫酸設(shè)備只能批量生產(chǎn)，不能連續(xù)生產(chǎn)?；瘜W(xué)吸收法在塔中，弱堿性溶液用作吸收劑，與酸性氣體反應(yīng)生成某種化合物。在另一個(gè)塔中，改變工藝條件(加熱、減壓、汽提等)。)使化學(xué)反應(yīng)逆向進(jìn)行，堿性溶液再生，酸性氣體吸收能力恢復(fù)，天然氣脫酸過(guò)程可以循環(huán)連續(xù)進(jìn)行。各種醇胺溶液是化學(xué)吸收法中使用最廣泛的吸收劑，包括單乙醇胺、二乙醇胺、二甘醇胺(DGA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、二異丙醇胺(DIPA)等。在物理吸收法中，有機(jī)化合物用作溶劑，酸性氣體組分在高壓和低溫下溶解在溶劑中。吸收了酸性氣體的溶劑在低壓高溫下釋放酸性氣體，使溶劑能夠恢

4、復(fù)酸性氣體的吸收能力，脫酸過(guò)程可以循環(huán)進(jìn)行。物理溶劑的再生需要較少的加熱，因此它適用于天然氣中酸性氣體負(fù)荷高且同時(shí)需要天然氣脫水的情況。如冷甲醇法?；旌先軇┪辗ɡ梦锢砣軇┖突瘜W(xué)溶劑制備的混合溶劑作為吸收劑，既有物理吸收又有化學(xué)吸收。例如砜胺法。H2S通過(guò)直接氧化法將其直接氧化成元素硫，如克勞斯法。在天然氣工業(yè)中，常用于處理天然氣中的酸性氣體，適用于處理小流量、高酸性氣體濃度的原料氣。膜分離法是利用氣體中各組分通過(guò)膜的滲透率不同，從氣流中分離濃縮出一定的氣體組分，從而達(dá)到從天然氣中脫除酸性氣體的目的。適用于從天然氣中分離大量CO2。利用氣體混合物中各組分在特定溶劑中的溶解度差異，將易溶氣體溶

5、解在溶劑中并從氣體中分離出來(lái)。這個(gè)過(guò)程叫做吸收?？扇苄詺怏w成分稱(chēng)為溶質(zhì)，溶劑稱(chēng)為吸收劑。根據(jù)是否2.吸收和解吸。吸收，隨著連續(xù)吸收，吸收劑中的溶質(zhì)濃度逐漸增加，氣液相之間的溶質(zhì)濃度差減小，傳質(zhì)速率減慢，最終降至零，氣液相達(dá)到平衡，這稱(chēng)為吸收平衡。此時(shí)，溶劑中的溶質(zhì)濃度達(dá)到最大值。在氣液平衡中，溶劑中的溶質(zhì)濃度稱(chēng)為平衡溶解度，簡(jiǎn)稱(chēng)溶解度。影響溶解度的因素如下：(1)壓力：系統(tǒng)壓力對(duì)溶解度的影響很小，可以忽略不計(jì)；(2)溫度：溫度對(duì)溶解度有很大影響，溶解度隨著溫度的升高而降低；(3)體系組成：在一定溫度下，溶解度只與體系組成有關(guān)。此外，吸收還具有選擇性吸收和吸收熱效應(yīng)：吸收總是具有一定的選擇性，因

6、此有必要選擇一種對(duì)酸性氣體具有高溶解度的溶劑與酸性天然氣接觸，以去除天然氣中所含的酸性氣體成分。當(dāng)溶劑吸收溶質(zhì)時(shí)，被吸收的氣體成分從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，這將產(chǎn)生溶液的熱量。甚至物理吸收也會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)；在化學(xué)吸收的情況下，也會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)熱。因此，隨著吸收過(guò)程的進(jìn)行，溶液的溫度會(huì)升高。解吸是從溶液中分離溶質(zhì)的過(guò)程，也稱(chēng)為吸附劑的再生。解吸是吸收的逆過(guò)程。影響解吸的主要因素有：(1)溫度：溫度越高，解吸越好；(2)壓力：壓力越低，越有利于解吸。2.解吸：生產(chǎn)中常用的解吸方法：將富含溶質(zhì)的溶液與含有少量或不含溶質(zhì)的惰性氣體或水蒸氣接觸，或通過(guò)加熱或減壓或加熱和減壓使溶液蒸發(fā)，從而分離出吸收的溶質(zhì)。3.吸收-解

