天然气脱硫脱碳工艺综述-.pdf

3 4 ⋯⋯⋯⋯ l 2 。 3 年 。 月 天然气脱硫脱碳工艺综述 肖 俊 高鑫 熊运涛 李娜 王科 韩淑怡 1 ． 中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司 ， 四川成都6 1 0 0 4 1 ； 2 ． 中国石油西南油气 田公司重庆天然气净化总厂 ， 四川 I 大竹6 3 5 1 0 0 摘 要 为 了满足 越来越严格 的环保法规 要求 ， 适应 石油资源 日渐枯竭 的形势 ， 天 然气在 能源 结构 中所 占比例逐 渐增 加 ， 天然气净化技术得到 了长足 发展 。 介 绍并总结 了常用 的天然气脱硫脱碳 工艺 化学溶剂 法， 包括 常规胺 法 、 以MD E A为代表 的选择 性胺 法； 物理溶剂法 ； 化学一 物理溶剂法 ， 以 砜胺法为代表 ； 直接 转化法及 其 它方 法。在对各种 方法适用条件进行说 明的同时， 通过 对比得 出相 应方法 的优缺 点。 MD E A由于其普适性和低 能耗 性得 到 了最为广 泛的应用。结合环保法规要求对 天 然气净化工 艺的发展趋势 作 了预测 ， 认为物理方 法将成 为工艺开发者 的首选。 关键词 脱硫脱碳 ； 天然气 ； 醇胺 ； 硫化氢 ； 二氧化碳 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 , i ． i s s n ． 1 0 0 6 - 5 5 3 9 ． 2 0 1 3 ． 0 5 ． 0 0 9 0前言 近 年来 ， 由于我 国节 能减 排 、 能 源 战 略 的优 化 ， 对 天然气 的需求量快速增加。天然气在能源结构与经济 领域中的地位越来越重要 ， 已超过煤炭成为仅 次于石 油 的第 二 大能 源 。 开采收集 的天然气是含 有多种可燃和不可燃气 体 的混合物 ， 包括H z S 、 C O z 以及有机硫等杂质。H S 是 一 种有毒气体 ， 危害人体健康 ， 能使多种催化剂 中毒 失 活 ， 并 且是 造 成 酸雨 的主 要原 因之 一 ； C O 是 造成 全 球气候变暖的罪魁祸首。天然气中酸性气体的存在还 会对管线 、 设备 、 仪表造成腐蚀 。综上所述 ， 商用天然 气对C O 。 、 H S 有严格 的限制要求 。因此 ， 作为天然气净 化工艺的“ 龙头” ， 脱硫脱碳工艺研究和改进得到了广 泛 关 注 。 1 脱硫脱 碳工艺研究 当前天然气净化厂采用的主导工艺见图1 。 根据工艺过程 中的物态特征或工艺特点 ， 天然气 中酸性气体 的脱除方法可以分为干法和湿法 。将溶液 胺法 1 I脱硫脱碳三甘醇脱水 砜胺法J 图 1 天然气净化厂主导工艺 或溶剂作为吸收剂 的方法称为湿法 ； 以固体作为吸收 剂 的方 法 称 为 干 法 。根 据 工 艺 的方 法 原 理 或 作 用 机 理 ， 天然气 的脱硫脱碳过程 又可分 为 化学溶剂吸收 法 、 物理溶剂吸收法 、 化学～ 物理溶剂吸收法 ， 直接转 化法 、 吸附法 以及膜分离法和生物脱除法等⋯。 脱硫脱 碳 的典 型工 艺流程 见 图2 。 1 ． 1 化学 溶剂 吸 收法 在化学溶 剂吸收法中 ，常用醇胺溶液作为 吸收 剂 ] 。此 法 的主要 工 艺流程 为 碱性 胺 液在 常温 加压 条件下对酸气进行吸收 ， 然后在低压升温条件下对胺 液进行再生。不 同胺液的工艺流程大致相 同。常用的 醇胺溶液有MD E A 甲基二 乙醇胺 ， MD E A溶液体系 及应用领域见表 1 ， ME A 一乙醇胺 、 D E A 二 乙醇胺 收 稿 日期 2 0 1 3 0 5 2 4 基金项 目 国家科技重大专项“ 大型油气 田及煤层气开 发” 2 0 1 1 Z X 0 5 0 5 9 作者简介 肖 俊 1 9 8 5 一 ， 男 ， 四川遂宁人 ， 助理工程师 ， 硕 士 ， 从事油气加工专业 的科研和工程设计工作。 理 处 气 尾 一 收 岂 斯 回 斯 工 劳 磺 劳 合 克 硫 克 组 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 40 天 然 亏 与 石 油 N A T U R A L GA S AND Ol L 2 0 1 3年 1 0月 [ 2 ]刘富 山， 崔 磊 ， 张 虹 ． 离心机在 蓬 莱 1 9 - 3油 田上 的应 用U] ． 石油天然气学报 江汉石油学院学报 ， 2 0 1 0 ， 3 2 5 6 2 0-6 22 ． Li u Fus ha n，Cui Le i ，Zh a n g Ho ng ．App l i c a t i o n of Ce n t rif ug e i n P e n g l a i 1 9 3 Oil fi e l d [ J ] ． J o u r n a l o f Oil a n d G a s T e c h n o l o g y J J P t ， 2 0 1 0 ， 3 2 5 6 2 0 6 2 2 ． [ 3 ] 王元波． 离心分离技术在重污油处理 中的应用[ J ] ． 石油化工 环 境 保 护 ， 2 0 0 6， 2 9 3 4 6 4 7 ． W a ngYua nho ． App l i c a t i o n of Ce nt r i f ug a l S e p a r a t i on Te c hno l og y t o He a wy Oi l T r e a t me n t E J ] ．E n v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n i n Pe t r o c h e mi c a l I n d u s t r y ，2 0 0 6， 2 9 3 4 6 4 7 ． [ 4 ]吴凯凯 ， 梁光 1 1 ， 马培红 ． 聚 醚型稠油破乳 剂破 乳效果 影响 因素分析[ ‘I ] ． 天然气与石油， 2 0 1 0 ， 2 8 2 I 2 1 4 ． W u Ka i ka i ， Li a ng Gu a ng c hua n． M a Pe i hon g．