天然气中酸性组分的脱除技术

浅谈低温甲醇洗技术在天然气净化过程中的应用摘要：在天然气净化的过程中，应用低温甲醇洗技术，能够有效去除天然气中的多种杂质，且具有净化程度高的突出优点，尤其是能够有效满足天然气净化对二氧化碳的杂质去除需求。

在现阶段的天然气企业中，低温甲醇洗具有明显的优势，对此，应该积极实践，不断探索，推进其在现代天然气净化过程中的应用。

关键词：低温甲醇洗；技术；天然气净化；应用；分析引言：天然气净化是天然气处理和加工的重要工序。

其过程主要包括：固体杂质及液相夹带的分离、水分的脱除、酸性气体的脱除以及各种轻烃组分(C2H6-C6H14)的分离。

固体杂质及液相夹带的分离通过常规的分离器即可实现，过程比较简单。

而各种轻烃组分(C2H6-C6H14)的分离，石油工业上一般称之为轻烃回收过程。

因此，天然气净化主要是指水分和酸性气体的脱除。

天然气净化最常用的方法是溶剂吸收法和固体吸附法，对应于脱水和脱酸所用的吸收剂和吸附剂也各不相同，另外，脱水的方法还有膜分离法以及低温相变分离法等。

1.低温甲醇洗的特点对于液化天然气过程，原料天然气的温度一般要降到-135℃以下，为防止H2O和CO2在低温下形成水合物和干冰而堵塞设备管道，要求将原料天然气的含水量降到×10-6以下，CO2含量控制在100×10-6以内，这样的净化要求是比较苛刻的。

各种吸收方法都有其优缺点，而化学吸收法的一个最大缺陷在于吸收后的气体中都含有大量饱和水汽，一般是(2000-3000)×10-6，热钾碱法(Ben-fied法)水汽体积分数更是高达1.1%，而低温甲醇洗法出口气中水分含量很低，极大地降低了后序分子筛脱水过程的负荷。

总结起来低温甲醇洗法用于天然气净化过程具有以下特点：一是溶解度高，甲醇在低温高压下，对CO2、H2S、COS和H2O有较大的溶解度，是热钾碱溶液的10倍。

而且不用化学法再生时的大量热能，大大降低了净化成本，减少了设备投资。

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2016年第35卷第12期·3866·化 工 进 展MDEA 复配胺液脱除天然气中H 2S 性能安家荣1，马鹏飞1，唐建峰1，2，姜雪1，3，李晶1，张国君1，赵铭钰1（1中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院，山东 青岛 266580；2中国石油大学(华东)山东省油气储运安全省级重点实验室，山东 青岛 266580；3河南省医药设计院，河南 郑州 450000）摘要：为了研究以N -甲基二乙醇胺（MDEA ）为主体的MDEA+一乙醇胺（MEA ）和MDEA+二乙烯三胺（DETA ）两种配方混合胺液脱除H 2S 性能，给工业中天然气脱硫配方提供参考和基础数据。

利用小型反应釜进行吸收实验，使用单一MDEA 胺液进行了工艺参数的筛选，同时考察吸收温度、吸收压力、再生温度对胺液脱除H 2S 性能影响，得出升高吸收温度、吸收压力均可在一定程度内提升MDEA 胺液的H 2S 吸收效果，但当吸收温度过高时会降低胺液的H 2S 吸收效果，吸收压力过高会造成脱硫成本的增加，筛选出最优吸收温度50℃，吸收压力5MPa ，解吸油浴温度125℃。

在优选出的实验工艺参数条件下进行不同添加剂对MDEA 胺液脱除H 2S 性能影响研究，考察不同配比的MDEA+DETA 混合胺液和MDEA+MEA 混合胺液脱除天然气中H 2S 吸收及解吸性能。

通过分析不同配比胺液的吸收负荷、吸收速率及解吸率等指标得出，MDEA 单一胺液中添加二乙烯三胺（DETA ）、一乙醇胺（MEA ）胺液均可提升其H 2S 吸收性能但并不利于胺液H 2S 解吸性能的提升。