7、吸系統(tǒng)1。醇胺與酸性氣體的反應(yīng)。醇胺法脫除酸性氣體的原理和工藝。普通吸收劑4。胺法及其改進(jìn)工藝。主要設(shè)備。行動(dòng)3。化學(xué)吸收法1。醇胺與酸性氣體的反應(yīng)。醇胺的分子結(jié)構(gòu)中有一個(gè)胺基和至少一個(gè)羥基。羥基可以降低醇胺的蒸汽壓，增加其在水中的溶解度；胺基使水溶液呈堿性，并促進(jìn)酸性成分的吸收。1、醇胺的分子結(jié)構(gòu)是可逆反應(yīng)。低溫時(shí)，反應(yīng)向右進(jìn)行，醇胺溶液吸收H2S和CO2酸性氣體，生成胺鹽并放熱；在較高的溫度下，反應(yīng)向左進(jìn)行，溶液中的胺鹽分解，酸性氣體釋放，溶液再生。2.醇胺與酸性氣體之間的主要化學(xué)反應(yīng)，低溫和高溫；2.醇胺法脫除酸性氣體的原理和工藝。一個(gè)入口洗滌器；2吸收塔；3“甜氣”出口分離器；4臺(tái)循環(huán)

8、泵；5貧胺冷卻器；6一個(gè)閃蒸罐；7固體去除過(guò)濾器；8碳顆粒過(guò)濾器；9-增壓泵；10-緩沖罐；1 1-富胺液和貧胺液換熱器；12再生塔；13回流冷凝器；14回流泵；15 a再沸器；16 a回流罐，1。基本工藝流程，13%,固體和液體雜質(zhì)，3755，7688，88105，3882，7688，54-62，回收裝置產(chǎn)生硫或?qū)⑵渌椭粱鹁嫒紵?。當(dāng)原料氣體酸和氣體的分壓相當(dāng)高時(shí)，胺液分流從再生塔中抽出大部分半貧液。貧液和半貧液分流；3、多個(gè)吸收塔的富液共用一個(gè)換熱再生系統(tǒng)。在某些情況下，天然氣凈化廠幾個(gè)吸收塔的富液可以合并到一個(gè)換熱再生系統(tǒng)中進(jìn)行處理，這通常被稱(chēng)為“一體化”流程?！耙惑w化”流程的優(yōu)勢(shì)：1

9、 .節(jié)約投資，降低運(yùn)營(yíng)管理成本，降低設(shè)備維護(hù)成本，縮短維護(hù)時(shí)間；2.降低設(shè)備能耗；3.增加或減少工廠處理能力的操作變得非常簡(jiǎn)單。天然氣脫酸過(guò)程中常用的吸收劑有兩種：(2)碳酸鉀和含各種催化劑的碳酸鉀溶液，主要是引入熱碳酸鉀。(1)醇胺，一乙醇胺二乙醇胺二甘醇胺二異丙醇胺甲基二乙醇胺，(1)在各種醇胺中，它們具有最小的分子量，最強(qiáng)的堿性，與酸性氣體反應(yīng)速度最快，酸性氣體負(fù)荷最高，能快速吸收天然氣中的酸性氣體，容易降低天然氣中的酸性氣體濃度，并且需要較少的循環(huán)溶液來(lái)去除一定量的酸性氣體；(2)蒸氣壓高，揮發(fā)性強(qiáng)，溶劑蒸發(fā)損失大；(3)腐蝕性強(qiáng)，溶液濃度低(15.20%)，特殊部位需要特殊鋼材；1，

