1、天然气处理工艺天然气处理工艺 天然气净化工艺天然气净化工艺 轻烃回收工艺轻烃回收工艺天然气净化工艺天然气净化工艺天然气脱硫、脱碳、脱水天然气脱硫、脱碳、脱水2022年8月2日15时46分3商品天然气标准商品天然气标准项项 目目一类一类二类二类三类三类项项 目目一类一类二类二类三类三类高热值，高热值，MJ/mMJ/m3 331.431.4硫化氢，硫化氢，mg/mmg/m3 36 62020460460总硫总硫(以硫计以硫计)，mg/mmg/m3 3100100200200460460二氧化碳二氧化碳，%3.03.03.03.0-水露点水露点，在天然气交接点的压力和温度下，比最低环境温度低在天然气
2、交接点的压力和温度下，比最低环境温度低55 商品天然气的质量标准系根据天然气的主导用途，综合经济利益、安全卫生和环境保护三方面制定的。下表是我国1999年公布的新的天然气质量标准。我国天然气国家标准（我国天然气国家标准（GB 17820-1999GB 17820-1999）2022年8月2日15时46分4我国对管输天然气的质量要求进入输气管道的气体必须清除其中的机械杂质；进入输气管道的气体必须清除其中的机械杂质；水露点应比输气管道中气体可能达到的最低环境水露点应比输气管道中气体可能达到的最低环境温度低温度低55；烃露点应低于或等于输气管道中气体可能达到的烃露点应低于或等于输气管道中气体可能达到
3、的最低环境温度；最低环境温度；气体中的硫化氢含量不大于气体中的硫化氢含量不大于20mg/m3；如输送不符合上述质量要求的气体，必须采取相如输送不符合上述质量要求的气体，必须采取相应的保护措施。应的保护措施。简介 天然气脱硫脱碳有多种多样的工艺，但主导工艺是胺法及砜胺法，新技术有：膜分离法、生化脱硫法、变压吸附（PSA）法；脱水通常使用三甘醇法，需要深度脱水时则用分子筛法，新技术有：膜分离法、超声速脱水等。2022年8月2日15时46分6天然气脱硫脱碳方法天然气脱硫脱碳方法其他方法其他方法间歇法间歇法直接转化法直接转化法化学化学-物理物理溶剂法溶剂法物理溶剂法物理溶剂法化学溶剂法化学溶剂法天然气
4、天然气脱硫脱碳脱硫脱碳2022年8月2日15时46分7天然气脱硫脱碳工艺1.化学溶剂法化学溶剂法 以碱性溶液吸收以碱性溶液吸收H2S及及CO2等，并于再生时又将其放出的方法，包括使用等，并于再生时又将其放出的方法，包括使用有机胺的有机胺的MEA法、法、DEA法、法、DIPA法、法、DGA法、法、MDEA法及位阻胺法等，使法及位阻胺法等，使用无机碱的活化热碳酸钾法也有应用。用无机碱的活化热碳酸钾法也有应用。2.物理溶剂法物理溶剂法 利用利用H2S及及CO2等与烃类在物理溶剂中溶解度的巨大差别而实现天然气脱等与烃类在物理溶剂中溶解度的巨大差别而实现天然气脱硫脱碳的方法，包括多乙二醇二甲醚法、碳酸丙
5、烯酯法、冷甲醇法等。硫脱碳的方法，包括多乙二醇二甲醚法、碳酸丙烯酯法、冷甲醇法等。3.化学化学-物理溶剂法物理溶剂法 将化学溶剂烷甲醇胺与一种物理溶剂组合的方法，典型代表为砜将化学溶剂烷甲醇胺与一种物理溶剂组合的方法，典型代表为砜胺法（胺法（DIPA环丁砜、环丁砜、MDEA环丁砜等）环丁砜等）,此外还有此外还有Amisol，Selefining，Optisol及及Flexsorb混合混合SE等。等。2022年8月2日15时46分8天然气脱硫脱碳工艺4.直接氧化法直接氧化法 以液相氧载体将以液相氧载体将H2S氧化为元素硫而用空气使之再生的方法，又氧化为元素硫而用空气使之再生的方法，又称氧化还原法
6、或湿式氧化法，主要有钒法（称氧化还原法或湿式氧化法，主要有钒法（ADA-NaVO3,栲胶栲胶-NaVO3等）、铁法（等）、铁法（Lo-Cat,Sulferox,EDTA络合铁，络合铁，FD及铁碱法等），还及铁碱法等），还有有PDS等方法。等方法。5.其他类型的方法其他类型的方法 除上述四大类脱硫方法外，还可以使用分子筛、膜分离、低温分除上述四大类脱硫方法外，还可以使用分子筛、膜分离、低温分离及生物化学等方法脱除离及生物化学等方法脱除H2S及有机硫。此外，非再生性的固体及液及有机硫。此外，非再生性的固体及液体除硫剂以及浆液脱硫剂则适于处理低体除硫剂以及浆液脱硫剂则适于处理低H2S含量的小量天然气
7、。含量的小量天然气。2022年8月2日15时46分9化学溶剂法 化学溶剂(主要是醇胺类)法是天然气脱硫中使用最为频繁的方法，迄今仍处于主导地位。在低操作压力下，它们比物理溶剂或混合溶剂更为适用，因为此时H2S 等酸气的脱除过程主要为化学过程所控制，而较少依赖于组分的分压。而且,化学溶剂对烃类的溶解度很小，不会造成大的烃损失。2022年8月2日15时46分10 化学溶剂法是以碱性溶液吸收H2S及CO2等，并于再生时又将其放出的方法，包括使用有机胺的MEA法、DEA法、DIPA法、DGA法、MDEA法及位阻胺法等，使用无机碱的活化热碳酸钾法也有应用。化学溶剂法 化学溶剂法常规胺法选择性胺法2022
