天然氣脫硫工藝介紹

1、精選自然氣脫硫工藝介紹（1）工程中常用的自然氣脫硫方法自然氣脫硫的方法有很多種，習(xí)慣上把接受溶液或溶劑做脫硫劑的脫硫方法稱為濕法脫硫，接受固體做脫硫劑的脫硫方法稱為干法脫硫。一般的濕法脫硫有化學(xué)溶劑法（如醇胺法）、物理溶劑法（如Selexol法、Flour法）、化學(xué)-物理溶劑法（如砜胺法）和直接轉(zhuǎn)化法（如礬法、鐵法）。常見的干法脫硫有膜分別法、分子篩法、不行再生固定床吸附法和低溫分別法等。（2）自然氣脫硫方法選用原則自然氣組分、處理量、硫含量、廠站所處自然條件、產(chǎn)品質(zhì)量要求、運(yùn)行操作要求等都是自然氣脫硫工藝的選擇依據(jù)。目前，依據(jù)國內(nèi)外工業(yè)實踐的閱歷，自然氣脫硫脫碳工藝的選擇原則可參考以下內(nèi)容。

2、原料氣中含硫量高，處理量大，硫碳比高需要選擇性吸取H2S同時脫除相當(dāng)量的CO2，原料氣壓力低，凈化氣H2S要求嚴(yán)格等條件下，可選擇醇胺法作為脫酸工藝。原料氣中含有超量的有機(jī)硫化物需要脫除，宜選用砜胺法。此外，H2S分壓高的原料氣選用砜胺法時能耗遠(yuǎn)低于醇胺法。 H2S含量較低的原料氣中，潛硫量在0.2t/d5t/d時可考慮直接轉(zhuǎn)化法，潛硫量低于0.2t/d的可選用非再生固體脫硫法如固體氧化鐵法等。實踐中，往往在選擇基本工藝方案之后，依據(jù)具體狀況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最終確定自然氣的脫硫脫碳方法。圖1 和圖2 分別表示了原料氣中酸氣分壓和出口氣質(zhì)量指標(biāo)對脫硫方案選擇的影響。圖1 脫硫方案選擇與酸氣分壓

3、的關(guān)系圖2 脫硫方案選擇與進(jìn)、出口氣質(zhì)量指標(biāo)的關(guān)系（3）低含硫量自然氣脫硫方案某項目自然氣組分和參數(shù)如下：表1 原料氣組分表序號名稱組分備注1N20.001222CO20.01213H2S0.00014C10.7223634775C20.142121256C30.06867i-C40.01268n-C40.0239i-C50.0064310n-C50.0052311C60.0020512C70.0010813C8+0.00094527314H2O0.0021615合計1.000表2 原料氣工藝參數(shù)表序號名稱單位前期中期后期1操作壓力psig1250125012502操作溫度961101103氣

4、源流量MMSCFD105.19.54氣源密度(操作條件)lb/ft36.956.5886.7375出口氣含硫量ppmv不大于4由表可知，本工程的特點是含硫量低，處理量不大，出口氣要求較嚴(yán)格?？捎玫膸追N脫硫工藝方案如下：干法脫硫固定床吸附法氧化鐵固體脫硫是典型的干法脫硫工藝，處理原料氣中的H2S含量一般在10ppm到1%之間。工藝流程圖如圖3。原料氣首先進(jìn)行過濾分別，除去固體雜質(zhì)和游離水后，進(jìn)入脫硫裝置固體脫硫塔進(jìn)行吸附脫除氣體中含有的H2S，其余塔進(jìn)行更換脫硫劑工作。脫硫后的凈化氣經(jīng)過濾分別，除去化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的水和氣流帶出的脫硫劑雜質(zhì)后輸出。氧化鐵固體脫硫工藝所需要的主要設(shè)備見表3，常見脫硫裝

5、置見圖4。圖3 氧化鐵固體脫硫工藝流程表3 氧化鐵固體脫硫主要設(shè)備序號名稱單位數(shù)量1過濾分別器臺12脫硫塔座23粉塵過濾器臺1圖4 氧化鐵固體脫硫裝置濕法脫硫醇胺法醇胺法是典型的濕法脫硫工藝，也是目前最常用的自然氣脫硫脫碳的方法。醇胺法以可逆反應(yīng)為基礎(chǔ)，弱堿性溶劑為吸取劑，最常用的脫硫劑有MDEA、DEA和MEA及它們的混合溶劑。本方案可選用目前國際廣泛接受的醇胺甲基二乙醇胺（MDEA）作為脫硫溶劑。工藝流程見圖5。圖5醇胺法脫硫工藝流程簡圖原料氣經(jīng)進(jìn)口分別器除去游離液體和攜帶的固體雜質(zhì)后進(jìn)入吸取塔的底部與醇胺溶液接觸，脫除酸性組分。飽和的濕凈化氣經(jīng)分別脫水后進(jìn)入NGL回收單元或LNG生產(chǎn)裝置

