天然气脱硫工艺介绍

1、天然气脱硫工艺介绍（1）工程中常用的天然气脱硫方法天然气脱硫的方法有很多种，习惯上把采用溶液或溶剂做脱硫剂的脱硫方法 称为湿法脱硫，采用固体做脱硫剂的脱硫方法称为干法脱硫。一般的湿法脱硫有化学溶剂法（如醇胺法）、物理溶剂法（如Selexol法、Flour 法）、化学-物理溶剂法（如砜胺法）和直接转化法（如矶法、铁法）。常见的干 法脱硫有膜分离法、分子筛法、不可再生固定床吸附法和低温分离法等。（2）天然气脱硫方法选用原则天然气组分、处理量、硫含量、厂站所处自然条件、产品质量要求、运行操 作要求等都是天然气脱硫工艺的选择依据。目前，根据国内外工业实践的经验，.1 I ,天然气脱硫脱碳工艺的选择原则

2、可参考以下内容。 :I - ; 原料气中含硫量高，处理量大，硫碳比高需要选择性吸收 H2S同时脱除 相当量的C02,原料气压力低，净化气H2S要求严格等条件下，可选择醇胺法作 为脱酸工艺。 原料气中含有超量的有机硫化物需要脱除，宜选用砜胺法。此外，H2S分压高的原料气选用砜胺法时能耗远低于醇胺法。 H2S含量较低的原料气中，潜硫量在 0.2t/d5t/d时可考虑直接转化法， 潜硫量低于0.2t/d的可选用非再生固体脱硫法如固体氧化铁法等。实践中，往往在选择基本工艺方案之后，根据具体情况进行技术经济比较， 最终确定天然气的脱硫脱碳方法。图 1和图2分别表示了原料气中酸气分压和 出口气质量指标对脱

3、硫方案选择的影响。、11图1脱硫方案选择与酸气分压的关系图2脱硫方案选择与进、出口气质量指标的关系（3）低含硫量天然气脱硫方案某项目天然气组分和参数如下：表1原料气组分表序号名称组分备注1N20.001222CO20.01213H2S0.00014C15C26C30.06867i-C40.01268n-C40.0239i-C50.0064310n-C50.0052311C60.0020512C70.0010813C8+0.000945273 114H2O0.0021611 15合计1.000I 1 ,1 ,表2原料气工艺参数表. J , '> I序号名称单位前期中期后期1操作压力

4、psig1250125012502操作温度T961101103气源流量MMSCFD105.19.54气源密度（操作条件）lb/ft36.956.5886.7375出口气含硫量ppmv不大于4由表可知，本工程的特点是含硫量低，处理量不大，出口气要求较严格。可 用的几种脱硫工艺方案如下：干法脱硫一一固定床吸附法氧化铁固体脱硫是典型的干法脱硫工艺，处理原料气中的H2S含量一般在10ppm到1%之间。工艺流程图如图3。原料气首先进行过滤分离，除去固体杂质和游离水后，进入脱硫装置固体脱 硫塔进行吸附脱除气体中含有的 H2S,其余塔进行更换脱硫剂工作。脱硫后的净 化气经过滤分离，除去化学反应产生的水和气流

5、带出的脱硫剂杂质后输出。氧化铁固体脱硫工艺所需要的主要设备见表 3,常见脱硫装置见图4。图3氧化铁固体脱硫工艺流程表3氧化铁固体脱硫主要设备序号名称单位数量1过滤分离器台12脱硫塔座23粉尘过滤器台1图4氧化铁固体脱硫装置湿法脱硫醇胺法醇胺法是典型的湿法脱硫工艺，也是目前最常用的天然气脱硫脱碳的方法。醇胺法以可逆反应为基础，弱碱性溶剂为吸收剂，最常用的脱硫剂有 MDEA、 DEA和MEA及它们的混合溶剂。本方案可选用目前国际广泛采用的醇胺一甲基 二乙醇胺（MDEA ）作为脱硫溶剂。工艺流程见图 5。图5醇胺法脱硫工艺流程简图原料气经进口分离器除去游离液体和携带的固体杂质后进入吸收塔的底部&qu