8、年8月2日15时46分11常常 规规 胺胺 法法 常规胺法系指较早即在工业上获得应用的、常规胺法系指较早即在工业上获得应用的、可基本上同时脱除可基本上同时脱除H2S及及CO2的胺法。的胺法。目前常规胺法所使用的烷醇胺包括一乙醇胺目前常规胺法所使用的烷醇胺包括一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺、二乙醇胺(DEA)及二甘醇胺及二甘醇胺(DGA)。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分12化学溶剂法 一乙醇胺一乙醇胺(MEA)法法 特点如下：1.高净化度。高净化度。不论是H2S 还是CO2，MEA法均可将其脱除达到很高的净化度。对于天然气管输指标，要获得低于20mg/m3或5 mg/m3H2S 指标是
9、容易的。2.化学性能稳定化学性能稳定。能够最大限度地减少溶液降解，用蒸气汽提容易使它与酸气组分分离；3.与与COS及及CS2发生不可逆降解。发生不可逆降解。所以，当天然气中含有COS或CS2时，应避免使用MEA法；2022年8月2日15时46分13 4.脱除一定量的酸气所需要循环的溶液较少。脱除一定量的酸气所需要循环的溶液较少。在普通的胺中因其分子量最低，故在单位重量或体积的基础上它具有最大的酸气负荷；5.腐蚀限制了腐蚀限制了MEA溶液浓度及酸气负荷。溶液浓度及酸气负荷。为了使装置腐蚀控制在可以接受的范围内，通常MEA溶液浓度在15左右，酸气负荷一般也不会超过0.35mol/mol，按体积计不
10、超过20m3/m3；6.MEA 6.MEA装置通常配置溶液复活设施。装置通常配置溶液复活设施。由于MEA与CO2存在不可逆的降解反应，系统内除H2S和CO2之外的强酸性组分又会与MEA结合形成无法再生的热稳定盐。通常采取加碱措施，加碱只能使热稳定盐中的MEA析出，而无法使降解物复原成MEA。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分14二乙醇胺二乙醇胺(DEA)法法 特点如下：特点如下：1.用于天然气净化可保证净化度。用于天然气净化可保证净化度。DEA的碱性较MEA稍弱，平衡时气相中的H2S及CO2分压要高一些，不适用于高压条件的天然气净化。2.基本不为基本不为COS及及CS2降解。降解。DE
11、A与COS及CS2的反应产物在装置再生条件下可分解而使DEA获得再生，故适于处理含COS及CS2的天然气。3.DEA法通常不安排溶液复活设施。法通常不安排溶液复活设施。采用侧线加碱真空蒸馏复活DEA溶液的效果不佳，故DEA装置通常不设复活设施。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分15二异丙醇胺二异丙醇胺(DIPA)法法 特点如下：特点如下：1.蒸汽耗量低。蒸汽耗量低。DIPA富液再生容易，所需的回流比显著低于MEA和DEA。2.腐蚀轻。腐蚀轻。其腐蚀速率低于MEA和DEA。3.降解慢。降解慢。不为COS及CS2所降解，CO2所至降解速度也很慢，其降解产物可以碱析出DIPA，但实际生产中勿
12、需安排复活设施。4.DIPA相对分子量大，熔点较高，导致配置溶液较为麻相对分子量大，熔点较高，导致配置溶液较为麻烦烦。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分16二甘醇胺法二甘醇胺法(DGA)特点如下：特点如下：1.高DGA浓度。DGA法的溶液浓度高达65%。循环量相应降低而可获得节能效果。2.高高H2S净化度。净化度。即使贫液温度高达54也可保证H2S净化度，因此溶液冷却可仅使用空冷而不用水冷，故适用于沙漠及干旱地区。3.二甘醇胺溶液凝固点低。二甘醇胺溶液凝固点低。在通常使用的DGA浓度下，溶液的凝固点低于-40，而MEA及DEA等溶液则在-10以上，所以DGA法适于寒冷地区使用。化学溶剂
13、法 2022年8月2日15时46分17选选 择择 性性 胺胺 法法 选择性胺法系指在气体中同时存在H2S与CO2的条件下，几乎完全脱除H2S而仅吸收部分CO2，可以实现选择性脱硫的工艺。选择性胺法目前方法有甲基二乙醇胺(MDEA)法，二异丙醇胺（DIPA）法，某些空间位阻胺（SHA）、MDEA配方溶液、活化MDEA以及混合胺工艺等。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分18 选择性胺法的工艺特点：选择性胺法的工艺特点：1.溶液有较高的溶液有较高的H2S负荷。负荷。2.H2S净化度的变化较为灵敏。净化度的变化较为灵敏。3.选择性胺法的能耗低。选择性胺法的能耗低。选择性胺法不仅由于溶液H2S负
