天然氣中通常含有H2S、CO2和有機硫化物等酸性組分存在,這些氣相雜質在水存在的情況下會腐蝕金屬,并污染。含硫組分有難聞的臭味 使下游工廠的催化劑中毒等缺點。CO2含量過高會使天然氣的熱值達不到要求。就管輸來說,主要根據平衡供氣并兼顧到人身健康而確定各項具體指標,一般天然氣中H2S含量應低于20mg/m3,CO2的含量好不超過2%~3%。
1.2 技術路線及方案比較
天然氣脫除酸性組分的有化學溶劑法,物理溶劑法,物理化學溶劑法,直接轉化法,非再生性法和膜分離法。
化學溶劑吸收法主要包括一乙醇胺法(MEA法)、改良二乙醇胺法(SNPA-DEA法)、甘醇胺法(DGA法)、二異胺法(DIPA法)、二乙醇胺法(MDEA法)、改良熱鉀堿法(Catacard法和Benfield法等)、法(Alkacid法)等。該法特點凈化度高,適應性寬,豐富,應用廣。
物理溶劑吸收法主要包括多乙二醇二甲醚法(Selexol法)、碳酸丙烯酯法(FluorSolvent法)、冷甲醇法(Rectisol法)等。該法主要特點為再生能耗低,吸收重烴,高凈化度需有特殊再生措施,主要用于脫碳。
物理化學吸收法主要包括Sulfinol-D法和Sulfinol-M法。該法主要特點為脫除有機硫好再生能耗低,能夠吸收重烴。
直接氧化法主要包括蒽醌法(Stretford法)、改良砷堿法、鐵堿法和海綿鐵法。其特點為集脫硫和硫回收于一體,溶液硫容低。
膜分離法主要包括Prism,Separex,Gasep,Delsep等。其特點為能耗低,適于處理高含二氧化碳的脫除。
非再生性法主要有Chemsweet,Slurrisweet法等。其特點為裝置簡易,廢液需妥善理。
下面就各種脫硫溶劑的特點及脫硫情況做一些敘述:
1. MEA法:本法為化學吸收,操作壓力影響小,在3-7 低壓操作仍可以達到管輸要求,當酸氣含量不超過3%(體)用此法比較經濟;對于酸氣含量超過3%也可以用此法,但由于溶液循環量大,再生耗熱高,因而操作費比物理吸收法高,此法可以部分脫除有機硫化合物,為常用脫硫,應用廣泛。
2. SNPA-DEA法:適用于高壓,高酸氣濃度,高硫碳比的天然氣凈化,當的分壓達到4,此法比MEA法經濟。
3. DGA法:用于高酸氣含量的天然氣凈化,比其它醇胺溶劑腐蝕性小,再生耗熱少,DGA水溶液冰點在-40℃以下,可極寒冷的地區使用。
4. DIPA法:脫硫情況與MEA法大致類似,可脫除部分有機硫化合物,在二氧化碳存在時對吸收有一定的選擇性,腐蝕性小,胺損失量小,蒸汽消耗較MEA法小。
5. MDEA法:類似于MEA法,在高碳硫比下能選擇脫除,循環量小,操作費用低蒸汽壓低,損失小應用極廣。以活化MDEA溶液可脫除大量二氧化碳。
6.改良熱鉀堿法:適用于含酸氣8%以上,碳硫比高的天然氣凈化,壓力對操作影響較大,吸收壓力不宜低于20,合成氨廠大量用此法脫二氧化碳。
7.酸鹽法:對具有高度選擇性,可用于常壓或高壓氣體脫硫脫碳,凈化氣中含量達不到6毫克每標方。
8.多乙二醇二甲醚法:用于高二氧化碳,低含量,高酸氣分壓的天然氣選擇性脫硫,可同時天然氣的水、烴溫度。
9.碳酸丙烯酯法:主要用于從高酸氣分壓氣體中脫除二氧化碳和,也可以脫除有機硫化合物,吸收在低溫下進行,有時需用制冷設備冷卻貧液,在相同條件下和操作費用均低于熱鉀減法。
10.冷甲醇法:溶劑在高壓低溫下對二氧化碳和有很高的溶解度,可同時脫除有機硫化合物,而且凈化氣有較低,能量和熱量消耗均低,并可選擇性脫除。缺點是由于在低溫下操作,流程比較復雜,溶劑損失比較大。本法較適宜凈化酸氣分壓大于10的天然氣。主要用于煤氣和合成氣脫硫,也可用于液化天然氣凈化。
11.Sulfinol-D法:兼有物理吸收和化學吸收的作用,天然氣中酸氣分壓達到7.7,硫碳比大于1時,此法比MEA法經濟,它的缺點是吸收重烴,此法能脫除有機硫化合物,為重要的天然氣脫硫。
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