天然气湿法脱硫工艺

天然气湿法脱硫工艺

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河南化工

HENANCHEMICALINDUSTRY2008年 第25卷

天然气湿法脱硫工艺

李新建

(西南石油大学,四川成都 610500)

摘 要:在天然气的净化中,湿法脱硫工艺被广泛采用,湿法又可分为化学吸收法。本文针对这些方法,说明了各自的特点和应用情况,关键词:天然气;净化;湿法脱硫

中图分类号:TE644 文献标识码:A-(09-0008-03

zaofNaturalGas

LIXin-jian

(westPetroleumUniversity,Chengdu 610500,China)

Abstract:Wetdesulfurizationprocesshasbeenwidelyadoptedinpurificationofnaturalgas.Thewetdes2ulfurizationcanbediviedintochemicalabsorption,physicalabsorptionandmixedabsorption.Thefea2tures,andtheapplicationsituationsforallkindsofwetdesulfurizationarereviewed.Thedevelopingtend2encyofthedesulfurizationofnaturalgasispredictedinthispaper.

Keywords:naturalgas;purification;wetdesulfurization

(MDEA)。每一种化合物至少有一个羟基和一个胺 天然气脱硫一般分为干法和湿法两大类。干法

由于脱硫剂一般不能再生,在工业上应用较少。湿

法脱硫处理量大,操作连续,适用于高含硫天然气的处理,目前广泛用于天然气和炼厂气的净化,但是普遍存在着动力消耗大、设备体积大、运行费用高、控制条件严格等缺点。湿法脱硫又可分为化学吸收法、物理吸收法和混合吸收法。本文将介绍天然气湿法脱硫的一些方法。

基。羟基起着减少蒸汽压和增加溶解度的作用,而胺基使水溶液显碱性,从而达到吸收天然气中的酸

[1]

性气体的目的。醇胺溶液吸收酸气实质上就是气相中的H2S与CO2传质进入液相并与醇胺溶液发生反应的过程。

以MDEA为脱硫剂的选择性吸收脱硫工艺,自20世纪70年代开始在工业上应用以来,以其显著的节能效果,并且具备腐蚀轻微、吸收剂不易降解变质等优点,在国内外得到大量运用,成为快速发展的一种脱硫工艺。下面以MDEA吸收H2S与CO2为例,来说明醇胺法脱硫的主要反应过程。MDEA的

[2]

吸收原理如下:

(HOCH2CH2)2NCH3+H2S

-(快反应)(1) (HOCH2CH2)2NH+CH3+HS

由于叔胺分子氮原子上没有氢原子,不能和

1 化学吸收法

化学吸收法通常是指醇胺法,它是目前天然气脱硫工艺中最常用的方法,它利用碱性醇胺溶液在常温下与H2S和CO2等酸性气体反应生产盐来脱硫,所得吸收富液再通过升温、降压,分解盐来释放出H2S和CO2,从而实现吸收剂的循环使用。低压操作时,化学吸收法比物理吸收法和混合吸收法更适用。该方法不会造成重烃的大量损失。1.1 脱硫机理

化学吸收法脱硫常见的脱硫剂有一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、二甘醇胺(DGA)、二异丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺

收稿日期:2008-05-14

CO2直接反应,必须通过下列过程:

CO2+H2

OH

+

H

+

+HCO3

-+

(慢反应)(2)(瞬间反应)(3)

+R2NCH

3R2NH+CH3

以上反应均是可逆的,在吸收塔平衡右移吸收

作者简介:李新建(1986-),男,从事油气储运工程研究,电话:(028)83031817。

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第9期 李新建:天然气湿法脱硫工艺 9

酸气,在再生塔平衡左移释放酸气。由于反应(2)速率极慢,所以MDEA吸收H2S具有较高的选择性。MDEA分子氮原子上无活泼氢原子,因此它不能同CO2、COS、CS2等直接反应,故无口恶唑烷酮类的变质产物。1.2 醇胺法脱硫的工艺流程

