天然气脱硫脱碳方法——醇胺法参考文本
天然气脱硫脱碳
概述 酸性气脱除方法与分类 醇胺法 砜胺法及其它脱硫方法
天然气脱硫脱碳
概述
天然气中主要的酸性气体成分:CO2、H2S（硫醇、硫醚）。 对于管道输气，要求H2S≯20mg/m3； 作为合成甲醇的原料，要求H2S≯1mg/m3，H2S能使催化剂中毒； 天然气中过高的CO2含量会影响其热值，商品天然气（一类指标）规定CO2≯2％。 为区别一般天然气，本章将酸性组分含量超过管输气或商品气质量要求的天然 气称为酸性天然气或含硫气。从酸性天然气中脱除酸性组分的工艺过程统称为脱硫 脱碳或脱酸气。如果此过程主要是脱除H2S和有机硫化物则称之为脱硫；主要是脱除 CO2则称之为脱碳。
（2-1）
乙醇胺与CO2反应(有两种反应）
2RNH2＋CO2＝RNHCOONH3R（氨基甲酸盐）
（2-2）主要反应
2RNH2＋CO2 +H2O ＝(RNH3)2CO3 （碳酸盐）
(2-3) 次要反应
对于MDEA，只能生成碳酸盐
2 R2 R N C2 OH2 O ( R2 R N) 2 H C3O
天然气脱硫脱碳
天然气脱硫脱碳
③H2S分压高的原料气采用砜胺法处理时，其能耗远低于醇胺法。 ④原料气如经砜胺法处理后其有机硫含量仍不能达到质量指标时，可再用分 子筛法脱硫。 (3) H2S含量低的原料气 当原料气中H2S含量低、按原料气处理量计的潜硫量(t/d)不大、碳硫比高且 不需脱除CO2时，可考虑采用以下方法： ① 潜硫量在0.5～5t/d之间，可考虑选用直接转化法，例如Lo-Cat法、ADANaVO3法和PDS法等； ② 潜硫量在小于0.4 t/d (最多不超过0.5 t/d )时，可选用非再生类方法， 例如固体氧化铁法、氧化铁桨液法等。
醇胺法脱硫脱碳工艺技术及应用.doc
醇胺法脱硫脱碳工艺技术及应用醇胺法和砜胺法的典型工艺流程和设备是相同的。
(一) 工艺流程醇胺法脱硫脱碳的典型工艺流程见图2-2。
由图可知，该流程由吸收、闪蒸、换热和再生(汽提)四部分组成。
其中，吸收部分是将原料气中的酸性组分脱除至规定指标或要求；闪蒸部分是将富液(即吸收了酸性组分后的溶液)在吸收酸性组分时所吸收的一部分烃类通过闪蒸除去；换热是回收离开再生塔的贫液热量；再生是将富液中吸收的酸性组分解吸出来成为贫液循环使用。
图2-2中，原料气经进口分离器除去游离液体和携带的固体杂质后进入吸收塔底部，与由塔顶自上而下流动的醇胺溶液逆流接触，吸收其中的酸性组分。
离开吸收塔顶部的是含饱和水的湿净化气，经出口分离器除去携带的溶液液滴后出装置。
通常，都要将此湿净化气脱水后再作为商品气或管输，或去下游的NGL回收装置或LNG生产装置。
由吸收塔底部流出的富液降压后进入闪蒸罐，以脱除被醇胺溶液吸收的烃类。
然后，富液再经过滤器进贫富液换热器，利用热贫液将其加热后进入在低压下操作的再生塔上部，使一部分酸性组分在再生塔顶部塔板上从富液中闪蒸出来。
随着溶液自上而下流至底部，溶液中剩余的酸性组分就会被在重沸器中加热汽化的气体(主要是水蒸气)进一步汽提出来。
因此，离开再生塔的是贫液，只含少量未汽提出来的残余酸性气体。
此热贫液经贫富液换热器、溶液冷却器冷却和贫液泵增压，温度降至比塔内气体烃露点高5～6℃以上，然后进入吸收塔循环使用。
有时，贫液在换热与增压后也经过一个过滤器。
从富液中汽提出来的酸性组分和水蒸气离开再生塔顶，经冷凝器冷却与冷凝后，冷凝水作为回流返回再生塔顶部。
由回流罐分出的酸气根据其组成和流量，或去硫磺回收装置，或压缩后回注地层以提高原油采收率，或经处理后去火炬等。
在图2-2所示的典型流程基础上，还可根据需要衍生出一些其他流程，例如分流流程(见图2-3)。
在图2-3中，由再生塔中部引出一部分半贫液(已在塔内汽提出绝大部分酸性组分但尚未在重沸器内进一步汽提的溶液)送至吸收塔的中部，而经过重沸器汽提后的贫液仍送至吸收塔的顶部。
MDEA法脱碳(脱硫)
概述MDEA又称为N-甲基二乙醇胺，MDEA法脱碳技术是利用活化MDEA水溶液在高压常温将天然气或合成气中的二氧化碳(CO2)吸收，并在降压和升温的情况下，二氧化碳(CO2)又从溶液中解吸出来，同时溶液得到再生。
我公司除了在国内建设MDEA法脱碳装置外，也成功登陆海外市场，在印度尼西亚也建设了类似装置。
