1、天然氣酸性組分的脫除天然氣中通常含有H2S、CO2和有機(jī)硫等酸性組分， 在水存在下會(huì)腐蝕金屬， 含硫組分有難聞臭味、劇毒、使催化劑中毒等缺點(diǎn)，需要凈化處理后方能符合標(biāo)準(zhǔn)。商品天然氣用管道輸送往用戶，因用途不同，用戶對(duì)氣質(zhì)要求不同。就管輸來(lái)說(shuō)，主要根據(jù)安全平衡供氣并兼顧到人身健康安全而確定各項(xiàng)具體指標(biāo)。在各種天然氣脫硫方法中溶液吸收法應(yīng)用較廣，其中以胺法最有代表性，80 年代發(fā)展起來(lái)的 MDEA法能有選擇性脫除H2S，目前，在我國(guó)應(yīng)用較多。一、天然氣脫除酸性組分的方法天然氣脫除酸性組分指脫硫和脫碳， 以脫硫?yàn)橹鳌?天然氣脫硫主要指脫硫化氫， 當(dāng)含有有機(jī)硫（硫醇、硫醚、 COS/CS2等）時(shí)，也需

2、將其脫除以達(dá)到氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；天然氣中的CO2同時(shí)被脫除至標(biāo)準(zhǔn)。1、脫硫脫碳的方法方法有化學(xué)溶劑法、物理溶劑法、物理化學(xué)溶劑法、直接轉(zhuǎn)化法、非再生性法、膜分離及低溫分離法。（ 1）化學(xué)溶劑法：主要特點(diǎn)：凈化度高，適應(yīng)性寬、經(jīng)驗(yàn)豐富，應(yīng)用廣。方法原理 ; 靠酸堿反應(yīng)吸收酸氣，升溫吐出酸氣。方法： MEA、DEA 、SNPA-DEA、Adip 、Econamine、Mdea、FLEXSOPB、 Benfield 等在化學(xué)溶劑法中，各種胺法應(yīng)用廣泛，所使用的胺有一乙醇胺MEA、二乙醇胺 DEA、二異丙醇胺 DIPA、甲基二乙醇胺 Mdea、二甘醇胺 DGA以及 80 年代工業(yè)化的為阻胺等。而 Benfie

3、ld 等活化熱堿法廣泛用于合成氣脫碳，在天然氣中較少應(yīng)用。（ 2）物理溶劑法：主要特點(diǎn)：再生能耗低、吸收重?zé)N、高凈化度需有特殊再生措施，主要用于脫碳方法原理 ; 靠物理溶解吸收及閃蒸吐出酸氣。方法： selexol、 fluor solvent物理溶劑法selexol（多乙二醇二甲醚）及fluor solvent（碳酸丙烯脂）等較適合于處理酸氣分壓高而重?zé)N含量低的天然氣，當(dāng)要求較高的凈化度時(shí)則需采用氣提等再生措施。（ 3）物理化學(xué)溶劑法 :主要特點(diǎn)：脫有機(jī)硫好，再生能耗較低，吸收重?zé)N方法原理 ; 兼有化學(xué)法及物理法二者的特點(diǎn)。方法： sullfinol(-D、-M) 、selefining、O

4、PTISOL、amisol 等Sullfinol法應(yīng)用最廣的物理化學(xué)溶劑法，它對(duì)于中至高酸氣分壓的天然氣有廣泛的適應(yīng)性，有良好的脫有機(jī)硫能力，能耗也較低。 sullfinol-M 法則既能選擇性脫除H2S又可脫除有機(jī)硫。 Amisol 法以醇胺甲醇溶液在常溫下脫除酸氣，富液氣提再生。 selefining 、OPTISOL法均以叔胺物理溶劑及水的混合物作吸收劑，有選擇脫硫能力。（ 4）直接轉(zhuǎn)化法靠氧化還原反應(yīng)將H2S氧化為元素硫。集脫硫與硫回收為一體，溶液容硫低。也常稱為氧化還原法， 早期開發(fā)并應(yīng)用較廣的有STRETFORD,主要用于處理煤氣。 80年代問世的 Lo-Cat 法（用 EDTA及

