天然气脱硫技术论文(2)

2018-12-04 22:31

工艺的发展将是以达到商品气质要求为目标,根据不同的原料气条件,有针对性地寻求较为合理的解决途径,并尽可能地降低能量消耗。近年来,天然气净化工艺技术发展的总体趋势可归纳如下:

①工艺向系列化、深度化方向发展。随着对环境保护的日益重视,对净化天然气中的 H2S 含量(以及总硫含量)、CO2含量和硫回收及尾气处理装置排放气中SO2含量的要求越来越低,促使原有的工艺进行改进提高和新的先进技术出现。各种脱硫工艺,特别是醇胺溶剂法由水溶液发展到新的配方型工艺(包括 aMDEA、配方溶剂及混合胺),并形成工艺系列,可通过选用不同的脱硫溶剂配方和适当的工艺流程,将 H2S 含量降至低于 4×10-6(v)、CO2含量低于 2.0%,甚至低于 50×10-6(v)的水平。配方型溶剂不但用于原料气脱硫部分,而且也广泛应用于硫回收后续的尾气处理部分,以进一步提高硫回收率和减少大气污染物的排放。 ②物理化学吸收工艺获得进一步发展。化学物理溶剂及物理溶剂工艺具有高选择性、能耗低、可脱有机硫等优势,尤其是在需要大量脱除有机硫的场合,此类方法具有独特的优越性。以 Shell 公司 Sulfinol 工艺为代表的化学物理溶剂采用不同溶剂配比,可满足不同脱硫脱碳需要;最近由 Elf Aquitaine 公司开发成功的Hybrisol 工艺将甲醇的物理溶解特性和仲胺及叔胺的化学活性及选择性吸收结合为一体,脱除有机硫(RSH 和 COS)能力显著增加。而由美国天然气研究院最新开发成功物理溶剂 Morphysorb 工艺,以吗啉衍生物 N-甲酰吗啉(NFM)和 N-乙酰吗啉(NAM)混合物作吸收溶剂,用于选择性脱除 H2S、CO2以及有机硫,正显示出较为光明的工业化应用前景。

③氧化还原法及生物脱硫技术颇受关注。对于低含硫天然气(硫含量介于 0.1t/d至 30 t/d,尤其是 0.1t/d 至 10 t/d 之间)的处理,氧化还原法工艺拥有优势十分明显,能在接近室温条件下脱硫的同时转化生成元素硫,选择性和转化率都很高,几乎达到 100%,净化气 H2S 含量可低于 4×10-6(v),对原料气组成及气体流量变化具有很强的适用性,同时,把氧化还原法脱硫工艺应用于处理 H2S 含量较低而碳硫比极高的醇胺法再生酸气,目前已积累了较为丰富的工业经验,并为从贫酸气中有效地回收硫磺开拓了新的途径。 生物脱硫技术与氧化还原法工艺一样,在脱硫同时进行硫回收,气体脱硫效率及硫化物转化率都较高,过程操作简单,而且能够适应气体流量及 H2S 含量较大的变化。不同之处在于采用生物催化剂(微生物),不会失活,不存在溶液降解及催化剂补充的问题;可根据流量及 H2S 含量变化自行调节,具有较好的操作弹性及应变能力;只对 H2S 具有很高的选择性,CO2的存在不产生任何负面影响;生产亲水性硫磺产品,不出现堵塞现象,使工艺操作大为简化。 ④在新出现的工艺技术中,Morphysorb 溶剂的特点是不需冷冻即可达到很高的酸气负荷,溶剂对 H2S 有很好的选择性与净化度,从而克服了物理溶剂法工艺固有的缺陷;Hybrisol 溶剂属于物理化学混合溶剂(Ⅲ型溶剂),在处理高含酸性气体的天然气时,净化气可达到管输标准,且兼有脱水的功能,再生酸气可直接回注地层;CrystaSulf工艺则把Claus反应原理应用于脱硫过程,将脱硫与硫磺回收“合二为一”,从而在工艺技术开发上开拓了全新的途径。Sulfint HP 法工艺的开发成功,为液相氧化还原法工艺应用于处理高压天然气开拓了新的思路,虽目前只完成了中试,但这是一个值得注意的发展动向。 ⑤为降低投资和操作费用,工艺流程也在不断改进和优化。脱硫工艺除了在溶剂配方上进行改进外,对传统工艺流程的改进,以提高改善脱硫脱碳性能的努力则一直未停止,比较典型的改进主要有:增加一个原料预接触器、吸收塔采取 多点进料、胺液分流、用变压再生替代重沸器热再生等。在流程方面的这些有益尝试都获得了经济上的利益。此外,对装置中部分设备的改进亦促进了工艺技术的不断向前发展。如美国 Union Pacific Resources 公司的东德克萨斯天然气净化厂就在贫液回路采用水平多级离心泵代替传统的贫液循环泵,达

到了降低成本的目的。

6结束语

石油天然气的原始状态中富含各种硫化合物,比如硫化氢(有机硫(硫醇类)(二氧化碳及其他杂质,有时候还含有大量的水,所以要提取纯正的石油天然气,就要将这些硫化合物等脱除掉,这样才能满足生产和生活对于天然气的需求,基于此,文中通过对石油天然气的各种脱硫新技术的分析,并且分析天然气脱硫脱水工艺和技术的最佳方案来对石油天然气脱硫的技术和过程进行的展现。

致谢

本论文是在导师杨嵘晟老师的亲切关怀和精心指导下完成的。导师渊博的学识、严谨

的治学态度、宽以待人的处事原则使我受益匪浅,在导师身边学习的这段时间里,导师不仅教会了我如何学习,更重要的是教会了我如何做人,导师对我的谆谆教诲,学生会永远铭记在心,在此,向杨老师表示最衷心的感谢!本论文也得到了杨老师的全力支持,杨老师踏实的工作作风和对事业的执着毅力令学生敬佩,学生忘不了杨老师在论文写作上给予的悉心帮助;以及在写论文过程中给予的指导,使我在写论文的过程中少走了许多弯路,解决不少困难,在此,向杨老师致以诚挚的谢意!

也衷心感谢百忙之中抽出时间来评议和评阅我论文的各位老师,感谢他们审阅本文所付出的辛勤劳动。

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