6、ot; III ! L -|与醇胺溶液接触，脱除酸性组分。饱和的湿净化气经分离脱水后进入NGL回收单元或LNG生产装置，或作为商品气或管输。吸收塔底部流出的富液进入脱硫剂再生循环单元，脱除溶液中的酸性气体，增压后进入吸收塔循环利用。有时，贫液在换热与增压之后也经过一个过滤器滤 除其中杂质。从富液中汽提出来的酸性组分在与冷凝后的水分离之后，根据其组成和流量，或去硫磺回收装置，或压缩回注地层，或处理后去火炬系统。醇胺法脱硫工艺主要设备见表 4,常见脱硫装置见图6。表4醇胺法脱硫主要设备；序号名称单位数量1吸收塔座12再生塔座13粉尘过滤器台14重沸器台15富液闪蒸罐座16贫富液换热器台17溶液冷却

7、器台18酸气冷却器台19入口过滤分离器台110净化气分离器台111酸气分离器台112贫液缓冲罐座113溶液循环泵台214贫液泵台215贫液提升泵台216回流泵台217MDEA补充泵台2图6醇胺法脱硫装置湿法脱硫一一Shell-Paques（谢尔-帕克）工艺谢尔-帕克工艺是采用生物技术脱硫的湿法脱硫工艺，操作弹性可从H2S浓度50ppmv到100vol.%，处理后的天然气H2S含量可达到4ppmv以下。工艺流 程见图7。酸性气体通过入口分离器后进入吸收塔，脱除 H2S后分离外输。吸收后的 富液进入闪蒸罐，闪蒸后的气体进入火炬系统，液体进入生物反应器，反应器通 入空气，通过控制氧化还原反应促使溶液

8、中的 HS转化为硫磺，达到吸收液再生 的目的。再生后的溶液循环使用，硫磺回收。8i;图7Shell-Paques工艺流程简图生物脱硫工艺常见装置见图8,主要设备见表5。图8生物脱硫工艺装置I 1 %表5Shell-Paques法脱硫主要设备序号名称单位数量1吸收塔座12- .p生物反应器台13鼓风机台14闪蒸罐座15再生液分离器台16再生液循环泵台27脱硫剂循环泵台28入口过滤分离器台19净化气分离器台110营养液缓冲罐座111营养液加注泵台2湿法脱硫一一LO-CAT工艺LO-CAT工艺属于湿法脱硫中的液相氧化还原脱硫工艺。 包含酸气吸收和硫 磺回收两个单元。LO-CAT工艺方法只选择性吸收H

9、2S，对CO2几乎没有吸收效 果。主要工艺流程见图9。图9 LO-CAT工艺流程简图原料气进入吸收塔进行氧化还原反应，出口净化气分离外输，H2S被Fe3+氧化物单质硫；再生塔中Fe2+被空气中的O2转化为Fe3+进入缓冲罐，循环利用； 单质硫被滤出回收。过程中不断补充加注化学药剂，维持系统的浓度和pH值主要设备见表6。表6LO-CAT法脱硫主要设备序号名称单位数量1吸收塔座12再生塔座13鼓风机台14缓冲罐座15单质硫过滤器台16净化气分离器台17入口过滤分离器台18循环泵台29加药泵台2（4）脱硫方案比选总结对于本工程，脱硫工艺方案应结合普遍性、适用性、经济性、流程简单、操 作简便等各方面特

10、点对比选择。表7各脱硫工艺方法对比氧化铁固体脱硫法醇胺法Shell-Paques 法LO-CAT 法优点 工艺简单、操作简 便 易于维护，无需专人职守 对配套设施和公用工程依赖性小 适用压力范围宽 费用投资低 工艺成熟可靠、流 程灵活多变 处理量大，可进行 大规模脱硫脱碳处 理 可对酸性组分选 择行吸收 脱硫剂循环利用 操作、运行安全， 环境污染小 气源适用范围广 能耗较低 适用性强，能允 许较大的酸气量 的波动 净化效率咼，操 作条件叫温和 操作流程较简单缺点 硫容量低 费脱硫剂较难处 理，规模大时更换费 用较咼 流程复杂，设备 繁多 运行操作复杂 建设成本高 需依托元善的辅 助、公用工程 应用不够广泛， 尚未形成稳疋、成 熟的规模 过程控制困难， 条件要求可刻 建设运行投资较 高 处理量小，只能 选择性吸收H2S 单种组分 能耗高 投资费用较咼 需公用工程支 持在本工程中，气体处理量较少，操作压力不咼，酸性气体含量少，分压很小， 但含有