【文章內(nèi)容簡介】 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。醇胺法適用于天然氣中酸性組分含量低的場合。由于醇胺法使用的是醇胺水溶液，溶液中含水可使被吸收的重?zé)N降低至最少程度，故非常適用于重?zé)N含量高的天然氣脫硫脫碳。MDEA等醇胺溶液還具有在CO2存在下選擇性脫出H2S的能力醇胺法的缺點是有些醇胺與COS和CS2的反應(yīng)時不可逆的，會造成那個溶劑的化學(xué)降解損失，故不宜用于COS和CS2含量高的天然氣脫硫脫碳。醇胺還具有腐蝕性，與天然氣中的H2S和CO2等會因其設(shè)備腐蝕。此外，醇胺作為脫硫脫碳溶劑，其富液（即吸收了天然氣中酸性組分后的溶液）在再生時需要加熱，不僅能耗較高，而且在高溫下再生時也會發(fā)生熱降解，所以損耗較大。由于醇胺法的吸收能力較強，且本設(shè)計中，在脫除H2S的同時需脫除相當(dāng)量的CO2，即要求選擇性脫硫，而原料氣中有不含有機(jī)硫，故選擇醇胺法來進(jìn)行脫硫脫碳處理。 常用醇胺溶液性能比較醇胺法特別適用于酸氣分壓低和要求凈化氣中酸氣含量低的場合。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。通常，MEA法、DEA法、DGA法有成為常規(guī)醇胺法，基本上可同時脫除氣體中的H2S、CO2；MDEA法和DIPA法又稱為選擇性醇胺法，其中MDEA法是典型的選擇性脫H2S法，DIPA法在常壓也可選擇性的脫除H2S。此外，配方溶液目前種類繁多，性能各不相同，分別用于選擇性脫H2S，在深度或不深度脫除H2S的情況下脫除一部分或大部分CO2，深度脫除CO2，以及脫除COS等。醇胺分子結(jié)構(gòu)至少有一個羥基和一個胺基。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。胺基：水溶液提供堿度，促進(jìn)對酸性組分的吸收。醇胺與H2S、CO2的主要反應(yīng)如下：伯胺： (瞬間反應(yīng)) （中速反應(yīng)） （慢反應(yīng)） 仲胺： (瞬間反應(yīng)) （中速反應(yīng)） （慢反應(yīng)）叔胺： (瞬間反應(yīng)) （不反應(yīng)） （慢反應(yīng)）醇胺與H2S、CO2的主要反映均為可逆反應(yīng)。當(dāng)酸性組分P高或T低時，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。當(dāng)酸性組分P低或T高時，反映向左進(jìn)行，富液將酸性組分釋放出來使溶液再生（逆反應(yīng)），并且吸熱。①一乙醇胺（MEA）MEA可用于低吸收壓力和凈化氣質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)要求嚴(yán)格的場合。MEA可從氣體中同時脫除H2S和CO2因此沒有選擇性。在中低壓情況下CO2濃度可低達(dá)100106（體積分?jǐn)?shù)）。MEA也可脫除COS、CS2，但是需要采用復(fù)活釜，否則反應(yīng)是不可逆的。即就是有復(fù)活釜，反應(yīng)也不能完全可逆，故會導(dǎo)致溶液損失和在溶液中出現(xiàn)降解產(chǎn)物的積累。，溶液質(zhì)量濃度一般應(yīng)限定在10%20%。如果采用緩蝕劑，則可使溶液濃度和酸氣負(fù)荷顯著提高。由于MEA蒸汽壓在醇胺類中最高，故在吸收塔、再生塔中蒸發(fā)損失量最大，但可采用水洗的方法降低損失。②二乙醇胺（DEA）DEA不能像MEA那樣在低壓下使氣體處理后達(dá)到輸管要求，而且也沒有選擇性。