14、荷高而循环量低从而可降低能耗，而且单位体积溶液再生所需蒸汽量也显著低于常规胺法。4.装置处理能力增大。装置处理能力增大。选择性胺法因操作的气液比（气液比是指单位体积溶液处理的气体体积数，单位m3/m3）较高,从而可提高装置处理能力。5.选择性胺法抗污染的能力较弱。选择性胺法抗污染的能力较弱。由于MDEA的碱性较常规醇胺为弱，一些杂质、特别是强酸性杂质进入溶液后对其净化能力的影响也就大于其它醇胺。所以选择性胺法装置的溶液更需精心维护，防止外来杂质污染溶液。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分19甲基二乙醇胺法甲基二乙醇胺法(MDEA)1.选择性好。选择性好。由于MDEA水溶液与H2S反应比
15、CO2快的多，在脱除H2S的同时只能脱除部分CO2；2.节约能量。节约能量。与MEA法相比，MDEA法溶液浓度高，酸气负荷高，溶液循环量小，加之解析热低和CO2吸收量低，可大大降低工艺过程所需能量；3.腐蚀轻微。腐蚀轻微。与MEA法相比，该法解析温度较低，再生系统腐蚀轻微；4.稳定性好。稳定性好。不与CO2环化成恶唑烷酮类或衍生成其它变质产物，也不会因原料气含CS2或COS而变质，故不需设复活设施；5.溶剂损失小。溶剂损失小。MDEA蒸气压低，故气相损失小；该溶剂稳定性好，变质损失亦小。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分20 MDEA配方溶液配方溶液 MDEA 配方溶液系以MDEA为主
16、剂、在溶液中加有改善其某些性能的化学剂。当天然气中含少量H2S且CO2/H2S比值较高，但CO2含量不是很高且不需深度脱除CO2 时，就可考虑采用合适的MDEA配方溶液。MDEA配方溶液是一种高效气体脱硫脱碳溶液,它通过在MDEA溶液中复配不同的化学剂来增加或抑制MDEA 吸收CO2的动力学性能。因此，有的配方溶液可比MDEA具有更高的脱硫选择性，有的配方溶液也可比其他醇胺溶液具有更好的脱除CO2效果。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分21 与MDEA和其他醇胺相比，采用合适的MDEA配方溶液脱硫脱碳可明显降低溶液循环量和能耗，而且其降解率和腐蚀性较低，故目前已在国外获得广泛应用。影响
17、醇胺溶液脱硫脱碳装置投资、运行费用最主要的参数是溶液的循环量和重沸器能耗，而这些参数又与原料气中酸性组分含量、吸收塔压力、温度、净化气质量要求以及所选用溶液的性能有关。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分22 但是这些配方溶液也给但是这些配方溶液也给MDEA溶液带来了一些溶液带来了一些负面影响：负面影响：1.降低了胺液有效浓度。降低了胺液有效浓度。磷酸等加入磷酸等加入MDEA溶液实际上溶液实际上形成了无法再生的热稳定盐，这就降低了溶液内有效胺液形成了无法再生的热稳定盐，这就降低了溶液内有效胺液浓度。有效胺液浓度的降低将使可操作的气液比下降，气浓度。有效胺液浓度的降低将使可操作的气液比下降
18、，气液比下降不仅使能耗增加，也会造成液比下降不仅使能耗增加，也会造成CO2共吸收率的上升共吸收率的上升；2.使溶液的腐蚀性增强。使溶液的腐蚀性增强。“配方配方”中的酸形成的热稳定中的酸形成的热稳定盐将使溶液的腐蚀性增强。盐将使溶液的腐蚀性增强。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分23 在国内，受配方溶液品种、价格等因素影响。在国内，受配方溶液品种、价格等因素影响。目前在天然气工业中仅重庆净化总厂长寿分厂目前在天然气工业中仅重庆净化总厂长寿分厂投产时试用过脱硫选择性更好的投产时试用过脱硫选择性更好的MDEA配方溶液配方溶液(CT8-5)；由于长庆气田含硫天然气中酸性组分所具有的由于长庆气田
19、含硫天然气中酸性组分所具有的特点，要求采用既可大量脱除特点，要求采用既可大量脱除CO2，又可深度脱除，又可深度脱除H2S的脱硫脱碳溶液。的脱硫脱碳溶液。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分24 工业应用：工业应用：我国第一套采用MDEA配方溶液的脱硫脱碳装置已于2003年底在长庆气田第三净化厂(以下简称三厂)建成投产，实际运行情况良好，达到了设计预期效果。该装置处理量为300104m3/d，原料气为含硫含碳的天然气。原料气进装置压力为5.55.8 MPa，温度为318。三厂原料气来自长庆气田靖边气区的酸性天然气，原料气中CO2含量为5.286%，H2S含量为0.028%，CO2/H2S高