醇胺法脱硫过程的典型工艺流程为:含H2S和CO2的原料气体先经过分离器除去液体和固体后,

然气由塔顶流出。富液由塔底流出,经闪蒸罐蒸出吸收的烃类气体后,再经过过滤器、换热器至解吸塔上部,沿解吸塔与蒸汽(主要是水蒸气)逆流接触,使酸气解吸,吸收液得到再生。再生后的醇胺贫液从重沸器底部流出,在贫富液换热器中与冷富液换热,再循环回吸收塔。解吸塔顶流出的酸气和水蒸气经过冷凝器和回流罐,酸气从罐顶分离出去并送往硫黄回收装置,凝结的水蒸气作为回流液返回解

[1]

吸塔顶。1. (见表1)

备注

再进入吸收塔下部,向上流动的气体与由上而下的

醇胺溶液逆流接触,醇胺溶液吸收酸气,净化后的天

名称

吸收剂

表1 一乙醇胺法

(MEA法)

25%一乙醇胺水溶液

;当酸气含量不超过3%时用此法比较,当超过3%时由于溶液循环量大,费用高[1]。再生耗热高,因而操作费用高。MEA在醇胺中碱性最强,能与酸性气体迅速反应,没有选择性。MEA与CS2反应不可逆,易造成吸收剂损失和固体产物在溶液中积累。易发泡,腐蚀性强。

适应于高压、高酸气浓度,高H2S/CO2值的天然气净化,酸气负荷可达0.5mol/mol,从而降低了溶液循环量,更经济。蒸发损失较MEA法少,腐蚀性弱,再生时溶剂残余酸性组分少。净化程度没有MEA法高,无选择性,降解变质严重。

用于高含酸气的天然气的净化,腐蚀性很小,再生耗热量少。DGA水溶液的冰点在-40℃以下,因此可以在寒冷条件下使用[3]。

与MEA法相似,可以脱产部分有机硫化物。在CO2存在时对H2S有一定的选择性。腐蚀性小,醇胺损失量少,蒸汽消耗较MEA法少际操作浓度应低于30%。

[3]

应用广泛,在气体脱硫工业中意义重大。

改良二乙醇胺法(SNPA-DEA法)40%~50%的二乙醇胺水溶液由法国阿基坦国家石油公司(SNPA)发明。

二甘醇胺法(DGA法)

50%~70%的二甘醇胺水溶液

可在极寒冷地区使用。

二异丙醇胺法(DIPA法)

25%~35%的二异丙醇胺水溶液

。DIPA粘度大,易发泡,实

吸收剂、蒸汽、水、电耗量小,经济。

甲基二乙醇胺法(MDEA法)甲基二乙醇胺水溶液

MDEA溶液腐蚀性很小,选择吸收H2S能力强,采用它吸收H2S气体可以降低溶液循环量,提高酸气质量和减

少总酸气量,并且还可以减少装置的投资和操作费用。节能效果显著。MDEA较其它胺的水溶液抗污染能力差,易出现溶液发泡、设备堵塞等问题。

2 物理吸收法

物理吸收法全部采用有机复合物做吸收剂。由

于该法存在共吸现象(吸收剂吸收H2S的同时吸收了很多重烃),影响净化气的热值和硫黄的质量,因而多用来吸收酸气分压高(一般大于0.35MPa)、重烃含量低的天然气。物理吸收法有很多优点:处理量大、再生容易、大部分酸气可减压闪蒸出来;溶剂循环量和设备体积小、专用系统简单、基建和操作费用低,溶剂一般无腐蚀性、不易产生泡沫,可同时脱除有机硫(硫醇和COS)而本身不降解,稳定性好、

损耗率低、不易发生冻结2.1 脱硫原理

[1]

。但是溶剂价格昂贵和

存在共吸现象限制了该法的发展。

利用吸收剂对硫化物的溶解性脱硫,在脱硫过程中不发生化学反应。2.2 工艺流程

以多乙二醇醚为例,其流程为:原料气由吸收塔下部入塔,与从塔顶流下的多乙二醇醚溶剂逆流接触,脱除酸气、有机硫后,净化气由塔顶流出。多乙二醇醚溶剂富液经水力透平回收能量后,进入高压闪蒸罐,闪蒸气体加压后返回吸收塔。高压闪蒸后

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的富液进入低压闪蒸罐,脱除溶解气体。为了使净

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化气中的H2S<6mg/m,溶液还必须进行汽提再

名称

吸收剂