An a l y s i s on De mul s i fic a t i o n I n flue nc e F a c t or o f Po l ye t he r Ty pe H e a v y Oi l De m u Mf y i n g A g e r t[ J J ． Na t u r a l G a s a n d Oil ，2 0 1 0 ， 2 8 2 1 21 4． [ 5 ] 柳继仁． 油田污油离心分离技术U ] ． 油气田地面工程， 2 0 0 8 ， 2 7 4 2 6 -2 7 ． L i u J i r e n ． C e n t i fug a l S e p a r a ti o n T e c h n o l o gy o n S u mp Oil o f Oil F i e l d[ J ] ． Oi l a n d G a s F i e l d S u r f a c e E n g i n e e r i n g ． 2 0 0 8 ， 2 7 4 2 6 - 2 7 ． 上接第 3 6页 [ 2 ]陈赓 良． 醇胺 法脱硫脱碳 工艺的 回顾 与展 望 [ J ] ． 石油与 天 然 气化 工 ， 2 0 0 3，3 2 3 1 3 4 1 4 2 ． Che n Ge ng l i a n g，Re v i e w a n d Pr os pe c t f o r t he De s ul furiz a t i on a n d De c a r b o n i z a t i o n b y Ox y a m i n e P r o c e s s EJ ] ． C h e m i c a l E n gi n e e r i n go f Oil Ga s ， 2 0 0 3， 3 2 3 1 3 4 1 4 2 ． f 3 ] 王开岳． 天然气脱硫脱碳工艺发展进程的回顾 [ ‘I ] ． 天然气 与 石 油 ， 2 0 1 1 ，2 9 1 1 5 -2 1 ． W a ng Ka i yH e． Re vi e w on De ve l o pme n t Pr oc e s s o f Ga s De s u l fur i z a t i o n a n d De c a r b o n i z a t i o n T e c h n i q u e[ J ] ．Na t u r al Ga s a n d Oi l ， 2 0 1 1 ， 2 9 1 1 5 -2 1 ． 【 4 ] 王遏冬 ， 王登海． MD E A配方溶 液在天 然气脱硫 脱碳 中的 选用 [ J ] ． 石油与天 然气化工 ， 2 0 0 3 ， 3 2 5 2 9 1 ～ 2 9 4 ． W a ng Yu do ng，W a n g De n gh a i ．S e l e c t i o n a nd Ap pl i c a t i on of Fo r mu l a t e d M DEA So l ut i o ns f or H2 S a n d CO2 R e m o v a l i n Na t u r a l G a s T r e a ti n g[ J ] ． C h e mi c al E n g i n e e ri n g o f Oi l Ga s ， 2 0 0 3， 3 2 5 2 9 1 2 9 4 ． [ 5 ]王开岳 ． 天然 气净化 工 艺 [ M ] ． 北京 石 油工 业 出版 社 ， 2 00 5． 6 7． W a n g K a i y u e ．Na t u r al Ga s P u ri fi c a t i o n T e c h n o l o gy[ M] B e ij i n g P e t r o l e u m I n d u s t r y P r e s s ， 2 0 0 5 ． 6 7 ． [ 6 ]苏 欣 ，古小平，范小霞， 等． 天然 气净化 工 艺综述 [ J ] ． 宁 夏 石 油化 工 ． 2 0 0 5， 2 4 2 2 3 ． [ 7 ] [ 8 ] S u Xi n，Gu Xi a o pi ng，Fa n Xi a o xi a，e t a1．Re v i e w on t he Pr o c e s s o f Na t ur a l Ga s Pu rific a t i o n Ni n g x i a Pe t r o c he mi c a l， 2 0 0 5， 2 4 2 2 - 3 ． 李红菊 ， 唐 晓 东， 赵 红义 ， 等， 天然 气脱硫技 术 [ J ] ． 石 油化 工 腐 蚀 与 防护 ， 2 0 0 9 ，2 6 5 4 6 ． L i Ho n g j u，Ta n g Xi a o d o n g， Zh a o Ho n gy i ，e t a 1 ． Na t u r al Ga s De s u l fur i z a d o n T e c h n o l o g y[ J ] ． P e t r o c h e mi c a l Co r r o s i o n a n d P r o t e c ti o n， “2 0 0 9， 2 6 5 4 - 6 ． 周 明宇 ， 梁俊 奕 ， 李 建 ， 等 ． 我 国天然 气净化厂酸 气处理 技术新思考U] ． 天然气与石油， 2 0 1 2 ， 3 0 1 3 2 3 5 ． Z h o u Mi n g y u ， L i a n g J u n y i ， L i J i a n， e t a 1 ． Ne w I d e a s f o r S o u r Ga s Tr e a t m e nt Pr oc e s s o f N a t u r a l Ga s Purific a tio n Pl a n t i n C h i n a [ J ] ． Na t u r al Ga s a n d Oil ， 2 0 1 2 ， 3 0 1 3 2 3 5 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m