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科研動態(tài)

天然氣的凈化方法盤點(diǎn)

分類：

科研動態(tài)

發(fā)布時間：

2023-03-13 09:02

訪問量：

65

從地層中開采出的天然氣或油田的伴生氣，往往含有砂和混入的鐵銹等固體雜質(zhì)，以及水、硫化物和二氧化碳等有害物質(zhì)。雜質(zhì)會產(chǎn)生很多有害的影響，當(dāng)有酸性氣體（H2S和CO2）時，不僅對管線、設(shè)備的腐蝕；而且影響產(chǎn)品和中間產(chǎn)品的質(zhì)量，污染環(huán)境，CO2 還影響天然氣的熱值。管輸天然氣的氣質(zhì)要求：

1、H2S的濃度小于5.7~16mg/m3，總硫的質(zhì)量濃度小于150~450mg/m3；

2、CO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)小于0.02%~0.03%。

目前，有不少凈化天然氣的方法，包括干法以及濕法。有些已經(jīng)過時，有些仍在使用。下面我們來盤點(diǎn)一下：

化學(xué)溶劑吸收法

工作原理：以弱堿性溶液為吸收劑，與酸性組分（H2S和CO2）反應(yīng)生成化合物。吸收了酸氣的富液在高溫低壓的條件下放出酸氣，使溶液再生、恢復(fù)吸收酸氣的活性，使脫酸過程連續(xù)進(jìn)行。各種醇胺溶液是使用最廣泛的吸收劑。

一、醇胺法凈化天然氣

醇胺溶液在吸收塔內(nèi)的低溫高壓下吸收H2S和CO2氣體，生成相應(yīng)的胺鹽并放出熱量。在再生塔內(nèi)溶液被加熱到一定溫度，在低壓高溫下溶液中的胺鹽分解，重新放出酸氣，同時使溶液得到再生。

醇胺脫硫裝置的典型工藝流程

原料氣由吸收塔下部進(jìn)塔自下而上流動，同由上向下的醇胺溶液逆流接觸，醇胺溶液吸收酸氣后，凈化天然氣由塔頂流出；

1、吸收酸氣的富醇胺液由吸收塔底流出，經(jīng)過閃蒸罐，放出吸收的烴類氣體；

2、富醇胺液在再生塔內(nèi)放出大部分酸氣；

3、酸氣在重沸塔內(nèi)進(jìn)一步解吸，醇胺液得到較完全再生。

物理溶劑吸收法

工作原理：利用有機(jī)溶劑對原料氣中酸性組分具有較大溶解度的特點(diǎn)，從天然氣內(nèi)脫除酸氣。溶液的酸氣負(fù)荷正比于氣相中酸氣的分壓，當(dāng)富液壓力降低時，即放出吸收的酸性氣體。

一、費(fèi)盧爾（Flour）法脫酸氣

使用碳酸丙烯為物理吸收劑，吸收H2S和CO2。

溶劑的特點(diǎn)：

1、對CO2和其他組分氣體的溶解度高，溶解熱較低；對天然氣主要輕組分C1、C2的溶解度低

2、蒸氣壓低，粘度??；

3、與氣體所有組分不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；

4、無腐蝕性

二、物理化學(xué)吸收法（砜胺法）

工作原理：采用的吸收溶液包括物理吸收溶劑和化學(xué)吸收溶劑，兼有物理和化學(xué)溶劑的各自優(yōu)點(diǎn)，著名的為砜胺法。

1、物理吸收溶劑：環(huán)丁砜是硫化物極好的吸收劑，對CO2、重?zé)N、芳香烴的吸收能力低。

2、化學(xué)吸收溶劑：任何一種醇胺，常用二異丙醇胺二級脫酸，進(jìn)一步脫除H2S和CO2。

優(yōu)點(diǎn)：

1、酸氣負(fù)荷高；

2、凈化度高，可同時脫除H2S和有機(jī)硫；

3、消耗指標(biāo)低；

4、溶劑損失量?。?/span>

5、對設(shè)備的腐蝕小。

缺點(diǎn)：

1、溶液吸收重?zé)N的能力強(qiáng)；

2、環(huán)丁砜是良好的溶劑，泄漏至管線或設(shè)備上會溶解油漆，也會溶解鉛油等密封材料；

3、砜胺溶液的價格較貴，且溶液變質(zhì)產(chǎn)物復(fù)活困難；

4、砜胺溶液的凝點(diǎn)高（約-2.2℃），在寒冷地區(qū)使用時要防止溶液凝固而堵塞管線。

直接氧化法

工作原理：在催化劑或特殊溶劑的參與下，使H2S和O2及SO2和H2S 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成元素S和水。常用于天然氣脫出酸氣的處理，原料氣的特點(diǎn)是氣體流量小，酸氣濃度高。

一、克勞斯（Claus）法

分兩步進(jìn)行：

第一步使高酸氣負(fù)荷的氣體燃燒產(chǎn)生SO2；

第二步在催化劑（合成氧化鋁）參與下使H2S和SO2反應(yīng)元素S和水。

二、天然氣絡(luò)合鐵脫硫

絡(luò)合鐵脫硫工藝是一種濕式氧化還原法脫硫工藝，由于其具有脫硫效率高、安全無毒和流程簡單等優(yōu)點(diǎn)，國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于天然氣、石油化工等領(lǐng)域。

根據(jù)流程不同，絡(luò)合鐵脫硫工藝分為雙塔工藝和自循環(huán)工藝，雙塔工藝也稱直接接觸式，是將天然氣中的H2S 一步氧化成單質(zhì)S；自循環(huán)工藝需配套醇胺法脫硫，再將醇胺再生酸氣中的H2S 氧化成單質(zhì)S。

雙塔絡(luò)合鐵脫硫工藝對于0.2~20 t/d中小規(guī)模硫磺回收裝置，特別是分散的天然氣井口脫硫有很好的適應(yīng)性。

反應(yīng)原理

雙塔絡(luò)合鐵脫硫工藝基礎(chǔ)化學(xué)反應(yīng)分為吸收和再生兩個部分。具體是利用堿性絡(luò)合鐵催化劑的氧化還原性質(zhì)，吸收原料氣中的H2S。

H2S被絡(luò)合鐵催化劑直接氧化生成單質(zhì)硫，絡(luò)合鐵轉(zhuǎn)化為絡(luò)合亞鐵，然后在再生過程中鼓入空氣，以空氣氧化催化劑富液中的絡(luò)合亞鐵，使催化劑富液中的絡(luò)合亞鐵轉(zhuǎn)化為絡(luò)合鐵，從而再生回用。絡(luò)合鐵脫硫反應(yīng)原理如下：