天然气化工工艺学___第02章_天然气净化.ppt

2 天然气净化
天然气脱硫
硫磺回收与尾气处理
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以硫化氢(H2S)形式存在,同时还可能有一些有机硫化物,如硫醇(CH3SH)、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。
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,属于化学吸收;
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)
醇胺法和砜胺法
HO-CH2-CH2-NH2
一乙醇胺Monoethanolamine (MEA) 碱性最强
HO-CH2-CH2-NH -CH2-CH2-OH
二乙醇胺Diethanolamine (DEA)
CH3-CH(OH)-CH2-NH-CH2-CH(OH)-CH3
二异丙醇胺Diisopropanolamine (DIPA)
HO-CH2-CH2-N(CH3)-CH2-CH2-OH
甲基二乙醇胺Methyldiethanolamine (MDEA)
NH2-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH
二甘醇胺Diglycol Amine (DGA)
《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:(P18)
(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
(回收+循环)
《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。
闪蒸:除去富液中的烃类(少量H2S);
换热:以富液回收贫液的热量;
吸收:脱除酸性气体;
再生:解析出富液中的酸性气体。
醇胺法和砜胺法工艺流程
1—入口分离器; 2 —吸收塔; 3 —出口分离器; 4 —醇胺溶液泵; 5 —溶液冷凝器; 6 —升压泵; 7 —闪蒸罐; 8 —过滤器; 9 —换热器; 10 —再生塔;11 —塔顶冷凝器; 12 —回流罐; 13 —再沸器; 14 —缓冲罐
G
L
《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
分流法脱硫工艺流程图
低温高压
高温低压
半贫液
富液
富液
半贫液
《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(选择性脱硫)。
方法
MEA
DEA
砜胺Ⅱ
MDEA
醇胺浓度/%
[H2S] /(mg/m3)
[CO2] /%
酸性气体负荷/(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

<
无
高
强
严重
差
少
20~30
< 5
~
~
几乎无
较高
强
有
差
少
30~45
< 5
~
~
无
低
较弱
有
好
多
20~50
< 5~20
有(叔胺)
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
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
天然气脱硫的其他方法