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。此法可用于高壓且具有較高H2S/CO2比的酸氣含量高的氣體。與MEA相比，DEA的特點為：DEA的堿性和腐蝕性較MEA弱，故其溶液濃度和酸氣負(fù)荷較高，溶液循環(huán)量、投資和操作費用都較低；由于DEA生成不可再生的降解產(chǎn)物數(shù)量較少，故不需要復(fù)活釜；DEA與H2S和CO2的反應(yīng)熱較小，故溶液再生所需的熱量較少；DEA與COS、CS2反應(yīng)生成可再生的化合物，故可在溶液損失很小的情況下部分脫除COS、CS2；蒸發(fā)損失較少。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。 mg/m3。DGA溶液濃度在50%時的凝點為—34℃，故可適用于高寒地區(qū)。由于降解反應(yīng)速率達(dá)，所以DGA系統(tǒng)需要采用復(fù)活釜。此外，它與COCOS 的反應(yīng)時不可逆的。與MEA、DEA相比，DGA對烯烴、重?zé)N和芳香烴的吸收能力更強。因此，在DGA脫硫脫碳裝置的設(shè)計中應(yīng)采用合適的活性碳過濾器。 與MEA相比，DGA的特點為：溶液質(zhì)量濃度可達(dá)50%70%，而MEA溶液濃度僅為15%20%；由于溶液濃度高，所以溶液循環(huán)量小；重沸器蒸汽耗量低。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。但是，如果凈化氣中的CO2含量超過允許值，則需進(jìn)一步處理。選擇性脫除H2S的優(yōu)點是：由于脫除的酸氣量減少而使溶液循環(huán)量降低；再生系統(tǒng)的熱負(fù)荷低；酸氣中的H2S/CO2摩爾比可高達(dá)含硫原料氣的1015倍。由于酸氣中H2S濃度較高，有利于硫磺回收。此外，叔醇胺與CO2的反應(yīng)時反應(yīng)熱較小的酸堿反應(yīng)，故再生時需要的熱量較少，因而用于大量脫除CO2是很理想的。這也是一些適用于大量脫除CO2的配方溶液的主劑是MDEA的原因所在。采用MDEA溶液選擇性脫硫不僅由于循環(huán)量低而可降低能耗，而且單位體積溶液再生所需蒸汽量也顯著低于常規(guī)醇胺法。此外，選擇性醇胺法因操作的氣液比較高而吸收塔的液流強度較低，因而裝置的處置量也可提高。⑤二異丙醇胺它是仲胺，對H2S具有一定的選擇性，與COCOS發(fā)生質(zhì)變反應(yīng)的能力大于MEA、DEA和DGA。二異丙醇胺可用于從液化石油氣中脫除H2S和COS。⑥配方溶液配方溶液是一種新的醇胺溶液系列，與大多數(shù)醇胺溶液相比，由于采用配方溶液可減少設(shè)備尺寸和降低能耗而廣為應(yīng)用，目前常見的配方溶液產(chǎn)品有DOW化學(xué)公司的CAS/SPECTM，聯(lián)碳公司的UCARSOLTM，Huntsman公司的TEXTREATTM等。配方溶液通常具有比MDEA更好的優(yōu)越性。有的配方溶液可以選擇性脫除H2S低至4106(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4106(體積分?jǐn)?shù))的同時，將高CO2含量氣體的CO2脫除至2%。⑦空間位阻胺從分子水平上設(shè)計的脫硫劑指在氮原子上帶有一個或多個具有空間位阻結(jié)構(gòu)的非鏈狀取代基團(tuán)的醇胺類化合物。通過基團(tuán)的空間位阻效應(yīng)和堿性來控制胺與CO2的反應(yīng)，有選擇性地脫硫、脫碳。