10、單乙醇胺(MEA)，以及單乙醇胺(MEA)的特性：(4)良好的化學(xué)穩(wěn)定性，沒(méi)有其他化學(xué)物質(zhì)的參與，在低于正常沸點(diǎn)的溫度范圍內(nèi)不會(huì)發(fā)生降解和分解；(5)易氧化變質(zhì)，儲(chǔ)罐和緩沖罐應(yīng)覆蓋惰性氣體或氮?dú)猓?6)對(duì)H2S和CO2的吸收沒(méi)有選擇性，可以獲得較高的凈化度；(7)硫化羰和二硫化碳發(fā)生不可逆化學(xué)反應(yīng)，因此有必要配置再活化釜。1。單乙醇胺和單乙醇胺的特點(diǎn)：(1)蒸汽壓低，揮發(fā)性弱，溶劑蒸發(fā)損失小；(2)堿度弱，與酸性氣體化學(xué)鍵的結(jié)合力弱，所需再生熱量??；(3)腐蝕性弱，溶液濃度高(雙乙醇胺水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于單乙醇胺)，溶液循環(huán)量小，再生所需熱負(fù)荷低；(4)H2S和CO2的吸收是非選擇性的，羰基硫和

11、二硫化碳也被吸收，羰基硫和二硫化碳生成的化合物可以再生，因此不需要設(shè)置再活化釜。二乙醇胺(DEA)和二乙醇胺(DEA)的特點(diǎn)：二甘醇胺(DGA)的特點(diǎn)是：(1)蒸汽壓低，揮發(fā)性弱，溶劑蒸發(fā)損失小；(2)H2S凈化度高，即使貧液溫度高達(dá)54也能保證。因此，溶液冷卻只能用空氣冷卻代替水冷卻，所以它適用于沙漠和干旱地區(qū)；(3)腐蝕性略低于膜電極組件，二甘醇胺(DGA)水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于單乙醇胺(膜電極組件)，溶液循環(huán)較小，再生所需的熱負(fù)荷較低；(4)它對(duì)吸收H2S和CO2沒(méi)有選擇性，還吸收羰基硫和二硫化碳，并與它們發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)。(5)冰點(diǎn)低(-12.5)，適用于高寒地區(qū)。3.二甘醇胺(DG

12、A)和二異丙醇胺(DIPA)的特點(diǎn)是：(1)蒸汽壓低，揮發(fā)性弱，溶劑蒸發(fā)損失?。?2)腐蝕性弱，溶液濃度高，溶液循環(huán)量小，再生熱負(fù)荷低；(3)低壓下可以選擇性去除H2S，但選擇性隨壓力的增加而降低，H2S和CO2可以在更高的壓力下被同時(shí)去除；(4)二異丙醇胺(DIPA)能脫除羰基硫，易于再生。相應(yīng)的過(guò)程稱(chēng)為ADIP，也用于從液化石油氣中去除H2S和一氧化碳。在歐洲，它主要用于處理煉廠氣。二異丙醇胺(DIPA)和甲基二乙醇胺(MDEA)的特點(diǎn)是：(1)蒸汽壓低，揮發(fā)性弱，溶劑蒸發(fā)損失??；(2)甲基二乙醇胺(MDEA)比熱低，再生熱少；(3)腐蝕性低，溶液濃度高，循環(huán)量小，再生熱負(fù)荷低；(4)具有

13、吸收選擇性，對(duì)H2S的吸收能力高于對(duì)CO2的吸收能力；(5)冰點(diǎn)低(-14.6)，適用于高寒地區(qū)。5，甲基二乙醇胺(MDEA)，當(dāng)酸和氣體的分壓高時(shí)，反應(yīng)向右移動(dòng)進(jìn)行吸收反應(yīng)。當(dāng)酸性氣體分壓較低時(shí)，反應(yīng)轉(zhuǎn)向左側(cè)進(jìn)行再生。碳酸鉀也可以在分壓控制下與羰基硫和二硫化碳發(fā)生可逆反應(yīng)。由于吸收系統(tǒng)通常在110下工作，故稱(chēng)之為“熱碳酸鉀法”。再生溫度為118，適用于氣體壓力超過(guò)2.1 MPa、酸性氣體含量為58%的酸性天然氣。注意：沒(méi)有二氧化碳，6，熱碳酸鉀，鉀之間的化學(xué)反應(yīng)，H2S不能被清除熱碳酸鉀的特點(diǎn)是：(1)除酸性氣體組分外，其他組分在溶液中的溶解度很小，有用氣體組分的損失可以忽略不計(jì)；(2)碳酸

