【正文】 。酸性天然氣的危害有：酸性天然氣在水存在的條件下會(huì)腐蝕金屬；污染環(huán)境；含硫組分有難聞的臭味、劇毒；硫可能使下游工廠的催化劑中毒； H2S可對(duì)人造成傷害 ； CO2含量過(guò)高會(huì)使天然氣熱值達(dá)不到要求。合理利用天然氣，充分凈化天然氣，可以優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，改善大氣環(huán)境，提高人民生活質(zhì)量，對(duì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)、建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)具有重要意義。天然氣是一種多組分的混合氣體，主要成分是烷烴，其中 甲烷 占絕大多數(shù)，另有少量的 乙烷 、 丙烷 和 丁烷 ，此外一般還含有 硫化氫 、 二氧化碳 、 氮 和 水氣 ，以及微量的 惰性氣體 ，如 氦 和 氬 等。由于水的存在，這些氣體組分將生成酸或酸溶液，造成輸氣管道和設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕。因此，天然氣中的 H2S量受到嚴(yán)格限制，開(kāi)采出的天然氣往往須經(jīng)脫硫預(yù)處理，以滿足傳輸及使用要求。酸性天然氣指含有顯著的硫化物和 CO2等酸性氣體必須經(jīng)處理后才能達(dá)到管輸標(biāo)準(zhǔn)或商品氣氣質(zhì)指標(biāo)的天然氣。 綜上所述，天然氣在使用前必須進(jìn)行脫硫處理，嚴(yán)格控制酸性氣體的含量，使其硫含量滿足 GB173201999 天然氣標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的天然氣的技術(shù)指標(biāo)，才能成為合格的使用天然氣。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，氣質(zhì)指標(biāo)除了管輸指標(biāo)外，往往還必須根據(jù)用戶與公司簽訂的銷售合同的有關(guān)條款來(lái)實(shí)行質(zhì)量要求，以滿足用戶的需要。 (2)含硫量。為了防止天然氣在輸配管線中有液烴凝結(jié)，目前許多國(guó)家都對(duì)商品天然氣規(guī)定了脫油除塵的要求，規(guī)定在一定條件下天然氣的最高允許烴露點(diǎn)。天然氣的含水量以單位體積天然氣中 所含的水汽量來(lái)表示的，有時(shí)也用天然氣的水露點(diǎn)來(lái)表示。 GB 178201999 依據(jù)不同用戶的要求并結(jié)合我國(guó)天然氣資源的實(shí)際組成，將商品天然氣分成三類。 我國(guó)商品天然氣氣質(zhì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下表： 表 1 商品天然氣氣質(zhì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （ GB178201999） 第 8 頁(yè) 項(xiàng)目 一類 二類 三類 高位發(fā)熱量 MJ/m3 總硫 mg/m3 ≤ 100 ≤ 200 ≤ 460 H2S含量 mg/m3 ≤ 6 ≤ 20 ≤ 460 CO2 （ %（ V）） ≤ — 水露點(diǎn) ℃ 在天然氣交接點(diǎn)的壓力和溫度條件下，天然氣的水露點(diǎn)應(yīng)比最低溫度低 5℃ 此外，按照用途不同，典型天然氣氣質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表 2。一般的化學(xué)吸收法有吸收、閃蒸、換熱和再生四部分組成。 工藝流程簡(jiǎn)介 醇胺法脫硫原則工藝流程： 第 11 頁(yè) 醇胺法工藝的基本流程主要有吸收、閃蒸、換熱和再生四部分組成。