天然气中酸性组分的脱除技术.doc

西华师范大学应化09级9班

天然气中酸性组分的脱除技术
西华师范大学应化09级9班顾秀梅

摘要：本文介绍了可用于天然气脱硫脱碳装置高压富液能量回收的三种液力透平结构特点和效率特性，剖析了第一代液力透平能量回收方式在工业应用中存在的问题，提出采用第二代液力透平增压泵的优点和可行性，并对两代技术应用效果进行了对比。
关键词：天然气脱硫脱碳酸性组分脱除
引言:来自地下储层的天然气通常不同程度地含有H2S、CO2和有机硫化物（RSH、COS）等酸性组分，在开采、集输和处理时会造成设备和管道腐蚀，而且含硫成分往往有毒、有害并且具有难闻的臭味，会污染环境和威胁人身安全；当天然气用作化工原料时，还会引起催化剂中毒，同时，CO2含量过高将降低天然气的热值。
当天然气中的H2S、CO2等酸性组分含量超过商品气气质标准时，必须进行脱除处理。从酸性天然气中脱除H2S、CO2等酸性组分的工艺过程称为脱硫脱碳或脱酸气。若该过程主要是脱除H2S和有机硫化物则称为天然气脱硫，若主要是脱除CO2则称为脱碳。
目前，国内外报道过的湿法和干法脱硫方法有近百种。国内常用的天然气湿法脱硫方法是MDEA法和MDEA—环丁砜法等（1）。
1脱硫脱碳方法的分类
1.1化学溶剂法
以碱性溶液为吸收溶剂(化学溶剂)，与天然气中的酸性组分（主要是H2S和CO2)反应生成某种化合物。
1.2化学吸收法可分为:
①醇胺法，主要包括：一乙醇胺(MEA)法、二乙醇法(DEA)法、二甘醇胺(DGA)法、二异丙醇胺法（DIPA)法、甲基二乙醇胺(MDEA)法等。醇胺法是最常用的天然气脱硫方法。此法适用于从天然气中大量脱硫和二氧化碳。
②碱性盐溶液法，主要包括：改良热减法、氨基酸盐法；它们虽然能脱除硫化氢，但主要用于脱除二氧化碳，在天然气工业中应用不多。
1.3物理溶剂法
采用有机化合物为吸收溶剂(物理溶剂)，对天然气中的酸性组分进行物理吸收而将它们从气体中脱除。主要包括多缩乙二醇法和砜胺法等。物理吸收法的溶剂通常靠多级闪蒸进行再生，不需蒸汽和其它热源，还可同时使气体脱水。海上采出的天然气需要大量脱除二氧化碳时常常选用这类方法。
1.4化学-物理溶剂法
这类方法采用的溶液是醇胺、物理溶剂和水的混合物，兼有化学溶剂法和物理溶剂法的特点，故又称混合溶液法或联合吸收法。目前，典型的化学-物理吸收法为砜胺法（Sulfinol)法，包括DIPA-环丁砜法(Sulfinol-D法，砜胺Ⅱ法)、DEA-环丁矾法（Sulfinol-M法，砜胺Ⅲ法)等。
1.5直接转化法
这类方法以氧化一还原反应为基础，故又称为氧化还原法。此法包括借助于溶液中氧载体的催化作用，把被碱性溶液吸收的H2S氧化为硫，然后鼓人空气，使吸收剂再生，从而使脱硫与硫回收合为一体。直接转化法目前多用于在焦炉气、水煤气、合成气等气体脱硫。
1.6其他类型方法
除上述方法外，目前还可采用分子筛法、膜分离法、低温分离法及生物化学法等脱除H2S和有机硫。此外．非再生的固体(例如海绵铁)、液体以及浆液脱硫剂则适用于H2S含量低的天然气脱硫。其中，可以再生的分子筛法等又称为间歇法。膜分离法借助于膜在分离过程中的选择性渗透作用脱除天然气的酸性组分。

2脱硫脱碳方法的选择
在选择脱碳脱碳方法时，图2-1作为一般性指导是有用的。由于需要考虑的因素很多，不能只按绘制图2-1的条件去选择某种脱硫脱碳方法，也许经济因素和局部情况会支配某一方法的选择。
2.1考虑因素
在选择脱硫脱碳方法时应考虑的主要因素有：①原料气中酸气组分的类型和含量；②净化气的质量要求；③酸气要求；④酸气的温度、压力和净化气的输送温度、压力；⑤原料气处理量和原料气中的烃类含量；⑥脱除酸气所要求的选择性；⑦液体产品(例如NGL)质量要求；⑧投资、操作、技术专利费用；⑨有害副产物的处理。现对其中几种因素介绍如下：
(1)原料气中酸性组分的类型和含量
大多数天然气中的酸性组分是H2S、C02，但有时也可能含有COS、CS2和RSH(即使含量很低)等。只要气体中含有其中任何一种组分，不仅会排除选择某些脱硫脱碳方法，而且对下游气体处理装置的工艺设计也具有显著影响。
例如，在下游的NGL回收过程中，气体中的COS、CS2和RSH以及其他硫化物主要将会进入NGL。如果在回收NGL之前不从天然气中脱除这些组分，就要对NGL进行处理，以符合产品质量。
(2)酸气组成
作为硫磺回收装置的原料气—酸气，其组成是必须考虑的一个因素。如果酸气中的C02浓度大于80％时，就应考虑采用选择性脱H2S方法的可能性，包括采用多级脱硫过程。
水含量和烃类含量高时，将对硫磺回收装置的设计与操作带来很多问题。因此，必须考虑这些组分对气体处理方法的影响。
2.2选择原则
根据工