典型装置中国海洋石油公司(CNOOC)天然气MDEA法脱除二氧化碳装置印尼石油公司提供了天然气MDEA法脱碳装置MDEA脱除酸性气体技术主要应用于以下几个领域：1.天然气脱除二氧化碳(CO2)，配套管输天然气或LNG净化装置2.天然气脱除硫化氢(H2S)，配套管输天然气或LNG净化装置3.天然气选择性脱除硫化氢(H2S)，配套管输天然气4.变换气脱除二氧化碳(CO2)，配套合成氨、甲醇或者深冷分离装置5.合成气脱除二氧化碳(CO2)，配套合成氨、甲醇或者深冷分离装置6.煤气脱除二氧化碳(CO2)和硫化氢(H2S)，配套合成氨、甲醇或者深冷分离装置7.食品级二氧化碳(CO2)生产，达到国际饮料行业标准装置特点装置规模：处理天然气或变换气1000~500,000m3/h脱碳精度：二氧化碳(CO2)含量为10PPM~3%脱硫精度：硫化氢(H2S)含量为0.1~20mg/m3工作压力：适宜的压力为0.5~15MPa适用领域：天然气处理与加工、甲醇原料净化、合成氨原料净化等技术特点1.MDEA脱除酸性气体的流程可以采用贫液一段吸收和贫液半贫液两段吸收，贫液一段吸收的流程投资省、电耗低、热耗高；贫液半贫液二段吸收的投资大、电耗高、热耗低，根据脱除不同规模的二氧化碳，采用不同的流程。
2.MDEA溶液对天然气的溶解度低于天然气在纯水中的溶解度，因此，MDEA脱除酸性气体的过程中，天然气的损失很低。
3.MDEA溶液兼有物理吸收和化学吸收的特点，溶剂对二氧化碳的负载量大。
4.MDEA稳定性较好，在使用过程中很少发生降解的现象，它对碳钢设备几乎无腐蚀。
MEA 脱硫脱碳
贫液浓度 W%
CO2
H2S
MEA, DEA
15 ~ 20 25 ~ 35
0.5 0.45
0.35 0.3
Hale Waihona Puke TEA, MDEADGA DEA / MDEA MEA / MDEA
35 ~ 50
45 ~ 65 35 ~ 50 35 ~ 50
0.3
0.5 0.45 0.45
0.2
0.35 0.3 0.3
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• 方法1： Kent & Eisenberg 混合物为； MEA/MDEA; DEA/MDEA • 方法2： Li – Mather Electrolyte 可处理任何二元混合物
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技术原理： 气源首先进入分离罐中进行分离，分离出冷却凝结出的水。而汽相产品进入脱水吸收 塔下部，与塔上部进入的MEA贫液在塔内逆流接触，提取气源中的绝大多数甲烷和部分轻 烃组分，从吸收塔的顶部排出。MEA富液从吸收塔下部排出，经阀门调压（降压）后进入 闪蒸罐，在约0.6MPa压力下闪蒸出烃类及少量的CO2、H2S和H2O气体等，闪蒸后的 MEA 富液经MEA贫富液换热器与热的MEA 贫液换热后，进入MEA富液精馏柱。在MEA再 生系统中，MEA 溶液被提浓，同时脱除了绝大多数的CO2、H2S气体及部分水蒸气。 再生后的MEA贫液经MEA 贫富液换热器降温后进入空冷器中进行降温，在进入空冷器降温 前补给水，再经循环泵进一步加压后进入脱水吸收塔上部，完成MEA的吸收、再生以及徒 脱硫脱碳的循环过程。
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流程图
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本案例结束
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2。叔胺（Teritary amine) TEA
（C2H4OH）3 －N
4
Gas Sweetening Training
之二、天然气脱酸(醇胺法)
3、二甘醇胺(DGA)
二甘醇胺(DGA)的特点： （1）蒸气压低，挥发性弱，溶剂的蒸发损失小；