閃蒸后的富液經(jīng)過(guò)濾器進(jìn)入貧 /富液換熱器，與已完成再生的熱醇胺（簡(jiǎn)稱貧液）換熱而被加熱，然后進(jìn)入在低壓下操作的再生塔頂部。 離開(kāi)再生塔頂部的酸性組分和水蒸氣進(jìn)入冷卻器，以冷凝分出大部分水蒸氣，冷凝液作為回流返回再生塔頂部，以回收被酸性氣流帶出的醇胺蒸汽，酸氣送至硫磺回收裝置或其他氣體處理設(shè)施進(jìn)一步處理。各級(jí)冷凝器及捕集器中分 離出來(lái)的液態(tài)硫流人硫儲(chǔ)罐，經(jīng)成型后即為硫磺產(chǎn)品。 濕法 采用各類液體溶液脫硫劑。各種胺溶液是應(yīng)用品廣泛的脫硫吸收劑。由于吸收劑的吸收能力實(shí)際上與氣相中酸性組分的分壓成正比，故而本法對(duì)處理高含酸性組分的天然氣特備有效。在確定 Sulfinol 砜胺溶液配比時(shí)，應(yīng)考慮依據(jù)使用條件不同而異。目前，主要采用的是一乙醇胺（ MEA）、常規(guī)的二乙醇胺（ DEA）、二異丙醇胺（ ADIP）、二甘醇胺（ DGA）和甲基二乙醇胺（ MDEA）等溶劑。醇胺還具有腐蝕性，與天然氣中的 H2S 和 CO2等會(huì)因其設(shè)備腐蝕。由于采用的是水溶液可減少重?zé)N的吸收量，故此法更適合重?zé)N的氣體脫硫脫碳。羥基：可降低化合物的蒸汽壓，增加醇胺在水中的溶解度，可配制成水溶液。2 2 2R R N H S R R N H H S???????? ?? (瞬間反應(yīng) ) 39。當(dāng)酸性組分 P 高或 T低時(shí) ，反應(yīng)向右進(jìn)行，貧液從原料氣中吸收酸性組分（正反應(yīng)），并且放熱。凈化氣中 H2S的濃度可低達(dá) 。 MEA 的酸氣負(fù)荷上限通常為 酸氣 /mol MEA，溶液質(zhì)量濃度一般應(yīng)限定在 10%20%。如果酸氣分壓高而且總壓高，則可采用具有專利權(quán)的 SNPADEA 法。 ③三甘醇胺 DGA 是伯醇胺，不僅可脫除氣體和液體中的 H2S和 CO2，而且可以脫除 COS 和RSH，故廣泛用于天然氣和煉廠氣脫硫脫碳。此外，它與 COCOS 的反應(yīng)時(shí)不可逆的。 ④甲基二乙醇胺 MDEA 是叔醇胺，可在中、高壓下選擇性脫除 H2S 以符合凈化氣的質(zhì)量指標(biāo)或管輸要求。 此外，叔醇胺與 CO2的反應(yīng)時(shí)反應(yīng)熱較小的酸堿反應(yīng)，故再生時(shí)需要的熱量較少，因而用于大量脫除 CO2是很理想的。 ⑤二異丙醇胺 它是仲胺，對(duì) H2S 具有一定的選擇性，與 CO COS 發(fā)生質(zhì)變反應(yīng)的能力大于MEA、 DEA 和 DGA。有的配方溶液可以選擇性脫除 H2S低至 4 106(體積分?jǐn)?shù) )，而只脫除一小部分 CO2；有的配方溶液則可以從氣體中深度脫除 CO2 以符合深冷分離工藝的需要；有的配方溶液還可在選擇性脫除 H2S低至 4 106(體積分?jǐn)?shù) )的同時(shí)，將高 CO2含量氣體的 CO2脫除至 2%。 醇胺法脫硫的基本原理 乙醇胺是無(wú)色的液體，常壓下沸點(diǎn)為 170℃，比重為 g/cm3。乙醇胺吸收 H2S、 CO2時(shí)，生成硫化物、酸式硫化物、碳酸鹽、酸式碳酸鹽，其反應(yīng)式如下： 2 2 3 22 ( )R NH H S R NH S???? ? ?? ? ?3 2 32 2R NH S H S R NH H S???? ? ?? 2 2 2 3 2 32 ( )R NH H O CO R NH CO????? ? ?? 3 2 3 2 2 3 3( ) 2R N H C O H O C O R N H H C O????? ? ?? 2 2 22 R NH CO R NH CO O NH R???? ? ?? 反應(yīng)方程式中 32R CH CH OH ?? 