5、多醛基糖絡(luò)合鐵溶液吸收并氧化應(yīng)用H2S）推廣的速度頗快，尤其以處理廢氣的自動(dòng)循環(huán)法單塔流程頗有特色，目前在天然氣領(lǐng)域的應(yīng)用增多。對(duì)H2S 濃度低而量又不大的天然氣有應(yīng)用價(jià)值。Sulfolin法用含釩及有機(jī)氮化物溶液，Sulferox法以總鐵濃度高達(dá)4的絡(luò)合鐵溶液，Unisulf法用以芳烴磺酸鹽絡(luò)合的釩鹽溶液吸收并氧化H2S。（5）非再生性法與 H2S反應(yīng)，定期排放。簡(jiǎn)易、廢液需要妥善處理。適用于邊遠(yuǎn)且 H2S 含量很低的小井氣， Chemsweet法使用的 ZnO 粉/Zn(Ac) 漿液脫H2S，有較多應(yīng)用； Slurrisweet 法使用的鐵化合物，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的不多。（6）膜分離法靠氣體滲透速

6、率不同而分離。能耗低，適合處理高含C02的氣體。能耗低，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，適用于粗脫，已應(yīng)用于CO2驅(qū)油伴生氣處理。對(duì)于含有大量酸氣的天然氣，使用膜分離法作為粗脫步驟是適宜的。（7）低溫分離法靠低溫分餾而分離。用于C02驅(qū)油伴生氣處理。是專用于 CO2驅(qū)油伴生氣的處理，可根據(jù)對(duì)產(chǎn)品的不同要求而安排二塔、三塔及四塔流程。二、溶液吸收法脫硫溶液吸收法包括化學(xué)吸收、 物理吸收、物理化學(xué)吸收法， 雖然他們的吸收機(jī)理不同，但它們的工藝流程及所用設(shè)備都具有相似性， 在互換溶液時(shí)稍做改造即可， 它們?cè)谔烊粴饷摿蚬I(yè)中占著重要的位置。 化學(xué)吸收法以胺法為代表， 物理吸收法應(yīng)用的較多的是 Sulfinol-D 和

7、 sulfinol-M 法。2.1 胺法從天然氣中脫除H2S、CO2的許多現(xiàn)有溶劑中，烷醇胺類是普遍公認(rèn)和廣泛應(yīng)用的。胺法工藝從30 年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化以來(lái)，一直作為工業(yè)氣流凈化的主要方法，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展已取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，研究成功了一系列的溶劑和方法，在氣體脫硫工業(yè)中已居于突出地位。醇胺性質(zhì)天然氣脫硫中常用的醇胺有MEADEATEADIPADGAMDEA等。在它們的結(jié)構(gòu)中都有OH基和氮， OH基是結(jié)構(gòu)中是化合物成為醇胺而非簡(jiǎn)單的胺類的基團(tuán)，氮是所謂的胺基氮。研究表明胺的同系物的第一個(gè)成員是氨（ NH3），氨能用于從天然氣中脫除酸氣，但它的揮發(fā)性及其它問題造成了操作困難。三、過程的化學(xué)反應(yīng)原理

8、烷基醇胺類化合物至少有一個(gè)羥基與一個(gè)氨基。通常認(rèn)為羥基能降低化合物的蒸汽壓，并增加在水中的溶解度； 而氨基則在水溶液中提供了所需的堿度，以促使對(duì)酸性氣體的吸收。當(dāng)醇胺的水溶液用來(lái)吸收CO2與 H2S時(shí)，所發(fā)生的主要反應(yīng)如下：伯胺 RNH2+H2S 可逆反應(yīng) RNH3+ + HS-瞬間反應(yīng)2 RNH2+CO2可逆反應(yīng) RNH3+ + RNHCOO- 中速反應(yīng)RNH2+ CO2+ H2O可逆反應(yīng) RNH3+ + HCO3-慢反應(yīng)仲胺 R2NH+H2S 可逆反應(yīng) R2NH2+ + HS-瞬間反應(yīng)2 R2NH+CO2可逆反應(yīng) R2NH2+ + R2NHCOO- 中速反應(yīng)R2NH+ CO2+ H2O可逆