14、鉀與H2S和CO2的反應(yīng)熱僅為胺法的一半左右，再生熱較??；(3) H2S只有在CO2存在時(shí)才能脫除，適用于CO2/H2S含量高的酸性天然氣，能脫除COS和CS2；(4)要求碳酸鉀溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于35，否則會(huì)產(chǎn)生碳酸氫鹽沉淀；(5)當(dāng)溶液含有懸浮固體和重?zé)N時(shí)，會(huì)發(fā)生起泡和溶劑損失；(6)溶液腐蝕性極強(qiáng)，因此有必要向系統(tǒng)中注入防腐劑。熱碳酸鉀的特點(diǎn)：常規(guī)熱碳酸鉀工藝可使凈化氣中CO2濃度達(dá)到0.5%-0.6%。110、118、2035，當(dāng)要求凈化氣的CO2濃度達(dá)到0.10.2時(shí)，可采用貧液分流，約1/3的貧液冷卻至30后送至吸收塔頂部，從而降低了外氣的CO2濃度。貧液和半貧液分流熱碳酸鉀工藝。對(duì)

15、于CO2濃度高達(dá)2040的原料氣，可采用貧液和半貧液分流工藝。大約3/4的總半貧溶液從再生塔的中部取出并被送到吸收塔的中部，而剩余的1/4的較好再生的貧溶液被送到吸收塔頂部。為了獲得更高的凈化度，這種貧液可以進(jìn)一步冷卻，然后送入塔中。3/4，1/4，四，四，四，四，四，四，四，四，四，四，四，四，四，四，四，四，四，四，四，四，四，四，四，四目前，在常規(guī)胺法中使用的醇胺包括單乙醇胺、二乙醇胺和二甘醇胺(DGA)。選擇性胺法是指在氣體中同時(shí)存在H2S和CO2的條件下，幾乎完全去除H2S，僅吸收部分CO2的胺法。具有選擇性脫硫能力的甲基二乙醇胺(MDEA)得到了廣泛應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。二

16、異丙醇胺(DIPA)在低壓下也有明顯的選擇性H2S脫除能力。發(fā)展選擇性胺法的動(dòng)力是獲得適合克勞斯工藝處理的酸性氣體。選擇性胺法的應(yīng)用領(lǐng)域包括選擇性脫除H2S和富集酸性氣H2S。MDEA配方溶液MDEA配方溶液是一種高效的氣體脫硫脫碳溶液。MDEA配方溶液以甲基二乙醇胺(MDEA)為基礎(chǔ)，向溶液中加入化學(xué)試劑以改善MDEA的某些性能，或增加或抑制MDEA對(duì)CO2的吸收。一些配方溶液可以比MDEA具有更高的脫硫選擇性，一些配方溶液也可以比其他醇胺溶液具有更好的CO2去除效果。MDEA配方溶液中的一些化學(xué)物質(zhì)帶來(lái)了一些負(fù)面影響：降低了胺溶液的有效濃度，降低了可操作的氣液比；增強(qiáng)溶液的腐蝕性?；罨疢DEA溶液活化MDEA溶液是向溶液中加入活化劑以提高其對(duì)CO2的吸收率，主要用于從僅含CO2的氣體混合物中去除大量CO2；從含有少量H2S并具有高CO2/H2S比的氣體混合物中大量或深度去除CO2也可以同時(shí)去除一定量的H2S；混合胺溶液混合胺溶液是向MDEA溶液中加入其他伯胺或仲胺(有時(shí)是其他活性成分)?；旌习啡芤禾攸c(diǎn)：CO2吸收率為20%，比MDEA溶液低10%以上；但對(duì)H2S的選擇性明顯提高，對(duì)H2S的去除率大于