20、达188.8(均为设计值)。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分25 对于这样高碳硫比的天然气，则应采用既可深对于这样高碳硫比的天然气，则应采用既可深度脱除度脱除H2S(小于等于小于等于20mg/m3)，又可脱除大量的，又可脱除大量的CO2(小于等于小于等于3%)的脱硫脱碳溶液，以保证净化气的脱硫脱碳溶液，以保证净化气质量符合要求，并取得良好的节能效果。新建的质量符合要求，并取得良好的节能效果。新建的三厂脱硫脱碳装置从国外引进，并选用相应的三厂脱硫脱碳装置从国外引进，并选用相应的MDEA配方溶液脱硫脱碳。投产后的实践表明，配方溶液脱硫脱碳。投产后的实践表明，三厂采用的工艺流程和三厂采用的
21、工艺流程和MDEA配方溶液总体来说配方溶液总体来说是成功的。是成功的。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分26 活化活化MDEA工艺工艺 活化MDEA溶液系在MDEA溶液中加有促进CO2吸收的活化剂的体系。MDEA作为一个选吸溶剂是基于它与CO2的反应速度较慢，用于脱碳则需加入活化剂以加快与CO2的反应速度。可用的活化剂有哌嗪、DEA、咪唑或甲基咪唑等。主要用于主要用于:1.从只含CO2的气体混合物中大量脱除CO2或从含少量H2S且CO2/H2S比值很高的气体混合物中大量脱除CO2，兼可脱除一定量的H2S；2.从含少量H2S 而CO2/H2S 比值高的气体混合物中深度脱除CO2，也可兼脱
22、一定量的H2S。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分27 法国法国BASFBASF公司的公司的“aMDEAaMDEA工艺工艺”的的aMDEAaMDEA 溶剂系统是由溶剂系统是由MDEA MDEA 加上一个加上一个活化剂组成的活化剂组成的MDEAMDEA混合溶液混合溶液,是一种活化是一种活化MDEAMDEA法，其目的是为了提高法，其目的是为了提高COCO2 2 的吸收速率的吸收速率,且能耗较低。且能耗较低。aMDEAaMDEA溶剂系统的物理溶剂系统的物理/化学性质可调，具有最化学性质可调，具有最佳酸气溶解度、低烃类佳酸气溶解度、低烃类(C(C3 3+)溶解度、无腐蚀、低蒸气压、化学溶解度、
23、无腐蚀、低蒸气压、化学/热稳定热稳定性好、无毒等特性，因而使其具有低能耗、低投资费用、低溶剂损失、性好、无毒等特性，因而使其具有低能耗、低投资费用、低溶剂损失、酸气纯度高、对环境无污染和工艺灵活等优点。酸气纯度高、对环境无污染和工艺灵活等优点。大港油田千米桥潜山天然气中含有大港油田千米桥潜山天然气中含有0.0133%0.0133%的的H H2 2S S和和8%8%的的COCO2 2，为了满，为了满足天然气凝液回收装置对原料气中足天然气凝液回收装置对原料气中H H2 2S S、COCO2 2含量的要求含量的要求(H(H2 2S S含量小含量小4 41010-6-6 ,CO,CO2 2 含量小于含
24、量小于0.1%)0.1%)，因此采用了，因此采用了BASF BASF 公司的活化公司的活化MDEA MDEA 法进行脱硫脱法进行脱硫脱碳。由于此新装置要求较深地脱除原料气中的碳。由于此新装置要求较深地脱除原料气中的COCO2 2，采用活化，采用活化MDEA MDEA 溶液脱溶液脱硫脱碳将会大大降低溶液的循环量及装置能耗。硫脱碳将会大大降低溶液的循环量及装置能耗。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分28活化MDEA法脱碳新工艺主体流程简图 1 吸收塔；2 再生塔；3 煮沸器；4.5 烟气预热器；6 贫富液换热器；7 贫液冷却器；8 半贫液冷却器；9 贫液泵；10 半贫液泵；11 循环泵化学
25、溶剂法 重庆市万里来股份有限公司采用的活化重庆市万里来股份有限公司采用的活化MDEA法新工艺流程：法新工艺流程：2022年8月2日15时46分29混合胺工艺混合胺工艺 MDEA具有化学稳定性好、不易降解变质、能耗低、选择性好、不具有化学稳定性好、不易降解变质、能耗低、选择性好、不易发泡和腐蚀性低等特点，在天然气净化领域得到了广泛应用。但在易发泡和腐蚀性低等特点，在天然气净化领域得到了广泛应用。但在需要大量脱除需要大量脱除CO2的情况下，的情况下，MDEA与与CO2之间反应速率很慢就成为障之间反应速率很慢就成为障碍。碍。克服此障碍的一个途径是在克服此障碍的一个途径是在MDEA中加入一定量的中加入