乙醇胺吸收反應(yīng)是放熱反應(yīng)，從化學(xué)平衡觀點(diǎn)來(lái)看，溫度愈低，愈有利于吸收反應(yīng)。 提高壓力有利于吸收，同時(shí)也提高了 H2S的分壓，增大了吸收的推動(dòng)，提高了溶液的吸收能力。如砂子、井下作業(yè)用的化學(xué)藥劑等。 C、閃蒸罐 作用：盡可能地解吸出 富液所溶解的烴類。 E、貧 /富溶液換熱器 作用：冷卻貧液，回收的熱量，同時(shí)提高富液的 T。 運(yùn)行參數(shù) A、吸收塔 為防止溶液起泡、液泛及夾帶，空塔氣速不宜過(guò)高，最大空塔氣速由SoudersBrown 公式計(jì)算： 操作氣速應(yīng)降低 25%～ 35%；降液管內(nèi)液體流速一般取 ～ 。 再生塔頂酸性氣體中烴類含量應(yīng)＜ 1%2%。為減少管線和換熱器腐蝕，醇胺液流動(dòng)速度應(yīng) ＜～ ；富液走管程。 操作要點(diǎn) A、保持溶液清潔 防止各種雜質(zhì)進(jìn)入溶液，盡量除去雜質(zhì)或降解產(chǎn)物。 硅酮類高分子化合物：控制離子型發(fā)泡物質(zhì)。 c．正確的開(kāi)工、停工操作； 如裝置開(kāi)工前應(yīng)徹底清除系統(tǒng)中的氧。 D、降低操作成本 a．合理的再生溫度和回流比； ； 盡可能閃蒸出富液中被吸收的烴類 (約為原料氣 1%～ 5%，作為裝置燃料氣用。 第 21 頁(yè) 優(yōu)點(diǎn)：不僅具有腐蝕較輕微、不易降解變質(zhì)等，而且能選擇性的吸收 H2S。 COS、 CS2 反應(yīng)，生成在再生溫度 下不能發(fā)生分解的化合物，但這些化合物可以加強(qiáng)堿將乙醇胺回收下來(lái)。其原理是加強(qiáng)堿或純堿在加熱的條件下使其和胺類所生成的酸性鹽在進(jìn)化釜里產(chǎn)生熱分解，則乙醇胺被游離出來(lái)。清洗前系統(tǒng)用氮?dú)庵脫Q，使氧含量小于 %，然后吸收塔用氮?dú)獬鋷浊Э藟毫Γ邆淙芤涸谙到y(tǒng)循環(huán)所需的壓力。調(diào)好循環(huán)量，溶液的循環(huán)量與進(jìn)吸收塔的天然氣量成比例。如果乙醇胺脫硫系統(tǒng)需要停車則首先切斷天然氣，停止向吸收塔送氣，系統(tǒng)的溶液繼第 22 頁(yè) 續(xù)循環(huán)再生，逐漸減再沸器的蒸汽，直到全停，待再生塔底溶液溫度降至 65℃以下再停循環(huán)泵。低了要補(bǔ)加新溶液；注意控制塔的液位；因溶液在使用過(guò)程中所損失，要經(jīng)常補(bǔ)加軟水貨乙醇胺溶液。 。 a．主要的腐蝕劑是酸性組分（ H2S、 CO2）本身。 溶液中懸浮固體顆粒為 FeS。 易引起溶液發(fā)泡的雜質(zhì)有：醇胺的降解產(chǎn)物；溶液中的懸浮的固體（如腐蝕產(chǎn)物硫化鐵）；原料氣帶入裝置的烴類凝液或氣田水；進(jìn)入溶液的外來(lái)物質(zhì)。 吸收塔塔頂氣體的夾帶（較大）、閃蒸罐的閃蒸氣的夾帶（較少）、汽提塔塔頂氣體的夾帶等（較少）。 操作要點(diǎn) A．保持溶液清潔 為防止各種雜質(zhì)進(jìn)入溶液，盡量除 去雜質(zhì)或降解產(chǎn)物，方法有：原料氣分離；溶液過(guò)濾；溶劑復(fù)活；控制溶液發(fā)泡（或加消泡劑）。 D．降低操作成本 降低操作成本 的方式有：合理地控制再生溫度和回流比；加強(qiáng)閃蒸；回收能量。醇胺脫硫脫碳工藝已由使用單一醇胺溶液發(fā)展到經(jīng)不同溶劑復(fù)配成的系列配方脫硫脫碳溶劑 ,從而實(shí)現(xiàn)溶劑操作性能的提升和應(yīng)用范第 25 頁(yè) 圍的拓展以針對(duì)性地解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題。采用嗎啉衍生物作吸收溶劑的Morphysorb 工藝就是近年來(lái)新出現(xiàn)的物理溶劑脫硫脫碳技術(shù) ,具有良好的有機(jī)硫脫除能力。