2007年第12期 内蒙古石油化工
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天然气脱硫方法的选择及醇胺法的应用
韩 鹏,杨大静,朱 鹏,杨星国,曹振涛
(中原油气高新股份有限公司天然气处理厂)
摘 要:原料天然气中含有硫化氢、有机硫(硫醇类)、二氧化碳、饱和水以及其它杂质,需将有害成分脱除,以满足工厂生产和民用商品气的使用要求。本文根据天然气中的组分和比例的不同,设计出不同的脱硫方案,能有效地脱除原料气中的有害成分,在天然气处理过程中起到了重要作用,并具有一定的推广前景。
关键词:原料气;硫化氢;脱硫;胺法
1 脱硫方法的分类及其主要特点
通常用于天然气脱除酸性组分的方法有化学溶剂法、物理溶剂法、物理化学溶剂法、直接化学溶解法、直接转化法、非再生性法和膜分离及其的低温分离法等,其主要特点及用途如下:
1.1 在化学溶剂法中,各种胺法应用广泛,所使用的胺有一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、二甘醇胺(DGA)。主要依靠酸碱反应来吸收酸气,升温吐出酸气。其净化度高,适应性宽、经验丰富,应用广。1.2 物理溶剂法Selexol(多乙二醇二甲醚)及FlourSolvent(碳酸丙烯酯)等教适合处理酸气分压高而3.1 电厂废水零排放实施方案
将冷却水系统的浓缩倍率提高到3.5-4.0。改进目前使用的水质稳定剂和弱阳床再生方式,保证冷却水系统的正常运行。冷却水系统的废水可作为输煤栈桥用水、原煤加湿用水和燃油泵轴承用水的补水。
平衡水量,减少水量波动造成废水外排,可建冲灰水调节池,以稳定冲灰水的回收量。
利用各种废水水质特点,经过有效处理后回用。
实施废水零排放后电厂的总补水量和总耗水量相等。4 结论
通过对火电厂用水和排水的水质特征,提出合理的节水工艺和废水资源化技术。通过这些技术的应用,实现火电厂废水零排放。火电厂废水零排放的实施,不仅保护了电厂所在地的环境,同时还节约了
重烃含量低的天然气。依靠无力溶液吸收及闪蒸出酸气。其再生能耗低,主要用于脱碳。
1.3 物理化学溶剂法兼优物理及化学二者的特点,脱除有机硫好,再生能耗低,吸收重烃。
1.4 直接转化法也成为氧化还原法,靠氧化还原将H2S氧化为元素硫,对于H2S浓度低而量又不大的天然气有应用价值。
1.5 非再生性法用于边远且H2S含量很低的小气田,与H2S反应,定期排放。
1.6 膜分离法能耗低,可实现无人操作,适用于粗脱,依靠气体渗透速率不同而分离,能耗低,适于处理高含CO2的气体。
用水,为水资源短缺地区带来巨大的经济效益。
[参考文献]
[1] 孙本达,杨宝红编.火电厂水处理实用技术问
答.北京:中国水利电力出版社,2006.
[2] 张育兰.金竹山电厂灰水再利用技术.电力环
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[3] 黄德勇,杨宝红等.废水处理在火电厂中的应
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[4] 国家电力公司编.电力工业技术监督标准汇编
(环保监督卷).北京:中国水利电力出版社,2003.
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中国水利电力出版社,1996.
[7] 朱洪.火电厂排水资源系统化工程情况介绍.
1995.
