第02章 天然气净化 天然气化工工艺学PPT.pptVIP

2 天然气净化 2.1 天然气脱硫 2.2 硫磺回收与尾气处理 2.3 天然气脱水 《天然气化工工艺学》第2章 天然气中的硫化物主要是硫化氢(H2S)存在，同时还可能有一些有机硫化物，如硫醇(CH4S)、硫醚(CH3SCH3)及二硫化碳(CS2)等。 目前的天然气脱硫工艺包括以醇胺法(简称胺法)为主的化学溶剂法、以砜胺法为主的化学－物理溶剂法、物理溶剂法、直接转化法(亦称氧化－还原法)、吸附法和非再生法等，其中占主导地位的是醇胺法和砜胺法。 2.1 天然气脱硫 * 《天然气化工工艺学》第2章 醇胺法以醇胺水溶液为吸收剂，属化学吸收； 砜胺法以醇胺的环丁砜水溶液为吸收剂，是以醇胺的化学吸收和环丁砜的物理吸收联合的化学-物理吸收。 主要吸收剂：一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA) 、二异丙醇胺(DIPA)与环丁砜组成的砜胺-Ⅱ(砜胺法)及甲基二乙醇胺(MDEA) 2.1.1 醇胺法和砜胺法 * 《天然气化工工艺学》第2章 醇胺属碱性，H2S和CO2为酸性气体，进行基于酸碱中和反应的化学吸收。如： （快速） 此类吸收是放热反应，在较低的温度(70℃)下进行，当温度超过105℃后，反应将发生逆转。利用此特性，可实现醇胺溶液循环再生使用。 醇胺法的反应 * 《天然气化工工艺学》第2章 包括吸收、闪蒸、换热、及再生四个环节。 吸收：脱除酸性气体； 闪蒸：除去富液中的烃类； 换热：以富液回收贫液的热量； 再生：解析出富液中的酸性气体。 2.1.1.1 醇胺法和砜胺法工艺流程 * 《天然气化工工艺学》第2章 1－吸收塔；2－再生器；3－再沸器 对于天然气中酸性气体含量高或溶剂循环量大的大型装置，有时采用分流部分半贫液进入吸收塔中部的方法来提高处理效率。 分流法脱硫工艺 图2.2 分流法脱硫工艺流程图 * 《天然气化工工艺学》第2章  吸收塔：大型装置多使用浮阀塔，小型装置宜用填料塔或筛板塔； 再生塔：填料塔或板式塔，顶部都安排有回流入塔； 再沸器：热虹吸式或釜式再沸器，热源以使用饱和蒸汽为宜，小型装置也可用热载体或烟道气加热； 醇胺法和砜胺法装置主要设备 配套设备包括闪蒸罐 、 过滤器 、贫富液换热器 、贫液冷却器。 * 《天然气化工工艺学》第2章 MEA法：适用于压力较低而对H2S和CO2净化度要求高的工况； DEA法：适用于在较高的酸性气体分压下同时脱除H2S和CO2； 砜胺法：砜胺–Ⅱ型适用于需脱除有机硫及同时脱除H2S和CO2的情况；砜胺一Ⅲ型适用于需脱除有机硫及选择脱除H2S的工况； MDEA法：优先用于需选择脱除H2S的工况。 方 法 MEA DEA 砜胺Ⅱ MDEA 醇胺浓度/% [H2S] /(mg/m3) [CO2] /% 酸性气体负/(mol/mol) 选择脱硫能力 能耗 腐蚀性 醇胺降解 脱有机硫能力 烃溶解 ≤15 5 0.005 0.35 无 高 强 严重 差 少 20~30 5 0.005~0.02 0.3~0.8 几乎无 较高 强 有 差 少 30~45 5 0.005~0.02 0.3~0.8 无 低 较弱 有 好 多 20~50 5~20 有 低 较弱 微 差 少 国内已用领域 天然气， 炼厂气 炼厂气 天然气， 合成气 天然气，炼厂气，克劳斯尾气 2.1.1.2 主要醇胺法和砜胺法的特点和应用范围 * 《天然气化工工艺学》第2章 脱硫化学溶剂包括有机碱(前述的醇胺溶液) 和无机碱 (活化热钾碱法)。 活化热钾碱法基本工艺流程图 2.1.2 天然气脱硫的其他方法 * 《天然气化工工艺学》第2章 由于酸性气体物理吸收热大大低于其与化学吸收的反应热，故溶剂再生的能耗低； 既可以同时脱硫脱碳也可以选择脱除H2S，对有机硫也有良好脱除能力； 在脱硫脱碳的同时可同时脱水； 不宜用于C2以上烃含量高、尤其是重烃多的气体； 溶剂吸收酸性气体的速率慢。 包括冷甲醇法、多乙二醇二甲醚法、碳酸丙烯酯法及N–甲基吡咯烷酮法等，特点如下： 2.1.2.1 物理溶剂法 * 《天然气化工工艺学》第2章 NEAG–ⅡSelexol 装置工艺流程图 Pikes Peak Selexol 装置工艺流程图 两种基本流程：德国NEAG–Ⅱ和美国Pikes Peak装置。差别为再生部分，当用于脱除大量CO2时，此时仅靠溶液的闪蒸而再生。如需达到较严格的H2S，闪蒸后还需气提或真空闪蒸。 物理溶剂法流程 * 《天然气化工工艺学》第2章 其他的化学物理溶剂法 方 法 常温甲醇法 Selefining法 Optisol Flexsorb混合SE法 技术拥 有者 德国Lurgi公司