（2）H2S净化程度高，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）腐蚀性略低于MEA，二甘醇胺（DGA）水溶液的质 量分数比一乙醇胺（MEA）高，溶液的循环量较小， 再生所需的热负荷较低； （4）对H2S和CO2的吸收无选择性，同时也吸收羰基硫 (COS)和二硫化碳(CS2)并与之发生不可逆化学反应。
（2）碳酸钾及带有各种催化剂的碳酸钾溶液， 主要介绍热碳酸钾。
1、一乙醇胺(MEA) 一乙醇胺(MEA)的特点：
（1）在各种醇胺中其分子量最小、碱性最强、与酸气的反 应速度最快、酸气负荷最高，能够迅速吸收天然气中的 酸性气体，易于降低天然气中酸性气体浓度，而且脱除 一定量的酸气所需要循环的溶液较少；
3、吸收-解吸系统
吸收-解吸
吸收
填料塔或板式塔
再生
吸收剂溶液吸收溶质。 吸收剂溶液内溶质浓度逐 步增大并趋于平衡溶解度， 此时该吸收剂逐步丧失对 溶质的吸收能力。 富含溶质的吸收剂溶液 称为富液。
通过解吸使富液释 放吸收的溶质，恢复其 吸收剂原有的吸收能力，
再生后、恢复吸收能力
的溶液称为贫液。
第三节 化学吸收法
以物理溶剂和化学溶剂配制的混合溶剂 作为吸收剂，兼有物理吸收和化学吸收剂作 用。 如：砜胺法。
5、直接氧化法
对H2S直接氧化使其转化成元素硫， 如：Claus(克劳斯)法。 在天然气工业中常用于天然气脱出酸 气的处理，适合于处理流量小、酸气浓度 很高的原料气 。
6、膜分离法
是利用气体中各组分通过薄膜渗透性 能的区别，将某种气体组分从气流中分离 和提浓，从而达到天然气脱酸性气的目的。
天然气脱硫方法的选择及醇胺法的应用_韩鹏
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(M EA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(M DEA)、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Selexo l(多乙二醇二甲醚)及Flour Solv ent(碳酸丙烯酯)等教适合处理酸气分压高而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。
3.1 电厂废水零排放实施方案①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。
醇胺法脱碳工艺分析
的场合 ，处理后气体 中酸气含量 比 Ｍ Ｅ Ａ处理的浓 度稍高。Ｄ Ｅ Ａ遇 Ｃ Ｏ Ｓ 和ｃ ｓ 不降解 ，因此 Ｄ Ｅ Ａ常 用 于炼 化 厂和合 成气 （ 含 Ｃ Ｏ Ｓ和 ｃ ｓ ２ ） 的脱 碳 。 Ｄ Ｅ Ａ常用浓 度 为 ２ ５ ｗ ｔ ％～ ３ ５ ｗ ｔ ％。另 外 ，对 于煤 层 气 一般 Ｃ Ｏ 的 含 量 大 约 ７ ％～ ８ ％ ，适 合 Ｄ Ｅ Ａ。
０ ◆ 设计ｓ计算
散 。 由于 醇 胺 对 Ｃ Ｏ 的吸收过 程既有 物理 吸收 ，
Ｄ Ｅ Ａ适合 于 系统 压 力大 于 ３ ４ ４ ７ ｋ Ｐ ａ（ ５ ０ ０ ｐ ｓ ｉ ）
又包 括化 学 吸 收 ，因此需 要 引入化 学增 强 因子来 计 算 吸 收过 程 。 Ｍ ｏ ｈ ａ ｍｍ ａ ｄ Ｒ ． Ｍ． Ａ ｂ ｕ Ｚ ａ ｈ ｒ ａ总结 了化 学增 强 系数 的计 算方 法 『 ４ ＿ ，而 准确 的热 力 学数 据 则 需 要 通 过实 验装 置或 工业 设备 得 到 。
１ ２ １ 以上 ，因再生温度较高 ，使再生系统腐蚀严 重 ，这 限制 了 ＭＥ Ａ 的应用㈣；吸收 （ ２ ５ ～ ６ ５ ｏ Ｃ ） 和
再生 （ １ ０ ０ ～ １ ５ ０ ｏ ｃ ） 过 程 温差 大 ，能 耗 较 高 ；ＭＥ Ａ 蒸 汽压在 醇胺 类 中最 高 ，在 吸收塔 和再 生塔 中蒸 发 损失 量大 ，需 要采 用 水洗 的办 法 降低 损 失 。 ＭＥ Ａ适 合 于酸 气 浓 度 和 压 力 低 的 工 况 ，在 中 低 压情况下净化气 中 Ｃ Ｏ 可低达 １ ０ ０ ｐ ｐ ｍｖ ，适 宜
况 下对 两者 无选 择性 。
时对 Ｈ ｓ 有 良好 的选择性旧。但是净化气中的 Ｃ Ｏ ： 含量超过允许值时，则需要进一步处理。 ＭＤ Ｅ Ａ有 以下优 点 ：ＭＤ Ｅ Ａ能 耗低 。这是 因 为