26、一定量的MEA或或DEA组成组成混合胺溶剂混合胺溶剂，即以伯醇胺或仲醇胺能与，即以伯醇胺或仲醇胺能与CO2反应而生成氨基甲酸酯的反应而生成氨基甲酸酯的快速反应来激活快速反应来激活MDEA，从而克服了，从而克服了MDEA溶剂脱硫脱碳存在的两个缺溶剂脱硫脱碳存在的两个缺陷：陷：一是由于其碱性较弱，在低的吸收压力下净化气中一是由于其碱性较弱，在低的吸收压力下净化气中H2S含量不易达含量不易达到我国一类天然气标准（到我国一类天然气标准（6 mg/m3）；）；二是在原料气中含有大量二是在原料气中含有大量CO2（或（或CO2/H2S非常高）时，净化气中非常高）时，净化气中CO2含量达不到气质标准的要求。伯
27、醇胺或仲醇胺加入含量达不到气质标准的要求。伯醇胺或仲醇胺加入MDEA后，不仅后，不仅自身与自身与CO2反应而生成氨基甲酸酯，也提高了反应而生成氨基甲酸酯，也提高了MDEA与与CO2的反应速率的反应速率，伯醇胺或仲醇胺实际上也起了催化剂的作用。，伯醇胺或仲醇胺实际上也起了催化剂的作用。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分30混合胺工艺应用：混合胺工艺应用：珠海天然气液化项目采用的是MDEA（甲基二乙醇胺）混合醇胺法深度脱碳工艺。原料气先经过滤分离器除去液烃、固体颗粒等杂质，再进入吸收塔与自上而下的混合胺溶液逆流接触，进行气液传质，合格净化气从吸收塔顶部排出，富液自吸收塔底部流出，进入闪蒸罐
28、闪蒸出轻烃和部分CO2，经过滤和贫/富胺液换热器加热，进入再生塔进行再生。再生合格的贫液从重沸器流出后，由贫/富胺液换热器回收热量，然后进入缓冲罐，经循环泵增压并通过空冷器冷却后进入吸收塔顶，完成循环。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分31 珠海项目天然气净化流程图：珠海项目天然气净化流程图：化学溶剂法 2022年8月2日15时46分32 珠海项目要求CO2净化度达到体积分数5010-6，若采用传统的浮阀塔，不仅塔过高、设备投资和运行费用高，而且由于气相负荷相对小、体系易于发泡，还会造成操作上的困难。在开发设计过程中，本项目吸收了散堆填料和规整填料的特点，开发了一种类似“三明治”式的“
29、规整散堆规整”混合型填料，为今后天然气深度脱碳工业的发展开拓了新路。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分33其他选择性胺法其他选择性胺法1.二异丙醇胺常压选吸工艺DIPA在常压下具有选择性脱除H2S的能力，但目前基本被MDEA代替。2.位阻胺法 Flexsorb SE工艺 Flexsorb SE+工艺 Flexsorb混合SE、PS及HP工艺 化学溶剂法 2022年8月2日15时46分34 胺法工艺流程胺法工艺流程 胺法装置的主要设备有胺液脱除天然气中酸气的吸收塔，使胺液中酸气析出的再生塔与重沸器，为了降低析出酸气重烃含量可设置闪蒸罐，调节胺液温度的换热及冷却器，以及气、液的分离与过滤器
30、，还有为使溶液在系统中循环的溶液循环泵。胺法装置的基本工艺流程主要由三部分组成三部分组成：以吸收塔为中心，辅以原料气及净化气分离过滤的压力设备；以再生塔及重沸器为中心，辅以酸气冷凝器和回流系统的低压部分；溶液换热冷却及过滤系统和闪蒸罐等介于上面两部分压力之间的部分。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分35 含硫天然气经原料气分离器除去液固杂质后从下部进入吸收塔，其含硫天然气经原料气分离器除去液固杂质后从下部进入吸收塔，其中酸气与从上部入塔的胺液逆流接触而脱除，达到净化要求净化气出中酸气与从上部入塔的胺液逆流接触而脱除，达到净化要求净化气出吸收塔顶，经净化气分离器除去夹带的胺液液滴后出脱硫
31、装置。净化吸收塔顶，经净化气分离器除去夹带的胺液液滴后出脱硫装置。净化气通常需去脱水装置以达到水露点的质量要求。气通常需去脱水装置以达到水露点的质量要求。吸收了酸气的胺液（富液）出吸收塔后通常降至一定压力至闪蒸吸收了酸气的胺液（富液）出吸收塔后通常降至一定压力至闪蒸塔，使富液中溶解及夹带的烃类闪蒸出来，此闪蒸气通常用作工厂的塔，使富液中溶解及夹带的烃类闪蒸出来，此闪蒸气通常用作工厂的燃料气。燃料气。经闪蒸后的富液进入贫富液换热器与已完成再生的热胺液（贫液经闪蒸后的富液进入贫富液换热器与已完成再生的热胺液（贫液）换热以回收其热量，然后从再生塔上部入塔向下流动，从塔下部上）换热以回收其热量，然后从