11 ＇ — 31176。全縣總土地面積 169170 公頃，其中耕地 43275 公頃，人均耕地 公頃。糧食作物主要有：水稻、小麥、玉米、薯類、豆類；經(jīng)濟(jì)作物主要有：棉花、油菜、花生、藥材、黃紅麻等；森林資源主要有：柏樹(shù)、馬尾松、香樟、桉樹(shù)、千丈、榿木、楊槐、馬桑、黃荊等喬、灌木；經(jīng)濟(jì) 林木主要有：柑桔、蘋(píng)果、梨、核桃、板栗、桃、李、杏、黃連、杜仲等；國(guó)家珍貴樹(shù)種紅豆樹(shù)在儀隴也有少量生長(zhǎng)。全縣水能裝機(jī)總?cè)萘?43,730 千瓦，除嘉陵江林家壕電站未開(kāi)發(fā)外，已開(kāi)發(fā) 3,730 千瓦。 (2) 充分利用各種工藝類型優(yōu)勢(shì) ,對(duì)各種工藝類型進(jìn)行組合 。 凈化廠擬采取的措施為：①采用 SCOT 尾氣處理裝置，尾氣焚燒爐排出的尾氣由120m 高煙囪排放；②污水?dāng)M采用 SBR 處理后進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放；③廢催化劑送有處理資質(zhì)的單位處理或送催化劑生產(chǎn)廠家回收利用；④盡量選用低噪聲設(shè)備，采取相應(yīng)的隔聲、減振和降噪措施。 天然氣的處理量 原料氣處理量為： 121 103m3/d。 所以 ,所需的 45%MDEA 溶液的循環(huán)量為： 胺的循環(huán)量 = %%Q Sq MMMS MM ??? 第 29 頁(yè) 其中： Q— 入口進(jìn)氣量 %Sq— 酸氣摩爾百分?jǐn)?shù) MM— 胺的摩爾質(zhì)量 MS— MDEA 的酸氣負(fù)荷 %MM— MDEA 溶液質(zhì)量分 數(shù) ? — 胺的對(duì)比密度，水 =1 胺的循環(huán)量 = %%Q Sq MMMS MM ??? =26 3 31 2 1 ( 2 . 0 5 0 0 . 5 7 0 ) 1 0 1 1 9 . 1 72 9 . 3 8 1 0 0 . 0 7 9 8 6 / m in 0 . 0 0 1 3 3 1 /0 . 3 4 5 % 1 . 0 2 8 m m s?? ? ? ? ?? ? ? ??? 熱量衡算 表 組分 A B C D 2HS 103 106 2CO 102 106 2N 103 107 1C 103 106 2C 102 105 2O 102 105 4C 102 105 第 30 頁(yè) 各組分在 25℃ 的摩爾熱容： 23Cp a bT cT dT? ? ? ? () 式中： Cp—— 氣體熱容， ? ?.KJ KgK 根據(jù)上述數(shù)據(jù)和熱容計(jì)算公式，可計(jì)算出氣體在 0℃ ， 25℃ ， 34℃ ， 43℃ 時(shí)的熱容見(jiàn)下表 表 溫度， ℃ 2HS 2CO 2N 1C 2C 2O 4C 根據(jù)表 可計(jì)算出各溫度段的平均熱容見(jiàn)表 表 平均熱容 溫度段 入塔 0～ 25℃ 塔頂 0～ 34℃ 2HS 2CO 2N 1C 2C 第 31 頁(yè) 入塔原料氣帶入的熱量： Q1=(+++++432+)(250)=106 KJh 入的熱量：由 45％ MDEA的熱容： 3. 35 36 0. 00 43 5C p t?? 式中 Cp—— 45％ MDEA的熱容， KJ/(KJ因此，在本次設(shè)計(jì)中優(yōu)先采用浮閥塔。 MDEA 為叔胺，其與 H2S 及 CO2 的反應(yīng)機(jī)理如下： 3 2 22 ( )R N H S R N H S???? ? ?? 2 2 3( ) 2R N H S H S R N H H S???? ? ?? 3 2 2 2 32 ( )R N H O C O R N H C O????? ? ?? 2 3 2 2 3 3( ) 2R N H C O H O C O R N H H C O????? ?