9、反應(yīng) R2NH2+ + HCO3- 慢反應(yīng)叔胺 R2R N+H2S可逆反應(yīng) R2 R NH+ + HS-瞬間反應(yīng)2R2RN+CO2不反應(yīng)R2 RN+ CO2+ H2O可逆反應(yīng) R2 R NH+ + HCO3- 慢反應(yīng)由上述反應(yīng)方程式看出，醇胺法脫酸性氣原理基本類似，但醇胺與硫化氫的反應(yīng)是瞬間反應(yīng)，各種醇胺與硫化氫的反應(yīng)速度均明顯高于氣相硫化氫的擴(kuò)散速度，吸收過程屬于氣膜控制過程。 但醇胺同二氧化碳的反應(yīng)要復(fù)雜的多， 伯胺、仲胺既能直接與二氧化碳生成氨基甲酸鹽的快反應(yīng)， 還與 CO2和 H2O進(jìn)行生成碳酸氫鹽的慢反應(yīng)， 而叔胺由于氮原子上已無(wú)氫原子相連， 只能進(jìn)行生成碳酸氫鹽的慢反應(yīng)， 醇胺與二

10、氧化碳的傳質(zhì)過程屬于液膜控制過程。在評(píng)價(jià)醇胺吸收 H2S和 CO2過程的選擇性時(shí)，基于醇胺與 H2S 之間反應(yīng)前提下， 由于各種醇胺與 CO2之間的反應(yīng)速度不同而體現(xiàn)出來(lái)， 正因?yàn)樵趧?dòng)力學(xué)上的差異，叔胺在有 CO2存在的下表現(xiàn)出對(duì) H2S有較好的選擇性。1、 一乙醇胺 MEA一乙醇胺是各種胺中最強(qiáng)的堿，所以它與酸氣反應(yīng)最迅速。它既可以脫H2S，又可以脫 CO2，一般認(rèn)為在這兩種酸氣之間沒有選擇性。在普通的胺中因其分子量最低，故在單位重量或體積的基礎(chǔ)上它具有最大的酸氣負(fù)荷。 這意味著脫除一定量的酸氣所需要的循環(huán)溶液較少。此外，在化學(xué)性能方面， MEA是穩(wěn)定的，能最大限度的降低胺降解，用蒸汽氣提可

11、以將酸氣組分分離。 MEA同羰基硫和二硫化碳的反應(yīng)是不可逆的，這造成溶劑損失和反應(yīng)的固體產(chǎn)物在溶液中積累。 MEA具有比其他胺更高的蒸汽壓，因蒸發(fā)而造成大量的溶劑損失， 此辦法可以用凈化的水洗來(lái)解決。 在 MEA同 CO2的反應(yīng)速度比 H2S的反應(yīng)速度要慢些，然而，不能認(rèn)為此法是有選擇性的，因?yàn)樵谔幚硖烊粴獬2S以達(dá)到管輸要求， CO2容易被吸收幾乎完全被脫出掉。MEA容易將酸氣濃度降低到管輸要求（一般管輸要求為H2S低于 7mg/Nm3）2、 二乙醇胺 DEA它同 MEA在原理和操作上是類似的。一個(gè)主要的差別是它與羰基硫及二硫化碳的反應(yīng)速度比 MEA要慢，得到的產(chǎn)物也不同。 結(jié)果二乙醇胺與這些硫化物反應(yīng)所造成的損失最大限度的減少， 因此，對(duì)于以這些雜質(zhì)為主的煉廠氣和人造煤氣， 采用這種方法特別有效。二乙醇胺是非選擇性的， 即可脫硫也可脫碳， 用二乙醇胺降低 H2S濃度到管輸要求，有時(shí)會(huì)遇到困難，然而，改良的二乙醇胺能將 H2S脫除到 2。3mg/Nm3的水平。3、 三乙醇胺 TEA作為