32、再生塔上部入塔向下流动，从塔下部上升的热蒸汽既加热胺液又汽提出胺液中的酸气，所以在文献中也常将升的热蒸汽既加热胺液又汽提出胺液中的酸气，所以在文献中也常将再生塔称为气提塔。胺液流至再生塔下部时所吸收的酸气已解析出绝再生塔称为气提塔。胺液流至再生塔下部时所吸收的酸气已解析出绝大部分，此时可称为半贫液。半贫液进入重沸器以器内所发生的蒸汽大部分，此时可称为半贫液。半贫液进入重沸器以器内所发生的蒸汽进一步汽提使所吸收的残余酸气析出而成为贫液。进一步汽提使所吸收的残余酸气析出而成为贫液。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分36 出重沸器的热贫液经贫富液换热器回收热量，然后再经溶液冷却出重沸器的热贫
33、液经贫富液换热器回收热量，然后再经溶液冷却器器空冷及（或）水冷空冷及（或）水冷冷却至适当温度，以溶液循环泵加压送至吸收冷却至适当温度，以溶液循环泵加压送至吸收塔，从而完成溶液的循环。塔，从而完成溶液的循环。从再生塔顶部出来的酸气从再生塔顶部出来的酸气蒸汽混合物入冷凝器使其中的水蒸气大蒸汽混合物入冷凝器使其中的水蒸气大部分冷凝下来，此冷凝水进入回流罐，作为回流液以泵送入再生塔。部分冷凝下来，此冷凝水进入回流罐，作为回流液以泵送入再生塔。酸气则送至克劳斯制硫装置或其他酸气处理设施。酸气则送至克劳斯制硫装置或其他酸气处理设施。在胺法装置中，溶液保持清洁是保证装置平稳运行的关键因素，为在胺法装置中，溶
34、液保持清洁是保证装置平稳运行的关键因素，为此需设过滤器以除去溶液中的固体杂质。过滤器可过滤贫液，也可过此需设过滤器以除去溶液中的固体杂质。过滤器可过滤贫液，也可过滤富液，各有优缺点，有些装置甚至既过滤贫液又过滤富液。当溶液滤富液，各有优缺点，有些装置甚至既过滤贫液又过滤富液。当溶液中可能含有重烃或有害的有机物时，则可使用活性炭吸附器。中可能含有重烃或有害的有机物时，则可使用活性炭吸附器。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分37胺法装置的基本工艺流程图胺法装置的基本工艺流程图 化学溶剂法 2022年8月2日15时46分38 胺法装置的胺法装置的核心任务核心任务是获得净化指标合格的净化气，包
35、是获得净化指标合格的净化气，包括括H2S、CO2及总硫指标。及总硫指标。从胺法工艺流程图看出，这取决于吸收塔顶的气液平衡，即净化气从胺法工艺流程图看出，这取决于吸收塔顶的气液平衡，即净化气中的中的H2S、CO2 及有机硫含量首先取决于贫液中这些组分的含量，即贫及有机硫含量首先取决于贫液中这些组分的含量，即贫液质量。当贫液质量不佳时，采取任何其他调整操作措施也不可能使液质量。当贫液质量不佳时，采取任何其他调整操作措施也不可能使净化指标合格，而合格的贫液质量则有赖于溶液的有效再生。净化指标合格，而合格的贫液质量则有赖于溶液的有效再生。净化气离开吸收塔顶时已为水汽所饱和。当原料气温度低于贫液温净化气
36、离开吸收塔顶时已为水汽所饱和。当原料气温度低于贫液温度时，净化气将从装置中带出水分；为了不使胺液被浓缩，需向装置度时，净化气将从装置中带出水分；为了不使胺液被浓缩，需向装置补充一定的水。通常，这股水可从吸收塔顶注入，在该处设置一两块补充一定的水。通常，这股水可从吸收塔顶注入，在该处设置一两块塔板，这样还可以洗涤净化气而减少醇胺的损失。此外，也可以蒸汽塔板，这样还可以洗涤净化气而减少醇胺的损失。此外，也可以蒸汽形式从再生塔底送入。形式从再生塔底送入。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分39胺法存在问题胺法存在问题 1.醇胺的变质醇胺的变质 醇胺的变质包括以下几个方面：醇胺的变质包括以下几个
37、方面：(1)醇胺的热变质醇胺的热变质(2)醇胺与醇胺与CO2变质反应变质反应(3)醇胺与醇胺与COS及醇胺与及醇胺与CS2变质反应变质反应(4)醇胺的氧化变质醇胺的氧化变质(5)热稳定盐热稳定盐化学溶剂法 2022年8月2日15时46分40 为了控制醇胺的变质反应，应着重考虑：为了控制醇胺的变质反应，应着重考虑：(1)对所处理的气流组分应充分了解，以便选择合适的对所处理的气流组分应充分了解，以便选择合适的工艺。工艺。当天然气中存在当天然气中存在COS及（或）及（或）CS2时应使用仲胺或叔胺而不用伯胺。时应使用仲胺或叔胺而不用伯胺。对于其他气体，如含有机酸时应采用废碱洗预先除去；对于其他气体，如
