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天然气脱硫脱碳工艺综述--科技论文

 2021-12-10 17:15  来源:张硕琳 张培民 

  这是18学术网小编收集整理的一篇关于“天然气脱硫脱碳工艺综述--科技论文“的论文范文,作者从三个方面进分析 。希望对大家有所帮助,下面我们来看论文内容:


  【摘要】进入 21 世纪以来,新能源被广泛开发应用,天然气是主要的能源之子。为保证使用安全和基于环境保护的要求,天然气在使用前需进行净化, 即利用物理方法、化学方法或物理化学方法将天然气中的以硫化氢为主的无机硫、以羰基硫和硫醇为主的有机硫及二氧化碳予以脱除。介绍了天然气脱硫 脱碳的几种工艺,并分别针对代表性的脱硫脱碳工艺进行论述,并预测未来天然气净化的发展方向。 


  【关键词】天然气;脱硫脱碳;工艺综述 


天然气脱硫脱碳工艺综述--科技论文

天然气脱硫脱碳工艺综述--科技论文


  引 言 


  随着社会经济的不断发展和生产力的不断进步,我国已把节能减排作 为我国的战略发展目标,这也导致了民众对天然气能源的需求量不断增加, 天然气能源成为仅次于石油能源的第二大能源。应用天然气能源,能够有 效减少煤炭资源过度使用导致的空气污染,极大地改善了人们的居住环境。 因此,完善天然气的脱硫脱碳工艺,具有十分重要的现实意义。


   1 化学溶剂吸收法 


  1.1 一乙醇胺(MEA)法 


  作为碱性最强的醇胺,MEA 与酸性气体的反应速率是最快的,具有很 高的净化率,对 H2S 和 CO2 的脱除基本没有选择性。其主要缺点是 MEA 会与天然气中的 COS 及 CS2会发生不可逆副反应,造成吸收剂的大量损失。 此外,MEA 的蒸气压在所有醇胺类吸收剂中是最高的,在吸收塔和再生塔 中存在大量的蒸发损失。同时,MEA 的强腐蚀性也限制了其应用。 


  1.2 二乙醇胺(DEA) 


   DEA 为仲醇胺,脱除原料气中的 H2S 与 CO2基本无选择性,与 MEA 在 原理和操作上相似。一个主要差别是它与含硫化物反应速率较低,得到的产 物也不同,反应造成的溶剂损失相对较少,腐蚀性弱。因此适用于杂质含量较 高的炼厂气和人造煤气。 


  1.3 二甘醇胺(DGA)法


   DGA 法是 Fluor 公司 20 世纪 60 年代研发成功的,但由于 DGA 价格 问题,直到 70 年代才得到推广应用。DGA 具有蒸气压低的优点,因而其 溶液质量浓度可以达到 50%~70%,溶液循环量相比 MEA 法和 DEA 法要 小很多。DGA 作为伯醇胺与 MEA 有着相近的性质,其与酸性气体有着不 错的反应能力。但同时 DGA 也会与 CO2、COS 及 CS2反应生成不可再生 的 N,N-二甘醇脲,故其溶剂损失相比于前两种方法也更大。DGA 溶液的凝 固点较低,可以在气候寒冷的地区使用。 


  1.4 二异丙醇胺(DIPA)  


  DIPA 属仲胺,该方法的脱硫剂是 20%-30%的二异丙醇胺水溶液,可完全 脱除原料气中的 H2S,部分脱除其中的 CO2。在相同条件下,DIPA 溶液中酸 气的溶解度与同浓度 DEA 相差不大,其再生条件较 MEA 缓和,且降低了液 气比,从而降低了热损耗和热交换面积,在有机硫存在的条件下,DIPA 比 MEA 要稳得多,且副反应物可逆,在再生温度下可分解。主要用于炼厂气脱 硫及硫回收装置尾气处理。 


  1.5 甲基二乙醇胺(MDEA)法 


  MDEA 是一种叔醇胺,具有化学稳定性好、蒸气压低、腐蚀性小、能 耗低以及对 H2S 有选择性(选择性优于 DIPA 法)等许多优点,在工业上有着 大量的应用。从机理上看,H2S 与 MDEA 反应的传质阻力主要集中于气相 的吸收过程;而 MDEA 不能与 CO2 直接反应,需要在有水存在的情况下反 应才能发生。由于可以选择性脱除 H2S,MDEA 法脱除的酸气量相应较少, 溶液循环量、再生系统热负荷也相应较低。此外,MDEA 与 CO2 反应热也 较小,再生时不需要提供大量的热量,一些以大量脱除 CO2为目的的配方 溶液中经常使用 MDEA 作为主剂。 


  MDEA 配方溶液是以 MDEA 为主剂,配以某些添加剂以改善 MDEA 溶液的某些性质,通常添加剂组分都是保密的。 


  为了提高 MDEA 溶液的脱硫选择性并改善其抗发泡性能,中石油西南 油气田天然气研究院进行了大量的研究工作,开发了 CT8-5 型脱硫剂,它 以 MDEA 为主剂,添加了适量助剂。其在四川长寿天然气净化分厂使用效 果表明:CT8-5 的脱硫选择性由于 MDEA 溶液,酸气中的 H2S 浓度提高了 8%,溶液在 10 个月的运转周期内未出现发泡现象。 


  在 MDEA 溶液中加入活化剂形成活化 MDEA 溶液,活化剂的加入可 以增强 MDEA 对 CO2 的吸收能力。活化 MDEA 溶液同时具有化学吸收和 物理吸收的优势,通过调节活化剂的添加量进而改变溶液的吸收性能。采 用哌嗪(PZ)作为活化剂,开发了 aMDEA 工艺,通过调整活化剂的加入比例 可以适应不同的原料气性质和净化要求。油气田天然气研究院在对活化 MDEA 溶液脱碳反应机理进行研究的基础上,开发了 CT8-23 活化 MDEA 溶液。实验表明:CT8-23 活化 MDEA 溶液具有优秀的脱碳性能,且发泡 倾向小。研究发现:PZ、MEA、DEA 作为活化剂均可改善胺液对 CO2 的 吸收能力,PZ 的改善效果最明显。改善效果随活化剂的浓度的提高而提高, 但受到再生能耗的限制。 


  2 干法脱硫技术 

  (1)铁系列脱硫剂

  (2)铜锰系列脱硫剂 

  3 直接转化法


   结语 


  天然气净化技术一直是我国应用比较广泛的技术,在当前我国能源需 求日益广泛的环境下,我国相关人员对其展开了广泛的研究,并总结出了 诸多方法,需要相关的工作人员根据实际情况展开选择。


   参考文献[略] 


  作者:张硕琳 张培民


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