天然氣酸性組分脫除工藝與脫水工藝相似。乙醇胺是無色的液體，常壓下沸點為170℃， g/cm3。它是一種有機(jī)堿溶液，它的堿性與氨相似，是氨的衍生物。乙醇胺結(jié)構(gòu)始終至少有一個氨基，這個氨基提供了在水中的堿度，促使對于酸性氣體H2S、CO2有很高的吸收能力。乙醇胺的結(jié)構(gòu)式中還有一個烴基，這個烴基的作用可以降低化合物的蒸汽壓，減少氣相中乙醇胺的損失，并且增加了在水中的溶解度，使乙醇氨可按任意比與水互溶。乙醇胺吸收H2S、CO2時，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： 反應(yīng)方程式中乙醇胺吸收反應(yīng)是放熱反應(yīng)，從化學(xué)平衡觀點來看，溫度愈低，愈有利于吸收反應(yīng)。所以溫度一般控制在2540℃為宜。吸收了H2S、CO2的乙醇胺溶液，當(dāng)溫度升高至105℃以上，則生成物就要分解，生成反應(yīng)物，這就是乙醇胺的再生。再生溫度的提高對溶液再生是有好處的，因為溫度提高后，溶液表面上酸性氣體的分壓迅速增加。提高壓力有利于吸收，同時也提高了H2S的分壓，增大了吸收的推動，提高了溶液的吸收能力。富液再生的壓力一般為常壓，因為乙醇胺溶液再生是在該壓力下塔底溶液沸騰溫度下再生的，壓力提高后，相對應(yīng)的溶液沸騰溫度亦高，但由于壓力高而相對應(yīng)的H2S、CO2的分壓亦高了。此時，H2S、CO2的分壓增加而使硫化物、碳酸鹽離解降低的作用比升高溫度而使離解增加的作用更為顯著，因此再生的壓力一般為常壓。A、原料氣分離器作用：分離原料氣夾帶的固體或液烴。如砂子、井下作業(yè)用的化學(xué)藥劑等。類型：臥式或立式分離器，內(nèi)裝金屬網(wǎng)除沫器。B、吸收塔作用：氣液傳質(zhì)場所，酸性組分轉(zhuǎn)入醇胺液中。類型：填料塔或板式塔，目前多采用浮閥塔。C、閃蒸罐作用：盡可能地解吸出富液所溶解的烴類。類型：多采用臥式罐以保證足夠的閃蒸面積。D、過濾器作用：去除胺液中固體和降解產(chǎn)物。類型：固體過濾器、活性炭過濾器。E、貧/富溶液換熱器作用：冷卻貧液，回收的熱量，同時提高富液的T。類型：多采用管殼式，富液走管程。F、解吸塔(再生塔)作用：對富醇胺液進(jìn)行再生，恢復(fù)溶液的凈化能力。類型：用與吸收塔相同的塔型。A、吸收塔為防止溶液起泡、液泛及夾帶，空塔氣速不宜過高，最大空塔氣速由SoudersBrown公式計算： 操作氣速應(yīng)降低25%～35%；～。富液T不宜過高，否則發(fā)生解吸，入塔氣體T≤38℃。為防止重?zé)N凝析，貧液入塔T應(yīng)比原料氣T高1～5℃。B、再生塔，重沸器的最高T為120℃。再生塔頂酸性氣體中烴類含量應(yīng)＜1%2%。塔頂?shù)幕亓鞅?水蒸汽量/酸氣量)一般為3:11:1。C、富液換熱和胺冷卻為減輕腐蝕和減少富液中酸氣解吸，富液和貧液不需最大限度地?fù)Q熱。離開換熱器的富液溫度大多在82～94℃。為減少管線和換熱器腐蝕，醇胺液流動速度應(yīng)＜～；富液走管程。貧胺液冷卻器的冷卻方式：空冷、水冷、空冷+水冷。貧液一般走殼程。D、富液閃蒸罐閃蒸操作p：；操作T：45～60℃；閃蒸停留時間：3～5min。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。a．原料氣分離b．溶液過濾c．溶劑復(fù)活使降解的醇胺盡可能復(fù)原，使熱穩(wěn)定的鹽類釋放出游離醇胺，除去不能復(fù)活的降解產(chǎn)物。MEA采用側(cè)線蒸餾復(fù)活，DEA