38、含有机酸时应采用废碱洗预先除去；HCN则可先用水洗；则可先用水洗；若气流含氧，不宜用若气流含氧，不宜用MEA同时应考虑加入抗氧剂等措施。同时应考虑加入抗氧剂等措施。(2)避免胺液与空气接触避免胺液与空气接触。可使用惰性气保护溶液。可使用惰性气保护溶液。(3)溶液再生时应防止胺液温度过高。溶液再生时应防止胺液温度过高。使用蒸汽作热源时应选使用蒸汽作热源时应选用低压饱和蒸汽，使用烟道气作热源应作好传热计算以避免过高的壁温。对用低压饱和蒸汽，使用烟道气作热源应作好传热计算以避免过高的壁温。对于于MEA，溶液温度应不大于，溶液温度应不大于127，蒸汽温度不大于，蒸汽温度不大于140。化学溶剂法 202
39、2年8月2日15时46分41 2.醇胺变质溶液的复活醇胺变质溶液的复活 醇胺的复活系指将其变质产物再转化为其母体醇胺，醇胺的复活系指将其变质产物再转化为其母体醇胺，并将醇胺与各种杂质分开的过程。并将醇胺与各种杂质分开的过程。工业上获得广泛应用的复活方法是加碱及蒸馏加碱及蒸馏，加入纯碱或苛性碱可将热稳定盐中的MEA置换出来，溶液中的极少量噁唑烷酮-2也将转化为MEA，然后蒸馏回收。DIPA溶液的复活需要在减压下进行，DGA溶液的复活也是类似的，但蒸馏需在减压下进行，当残压为67.784.6kPa时，釜温160171。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分42 3.胺法装置中的腐蚀、发泡、过滤
40、及溶剂损失问题胺法装置中的腐蚀、发泡、过滤及溶剂损失问题 1）胺法装置中的腐蚀问题）胺法装置中的腐蚀问题 胺法装置的腐蚀可能导致装置非计划性停产、设备寿命缩短甚至产生设备及人员伤亡事故。在胺法装置中发现的腐蚀类型有均匀腐蚀、电化学腐蚀、缝隙腐蚀、坑点腐蚀、晶间腐蚀（常用于不锈钢）、选择性腐蚀（从金属合金中选择性浸出某种元素）、磨损腐蚀（包括充蚀和气蚀）、应力腐蚀开裂（SCC）及氢型腐蚀。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分43 胺法装置容易发生腐蚀的敏感区域容易发生腐蚀的敏感区域主要有再生塔及其内部构件、贫富液换热器的富液侧、换热器后的富液管线、有游离酸气和较高温度的重沸器及附属管线等处
41、。不同醇胺溶液的腐蚀性是不同的。应当指出，胺液本身对碳钢并无腐蚀性，腐蚀是在酸气进入胺液后才产生的。反映愈强，腐蚀性愈严重；对于每种醇胺，其浓度愈高，腐蚀率愈高。另外，不同的工艺条件、不同的材质选择都会导致胺法装置腐蚀的不同。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分44 2）胺法装置中的发泡问题）胺法装置中的发泡问题 发泡是胺法装置经常发生令人困扰的工艺故障，它可能导致净化气不合格、装置处理量降低及胺液大量损失等问题。胺液净化天然气是一个气液界面间传质并发生发应得过程，当采用板式塔时，气泡从塔板上的胺液中穿过，在正常情况下，气泡穿过胺液后应迅速破裂；当塔内产生致密的气泡且相当稳定而不迅速破裂
42、时，胺液就发泡了。在胺液发泡的情况下，泡沫会被气流夹带到上一层塔板，塔内的持液量增加而会影响液面变化，最灵敏的标志是塔的压降增加，因此应经常监控塔的压降变化。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分45 在装置需要加入消泡剂时，尤其是加入新的、未使用过的消泡剂时必须先进行测试。稳定泡沫形成的三个条件稳定泡沫形成的三个条件:发泡剂、泡沫稳定剂和一定的流体力学条件。3）胺法装置的溶剂损失）胺法装置的溶剂损失 醇胺消耗量是胺法装置的重要经济指标之一，胺损失包括蒸发损失（处理NGL或LPG时为溶解）、溶解损失、夹带损失、降解损失以及机械损失。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分46胺法装置的预
43、防措施胺法装置的预防措施1.1.胺法装置预防腐蚀的措施胺法装置预防腐蚀的措施(1)(1)设备和管线使用适当的材料。设备和管线使用适当的材料。(2)(2)设备制成后要消除应力。设备制成后要消除应力。与其它醇胺相比，与其它醇胺相比，MEAMEA装置较易发生应力开装置较易发生应力开裂；裂；(3)(3)设计应选用合理的工艺参数。设计应选用合理的工艺参数。如胺液浓度及其酸气负荷，此外应注意如胺液浓度及其酸气负荷，此外应注意减少涡流和局部压降。减少涡流和局部压降。(4)(4)为防止磨损腐蚀，溶液过滤是必不可少的。为防止磨损腐蚀，溶液过滤是必不可少的。它可以除去导致磨损腐蚀它可以除去导致磨损腐蚀和破坏保护膜
44、的固体粒子。此外，保护溶液的其它措施也有助于减轻和破坏保护膜的固体粒子。此外，保护溶液的其它措施也有助于减轻腐蚀。腐蚀。(5)(5)使用缓蚀剂。使用缓蚀剂。缓蚀剂仅能解决均匀腐蚀问题，而无法解决局部腐蚀。缓蚀剂仅能解决均匀腐蚀问题，而无法解决局部腐蚀。(6)(6)定期采用无损探伤技术检查装置。定期采用无损探伤技术检查装置。据称湿荧光磁粉探测技术（据称湿荧光磁粉探测技术（WFMTWFMT）对检查）对检查设备内部的裂纹情况特别有效。设备内部的裂纹情况特别有效。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分47化学溶剂法 2.预防和处理发泡措施预防和处理发泡措施 在胺液严重发泡的紧急情况下，加入消泡剂是