收稿日期:2007-08-12
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内蒙古石油化工 2007年第12期
性能。
4 醇胺溶液的性能比较及其应用
根据工厂生产和民用商品气的使用要求规定:天然气在使用前,必须要脱除硫化氢、有机硫(硫醇类)和部分的二氧化碳等有害物质。因此天然气在使用前,必须进行脱硫处理。各种醇胺溶液脱硫的性能比较如下:
脱硫方法化学溶剂物理溶剂胺液浓度酸气负荷脱有机硫效率选择脱硫能力溶解烃量再生难易度
MDEAMDEA-20-500.4-0.7
差有少易
Sulfinol-MMDEA环丁砜30-50>0.580-95有较多较易
Sulfinol-DDIPA环丁砜30-50>0.580-95无较多较易
MEAMEA-15-250.3-0.5
差无少难
DEADEA-30-40>0.5差无少较难
1.7 低温分离法时专用于CO2驱油伴生气的处理。 2 脱硫方法选择原则
在众多的脱硫方法中没有尽善尽美的绝对优越
的方法,而是各有其特点和使用范围,在应用时需要根据实际情况进行相应的选择。
2.1 当酸气中H2S和CO2的含量不高,CO2/H2S≤6,并且同时脱除H2S和CO2时,应该考虑采用MEA法或混合胺法。
2.2 当酸气中CO2/H2S≥5,且需选择性脱除H2S时,应该考虑采用MDEA法或其配方溶液法。2.3 酸气中酸性组分分压高、有机硫化物含量高,并且同时脱除H2S和CO2时,应采用Sufinol—D法。
2.4 DGA法适宜在高寒及沙漠地区采用。2.5 酸气中重烃含量高时,一般采用醇胺法。3 醇胺法的原理
天然气脱硫中常用的醇胺有MEA、DEA、TEA、DIPA、DGA、MDEA等。它们在结构中都有—OH基(羟基)和氮(所谓的胺基氮)。羟基可以降低化合物的蒸汽压,并增加化合物水中的溶解度,因而可以配制成水溶液;而胺基则使化合物水溶液呈现碱性,以促使其对酸性组分的吸收。醇胺法使用的醇胺类化合物有伯醇胺(如MEA)、仲醇胺(如DEA)、和叔醇胺(如MDEA)三类,以叔醇胺与H2S和CO2为例的主要反应如下:
H2S+R3N→R3NH+HS
+
+
-
从上表格的对比中,可以看出Sulfionl—D、MEA、DEA都不具有选择性,混合胺的选择性较差,不宜采用。因此我们对MDEA法和Sulfionl—M进行对比如下:
MDEA溶液具有选择性,解析温度低,能耗低腐蚀性弱,溶剂蒸汽压力低、气相损失小、溶剂稳定性好等优点。该方法使目前天然气普遍采用的脱硫方法。目前重庆净化总厂长寿分厂因其原料气中H2S含量较低但CO2/H2S大于5—6,设计采用了选择性好、能耗低的MDEA法。
Sulfinol-M法:虽具有一定选择性,并能脱除部分有机硫,但是该法再生酸气中烃含量较高,对硫磺回收装置带来不利影响,且在装置运行时,环丁砜有一定的损失,增加装置运行成本。目前重庆净化总厂引进分厂其原料中H2S及有机硫化物含量高,采用了选择性较好并可脱除有机硫化物的MDEA—环丁砜法。
〔参考文献〕
[1] 王遇冬.天然气处理与加工工艺.石油化工出
版社.
[2] 朱利凯.胺法的进展.石油与天然气化工.
(快速反应)(1)
(2)(3)
CO2+HO→H+HCO3(慢反应)H++R3N→R3NH+(快速反应)
-
醇胺与H2S和CO2的主要反应均为可逆反应。由化学平衡的知识可以得出,当酸性组分分压高,温度低时反应向右进行,有利于天然气的脱硫;反之,醇胺吸收的酸性组分分离出来,使溶液得到再生。在脱硫装置中,正反应通常在吸收塔内进行,而逆反应则在再生塔内进行。从热力学上通过限制溶液中的水含量以控制反应步骤而实现选择性脱硫,它能在原料气CO2和H2S比很高的条件下保持良好的选吸
Abstract:Naturalgasintherawstategenerallycontainshydrogensulfide,sulfurdioxide,carbondioxide,andotherextraneouscomponents.Someofthemareharmful,andneedtoberemovedfromnaturalgastomeettheindustrialandcivilfuelgas.Thenhowtodoiteffectivelyaccordingtonaturalgas'scompositionandproportionisnecessary.Thisarticledescribedthedesulfurizationofnaturalgas.Thistechnologyplaysaveryimportantroleinnaturalgasprocessingandhasgoodprospects.
:,drogen,,remohydrogenfromthe