膜吸收器碳酸钠溶液脱除天然气中硫化氢研究.pdfVIP

学兔兔学兔兔 第5期 马 路等：膜吸收器碳酸钠溶液脱除天然气中硫化氢的研究 51 膜吸收器碳酸钠溶液脱除天然气中硫化氢的研究 马 路，王树立 ，王 剑，王 恒，何双双，刘永亮 (常州大学江苏省油气储运技术重点实验室，江苏 常州 213016) 摘要：以疏水性聚偏氟乙烯中空纤维膜组件为吸收器，碳酸钠水溶液为吸收液，研究了膜孔径和操作条件对天然气脱除硫 化氢效果的影响。结果表明：随着气液流量、吸收液浓度和温度的提高，总传质系数也随之提高；膜孑L径对传质系数有较大影 响，孔径越大传质系数越高；进气流量对总传质系数的影响最大，液体流量的影响最小。 关键词：硫化氢；膜吸收；碳酸钠水溶液；总传质系数 中团分类号：TQ028．2；TE64 文献标识码：A 文章编号：1001—9219(2013)05-51—04 目前世界天然气消费量占一次能源需求总量 理化学反应，使膜的结构和形态发生变化，影响传 的24％左右。全球天然气资源丰富，随着石油资源 质过程的稳定性和减少膜的使用寿命；另外还应该 的枯竭，天然气在能源消费中所占的比例将逐渐增 具有再生能力，这样才能够循环利用，节约成本。传 加。近年。我国天然气生产和消费增长迅速，2012年 统的吸收液一般采用胺类溶液。因为它们具有很高 天然气产量和表观消费量已分别达1077亿m 和 的容量和相对高的吸收速率。但是这些吸收液的一 1471亿m3，但占一次能源消费的比例仅为5．4％，发 个主要缺点就是膜的兼容性较差，降低了膜的性 展空间很大。开采出来的天然气中常含有硫化氢和 能【4J。碳酸钠水溶液为碱式盐，与现今广泛使用的有 各种有机硫化合物。而绝大多数硫化物对于天然气 机膜具有很好的兼容性．而且可再生利用圈。所以本 来说都是有害的杂质，特别是硫化氢，不仅对储罐 实验以碳酸盐水溶液作为吸收液，聚偏氟乙烯中空 和管道等重要设备造成严重腐蚀【”，而且对环境和 纤维膜组件为吸收器对含H2S的天然气进行脱硫 人体健康产生了严重的危害，因此必须脱除。 实验。 目前工业生产中脱除硫化氢的净化技术分为 1 脱硫理论及实验 湿法工艺和干法工艺两大脱硫体系。但这些工艺普 遍存在投资大，能耗高，脱硫剂变质121，脱硫副产品 1．1 吸收原理 抛弃不能被利用．或对环境造成二次污染等问题。 假设在吸收H2S之前，Na2CO，水溶液中HCO 一 膜基吸收法脱硫是将膜技术和吸收过程相结 的浓度可以忽略不计。当Na CO，溶于水时，其电离 合的新技术，中空纤维膜接触器的装填密度大，单 产生Na 和C032-，而溶液中的OH一由式(2)的逆向反 位体积的接触面积达3000m2／m3~5000m2／m ，比传统 应和式(1)产生，HC03-由式(2)的逆向反应产生。 的吸收器大30—5O倍。膜接触器作为一个单元设 H，O÷一生_÷H +OH一 (1) 备，可以任意组合，既可串联，也可并联，可放大性 HCO3一+OH一 生_÷CO3 一 +H20 ) 好，易于工业化翻；且设备紧凑占地小，投资少，操作 当H2S被溶液吸收后，其发生的反应如下： 简单费用低。显示出巨大应用潜力。该法采用的吸 H，S HS一+H (3) 收液对膜需具有