45、有效措施有效措施。常用的有效消泡剂是硅油类物质。治本措施治本措施是找到胺液发泡的原因并设法除去发泡剂与泡沫稳定剂。防发泡措施的核心防发泡措施的核心是保持溶液清洁：原料气应有效分离所夹带的液、固杂质；溶液应良好过滤（必要时用活性炭过滤）；保证吸收塔内不产生烃类的冷凝；补充水应是蒸汽凝结水等。此外，保持装置平稳运行避免工艺参数急剧变化也非常重要。2022年8月2日15时46分48 3.胺法装置的过滤问题胺法装置的过滤问题 实现溶液的良好过滤可减轻装置的腐蚀和预防发泡。因此,溶液过滤对于维持溶液清洁从而实现装置的无故障平稳运行具有重要意义。溶液过滤首先是机械过滤除去固体杂质，必要时可继以活性炭吸附以
46、除去溶液中的均相杂质，如降解产物、有机酸、表面活性剂以及溶解的烃类等。（1 1）机械过滤：）机械过滤：除去其中直径大于5m的固体微粒，使系统溶液中的固体颗粒浓度低于0.01%。（2 2）活性炭过滤：）活性炭过滤：活性炭过滤器过滤量不低于循环量的10%。通常使用褐煤基或烟煤基活性炭吸附胺液中的表面活性剂、有机酸及烃类。若用于除去有机酸，则应选用有高碘值的活性炭。特别指出特别指出，在活性炭过滤器后必须继以一个机械过滤器以避免活性炭粉沫进入系统溶液。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分49 醇胺法脱硫改进工艺醇胺法脱硫改进工艺 醇胺法脱硫脱碳是天然气处理工业中应用最为普遍的技术之一，它对于大规
47、模酸气的脱除经济有效。然而，醇胺吸收工艺的溶剂再生过程是高耗能过程，因此对醇胺法脱硫工艺进行改进改进的半贫液分流工艺。该工艺是对传统半贫液分流工艺作了重大的工艺改进，但其能耗与净化度指标却均得到很大改善。工艺仍采用半贫液分流、二段吸收：来自吸收塔塔底的富液经闪蒸后进入主汽提塔再生。主汽提塔再生酸气经部分冷凝器EX4冷凝,冷凝液返回主汽提塔上部的S3 进行部分汽提，然后进入副汽提塔S4进一步再生到H2S 浓度极低，最后返回到主汽提塔塔底重沸器EX6。主汽提塔中间重沸器EX5用于调整半贫液浓度，使其与再生塔塔底贫液浓度保持一致。由于仅仅一小部分溶剂(一般为不到20%)进行完全再生，因而能耗极低。该
48、工艺的主要特征该工艺的主要特征是采用汽提塔冷凝液富汽提,提高了半贫液的胺浓度,降低了半贫液的循环量,从而在获得高度净化效果的条件下,大大降低了能耗。化学溶剂法 2022年8月2日15时46分50化学溶剂法 A1.一段吸收塔 A2.二段吸收塔 Sl.一段汽提塔 S2.二段汽提塔 S3.直接换热区 S4.酸水汽提塔 P1.一段泵 P2.二段泵EX1.主换热器 EX2.溶剂冷却器(一段)EX3.溶剂冷却器(二段)EX4.初级冷凝器 EX5.中间重沸器 EX6.塔底重沸器 改进的半贫液分流工艺过程改进的半贫液分流工艺过程2022年8月2日15时46分51物物 理理 溶溶 剂剂 法法 物理溶剂法是利用H
49、2S及CO2等酸性杂质与烃类在物理溶剂中溶解度的巨大差异完成天然气的脱硫脱碳。主要包括多乙二醇二甲醚法、碳酸丙烯酯法、冷甲醇法等。特点如下：特点如下：1.传质速率慢。传质速率慢。需要很大的气液传质界面，吸收过程属于需要很大的气液传质界面，吸收过程属于物理吸收物理吸收。2.具有选择脱硫能力，并具有优良的脱有机硫的能力。具有选择脱硫能力，并具有优良的脱有机硫的能力。几几乎所有的物理溶剂对乎所有的物理溶剂对H2S的溶解能力均优于的溶解能力均优于CO2，所以可以实，所以可以实现选择性脱除现选择性脱除H2S。物理溶剂法 2022年8月2日15时46分52 3.可实现同时脱硫脱水。可实现同时脱硫脱水。物理
50、溶剂对天然气中的水分有物理溶剂对天然气中的水分有很高的亲和力。很高的亲和力。4.达到高的达到高的H2S净化度较为困难。净化度较为困难。5.溶剂再生能耗低，流程简单。溶剂再生能耗低，流程简单。并且基本上不存在溶剂并且基本上不存在溶剂变质问题。变质问题。6.烃类溶解量多、特别是重烃。烃类溶解量多、特别是重烃。需采取有效措施回收溶需采取有效措施回收溶解的烃。解的烃。7.酸气负荷与酸气分压大体成正比。酸气负荷与酸气分压大体成正比。当天然气中当天然气中H2S及及CO2的浓度较低且操作压力压力较低时，其溶液的循环量的浓度较低且操作压力压力较低时，其溶液的循环量大大高于胺法。大大高于胺法。物理溶剂法 202