关于醇胺法天然气脱硫脱碳装置有效能的研究
关于醇胺法天然气脱硫脱碳装置有效能的研究作者：赵俊来源：《科学与信息化》2019年第13期摘要针对醇胺法天然气脱硫脱碳装置有效能分析，展开节能措施的研究，提出了酸气直接压缩式热泵方案、半贫液循环方案和富液压力能回收方案三种方案。
通过对比分析证实，半贫液循环方案可节约能耗6.02%，其有效能损失和能耗最低，其次是酸气直接压缩式热泵方案，该方案可将装置能耗下降4.80%，压力能回收方案只能将能耗降低2.04%。
关键词天然气；脱硫脱碳；有效能分析；节能措施随着能源危机的到来和环保问题的日渐突出，日常生活、生产中对于节能减排的需求越来越强烈，由此也推动了低碳经济的快速发展。
作为一种高效的优质清洁能源，天然气被越来越多的运用于人们的生产、生活中，由此造成了天然气消费比重持续上升，以目前的全国天然气消耗增长情况来看，到2020年时，在我国一次能源的使用总量中，天然气的使用比重将提高到12%，为满足社会发展对天然气能源的需求，必需展开对天然气能源的大规模开发。
天然气生产是由地下储层开采为主，其中含有一定的H2S、CO2等酸性成分，如果不对这些成分进行处理，就会影响到天然气的运输、储存和利用。
1 常规脱硫脱碳装置工艺过程1.1 脱硫脱碳装置工艺流程针对高酸性天然气脱硫脱碳的处理工艺主要是醇胺溶液吸收法。
其工作原理是，相关装置的重力分离器和旋流分离器是天然气原料进入脱硫脱碳净化装置的入口，同时还担负着分离天然气原料中游离水和少量固体杂质的作用。
去除了游离水和少量固体杂质的天然气原料通过吸收塔下部进料口进入装置吸收塔内，再进入入口分离器中进行脱水处理。
在吸收塔内吸收了酸性成分的醇胺溶液从吸收塔底部离开，进入富液闪蒸罐后蒸出少量烃类气体，再与醇胺贫液换热升温后进入再生塔上部进行溶液再生，塔底再沸器向溶液提供再生热量。
CO2、H2S等酸性成分由此从醇胺富液中解析出来，由空气冷却器为醇胺富液降温，经过回流罐将醇胺富液中的酸性水分离出来后，醇胺富液继续向下游硫黄回收装置前进，此时高温醇胺贫液由从再生塔底部进入贫/富液换热器，与醇胺富液进行换热降温后，再通过空气冷却器、贫胺液后冷器进一步冷却，最后在溶液循环泵的作用下，贫胺液被送入吸收塔，整个循环净化过程结束。
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天然气脱硫脱碳方法——醇胺法参考文本
In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each
Link To Achieve Risk Control And Planning
某某管理中心
XX年XX月
天然气脱硫脱碳方法——醇胺法参考文
本
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醇胺法是目前最常用的天然气脱硫脱碳方法。
据统
计，20世纪90年代美国采用化学溶剂法的脱硫脱碳装置
处理量约占总处理量的72%，其中又绝大多数是采用醇胺
法。
20世纪30年代最先采用的醇胺法溶剂是三乙醇胺
(TEA)。
因其反应能力和稳定性差已不再采用。
目前，主要
采用的是MEA、DEA、DIPA、DGA和MDEA等溶剂。
醇胺法适用于天然气中酸性组分分压低和要求净化气
中酸性组分含量低的场合。
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烃降低至最少程度，故非
常适用于重烃含量高的天然气脱硫脱碳。
MDEA等醇胺溶
液还具有在CO2存在下选择性脱除H2S的能力。
醇胺法的缺点是有些醇胺与COS和CS2的反应是不可逆的，会造成溶剂的化学降解损失，故不宜用于COS和CS2含量高的天然气脱硫脱碳。
醇胺还具有腐蚀性，与天然气中的H2S和CO2等会引起设备腐蚀。
此外，醇胺作为脱硫脱碳溶剂，其富液(即吸收了天然气中酸性组分后的溶液)在再生时需要加热，不仅能耗较高，而且在高温下再生时也会发生热降解，所以损耗较大。
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