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脱硫方法的分类

作者:安全管理网  来源:安全管理网 
评论: 更新日期:2012年04月12日

    从井口采出的天然气除了含有饱和状态的水蒸气外,通常还含有一些酸性组分。这些酸性组分包括硫化氢(H2S)、硫醇(RSH)、硫醚(RSR′)、羰基硫(COS)、二硫化碳(CS2)、二硫醚(RSSR′)、二氧化碳(CO2)等,上述组分也常称作酸性气体。其中H2S、CO2在天然气中最为常见,其他含硫化合物基本属于有机硫,在天然气中含量较少。纯气田天然气和凝析气田天然气中酸性气体含量一般高于油田伴生气。 
    天然气中酸性组分的存在会对天然气产品及下游加工、利用带来较多危害,主要表现在以下几个方面。
    ① 由于H2S、CO2和有机硫具有酸性,它们溶解在水或液烃中形成酸液,给输气管线、设备、材料带来腐蚀。
    ② H2S、有机硫都是毒性较大的气体,如果泄漏到外界环境中,会导致人员中毒。
    ③ 含硫天然气燃烧后直接排入大气,会产生严重的SO2环境污染。
    ④ 以天然气为原料的一些化工装置如合成氨、甲醇等,其工艺中某些催化剂对硫化物极其敏感,天然气中H2S含量超过1mg/m3都会令其中霉失活。
    ⑤ 尽管CO2无毒,酸性也较弱,但天然气中它的含量有时还比较高,如不对其进行脱除,将会影响管输效率,降低天然气热值,还有可能促进水合物生成。
    因此,无论是从金属防腐、环境保护、人员安全角度考虑,还是从满足天然气作为商品的气质指标要求来说,都必须从天然气中脱除酸气组分。天然气中酸性组分脱除也被人们俗称作天然气
    另外,从充分回收利用硫资源的角度上考虑,天然气中脱除下来的酸性组分可通过克劳斯硫磺回收工艺生产优质硫磺。
    迄今为止国内外已报道的脱硫方法有一百多种,用于天然气工业脱硫的方法有四五十种。对脱硫方法的分类常见的有两种。
    1. 按照脱硫剂的物态特征不同分为两类,即干法和湿法。
    (1) 干法
    主要用于低含硫天然气脱硫或者深度脱硫,典型方法是固体吸附法脱硫。如压缩天然气(CNG)加气站对原料天然气脱硫,合成氨厂采用的ZnO/MN02吸附剂对原料天然气中含硫组分进行精脱,以满足造气工段对气质的要求。
    (2) 湿法
    湿法脱硫是利用特定的溶剂与气体逆流接触而脱除其中的H2S、C02,溶剂通过再生后重新进行吸收,根据吸收机理的不同,又分为化学吸收法、物理吸收法、物理化学吸收法以及氧化还原法。湿法脱硫流程复杂、投资大,适合于气体处理量大、H2S含量高的场合。
    2. 按照脱硫原理分类,有以下几种类型。
    (1) 化学吸收法
    亦称为化学溶剂法。它以碱性溶液为吸收剂,与天然气中酸性组分反应生成某种化合物,吸收了酸性组分的溶液(称为富液)、在升温降压的条件下使化合物分解释放出酸性组分。最有代表性的方法是醇胺法和碱性盐溶液法。
    醇胺法包括一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二甘醇胺(DGA)、二异丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)法等。醇胺法是常用的天然气脱硫方法,在脱硫的同时,也可根据需要脱除部分C02。
    碱性盐溶液法主要代表是热碳酸盐法。热碳酸盐法是最早用于从气体中脱除CO2和H2S等酸性气体的方法,它可以完全脱除COS,但不适用于不含CO2或CO2含量很少的场合。碳酸盐溶液在化学上较稳定,不会与COS、02等发生降解反应。该技术在处理含氧气体等特定的工况条件下,具有一定的优势。
    氨水法采用氨水作吸收剂,对设备腐蚀较大,且污染环境,但在处理焦炉煤气时,因可以利用焦化厂自产的碱源而具有经济上的优势。

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