6、，或作為商品氣或管輸。吸取塔底部流出的富液進(jìn)入脫硫劑再生循環(huán)單元，脫除溶液中的酸性氣體，增壓后進(jìn)入吸取塔循環(huán)利用。有時，貧液在換熱與增壓之后也經(jīng)過一個過濾器濾除其中雜質(zhì)。從富液中汽提出來的酸性組分在與冷凝后的水分別之后，依據(jù)其組成和流量，或去硫磺回收裝置，或壓縮回注地層，或處理后去火炬系統(tǒng)。醇胺法脫硫工藝主要設(shè)備見表4，常見脫硫裝置見圖6。表4 醇胺法脫硫主要設(shè)備序號名稱單位數(shù)量1吸取塔座12再生塔座13粉塵過濾器臺14重沸器臺15富液閃蒸罐座16貧富液換熱器臺17溶液冷卻器臺18酸氣冷卻器臺19入口過濾分別器臺110凈化氣分別器臺111酸氣分別器臺112貧液緩沖罐座113溶液循環(huán)泵臺214貧

7、液泵臺215貧液提升泵臺216回流泵臺217MDEA補(bǔ)充泵臺2圖6 醇胺法脫硫裝置濕法脫硫Shell-Paques（謝爾-帕克）工藝謝爾-帕克工藝是接受生物技術(shù)脫硫的濕法脫硫工藝，操作彈性可從H2S濃度50ppmv到100vol.%，處理后的自然氣H2S含量可達(dá)到4ppmv以下。工藝流程見圖7。酸性氣體通過入口分別器后進(jìn)入吸取塔，脫除H2S后分別外輸。吸取后的富液進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸后的氣體進(jìn)入火炬系統(tǒng)，液體進(jìn)入生物反應(yīng)器，反應(yīng)器通入空氣，通過把握氧化還原反應(yīng)促使溶液中的HS轉(zhuǎn)化為硫磺，達(dá)到吸取液再生的目的。再生后的溶液循環(huán)使用，硫磺回收。圖7Shell-Paques工藝流程簡圖生物脫硫工藝常見裝

8、置見圖8，主要設(shè)備見表5。圖8生物脫硫工藝裝置表5Shell-Paques法脫硫主要設(shè)備序號名稱單位數(shù)量1吸取塔座12生物反應(yīng)器臺13鼓風(fēng)機(jī)臺14閃蒸罐座15再生液分別器臺16再生液循環(huán)泵臺27脫硫劑循環(huán)泵臺28入口過濾分別器臺19凈化氣分別器臺110養(yǎng)分液緩沖罐座111養(yǎng)分液加注泵臺2濕法脫硫LO-CAT工藝LO-CAT工藝屬于濕法脫硫中的液相氧化還原脫硫工藝。包含酸氣吸取和硫磺回收兩個單元。LO-CAT工藝方法只選擇性吸取H2S，對CO2幾乎沒有吸取效果。主要工藝流程見圖9。圖9 LO-CAT工藝流程簡圖原料氣進(jìn)入吸取塔進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，出口凈化氣分別外輸，H2S被Fe3+氧化物單質(zhì)硫；再

9、生塔中Fe2+被空氣中的O2轉(zhuǎn)化為Fe3+進(jìn)入緩沖罐，循環(huán)利用；單質(zhì)硫被濾出回收。過程中不斷補(bǔ)充加注化學(xué)藥劑，維持系統(tǒng)的濃度和pH值。主要設(shè)備見表6。表6LO-CAT法脫硫主要設(shè)備序號名稱單位數(shù)量1吸取塔座12再生塔座13鼓風(fēng)機(jī)臺14緩沖罐座15單質(zhì)硫過濾器臺16凈化氣分別器臺17入口過濾分別器臺18循環(huán)泵臺29加藥泵臺2（4）脫硫方案比選總結(jié)對于本工程，脫硫工藝方案應(yīng)結(jié)合普遍性、適用性、經(jīng)濟(jì)性、流程簡潔、操作簡便等各方面特點對比選擇。表7各脫硫工藝方法對比氧化鐵固體脫硫法醇胺法Shell-Paques法LO-CAT法優(yōu)點工藝簡潔、操作簡便易于維護(hù)，無需專人職守對配套設(shè)施和公用工程依靠性小適用壓力范圍寬費(fèi)用投資低工藝成熟牢靠、流程機(jī)敏多變處理量大，可進(jìn)行大規(guī)模脫硫脫碳處理可對酸性組分選擇行吸取脫硫劑循環(huán)利用操作、運(yùn)行平安，環(huán)境污染小氣源適用范圍廣能耗較低適用性強(qiáng)，能允許較大的酸氣量的波動凈化效率高，操作條件叫溫存操作流程較簡潔缺點硫容量低費(fèi)脫硫劑較難處理，規(guī)模大時更換費(fèi)用較高流程簡單，設(shè)備繁多運(yùn)行操作簡單建設(shè)成本高需依托完善的幫助、公用工程應(yīng)用不夠廣泛，尚未形成穩(wěn)定、成熟的規(guī)模過程把握困難，條件要求苛刻建設(shè)運(yùn)行投資較高處理量小，只能選擇性吸取H2S單種組分能耗高投資費(fèi)用較高需公用工程支持在本工程中，氣體處理量較少，操作壓力不高，酸性氣體含量少，分壓很小，但含有數(shù)量可觀