性能较优配方为2.4mol/L MDEA+0.6mol/L MEA 、2.4mol/L MDEA + 0.6mol/L DETA 混合胺液。

关键词：N -甲基二乙醇胺；二乙烯三胺；一乙醇胺；吸收；解吸；天然气；脱硫中图分类号：TE 644 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）12–3866–06 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.12.019Performance of MDEA mixed amine solution removal H 2S fromnatural gasAN Jiarong 1，MA Pengfei 1，TANG Jianfeng 1，2，JIANG Xue 1，3，LI Jing 1，ZHANG Guojun 1，ZHAO Mingyu 1（1School of Pipeline and Civil Engineering ，China University of Petroleum （East China ），Qingdao 266580，Shandong ，China ；2China University of Petroleum （East China ）Shangdong Provincial Key Laboratory of Oil and GasStorage and Transport Safety ，Qingdao 266580，Shandong ，China ；3Pharmaceutical Design Institute of Henan province ，Zhengzhou 450000，Henan ，China ）Abstract ：To study the desulfurization performance of methyldiethanolamine （MDEA ）+ monoethanolamine （MEA ）and MDEA + diethylenetriamine （DETA) mixed amine solution and provide formula and basic data for industrial gas desulfurization ，a small reaction kettle was used to conduct the absorption testing. The impact of absorption temperature ，absorption pressure ，and regeneration temperature on the performance of amine solution removing H 2S was investigated using single methyldiethanolamine （MDEA ）amine solution. The experimental results showed that the optimal absorption temperature is 50℃，the optimal absorption pressure is 5MPa ，and the optimal regeneration temperature is 125℃. Based on the optimized process parameters ，the effect of different annexing agents to amine solution on the absorption and regeneration performance was investigated. The results第一作者：安家荣（1963—），男，工学硕士，副教授，硕士生导师。

天然气脱硫工艺介绍（1）工程中常用的天然气脱硫方法天然气脱硫的方法有很多种，习惯上把采用溶液或溶剂做脱硫剂的脱硫方法称为湿法脱硫，采用固体做脱硫剂的脱硫方法称为干法脱硫。

一般的湿法脱硫有化学溶剂法（如醇胺法）、物理溶剂法（如Selexol法、Flour法）、化学-物理溶剂法（如砜胺法）和直接转化法（如矾法、铁法）。

常见的干法脱硫有膜分离法、分子筛法、不可再生固定床吸附法和低温分离法等。

（2、天然气脱硫方法选用原则天然气组分、处理量、硫含量、厂站所处自然条件、产品质量要求、运行操作要求等都是天然气脱硫工艺的选择依据。

目前，根据国内外工业实践的经验，天然气脱硫脱碳工艺的选择原则可参考以下内容。

①原料气中含硫量高，处理量大，硫碳比高需要选择性吸收H2S同时脱除相当量的C02,原料气压力低，净化气H2S要求严格等条件下，可选择醇胺法作为脱酸工艺。

②原料气中含有超量的有机硫化物需要脱除，宜选用砜胺法。

此外，H2S 分压高的原料气选用砜胺法时能耗远低于醇胺法。

③H2S含量较低的原料气中，潜硫量在0.2t/d〜5t/d时可考虑直接转化法，潜硫量低于0.2t/d的可选用非再生固体脱硫法如固体氧化铁法等。

实践中，往往在选择基本工艺方案之后，根据具体情况进行技术经济比较，最终确定天然气的脱硫脱碳方法。

图1和图2分别表示了原料气中酸气分压和出口气质量指标对脱硫方案选择的影响。

5图2脱硫方案选择与进、出口气质量指标的关系(3)低含硫量天然气脱硫方案Gosflaw(l0*N J /davl图1脱硫方案选择与酸气分压的关系10QK100MMAalCLd十U0-U0JC2UU0U10%1000%Xia-*100XW*1XW*IG 乂ELIOCX10*Arid G AS htOuiloi C ；a&(V%)某项目天然气组分和参数如下：由表可知，本工程的特点是含硫量低，处理量不大，出口气要求较严格。

可用的几种脱硫工艺方案如下：①干法脱硫——固定床吸附法氧化铁固体脱硫是典型的干法脱硫工艺，处理原料气中的H2S含量一般在10ppm到1%之间。

天然⽓处理与加⼯⼯艺总结天然⽓处理与加⼯⼯艺重点第⼀章基本知识1. 国内外天然⽓资源情况以及在未来能源结构中的地位。

世界天⽓资源常规天然⽓资源：根据《中国能源报》2011年06⽉27⽇报道，世界天然⽓资源量为471万亿⽴⽅⽶，其中俄罗斯天然⽓储量居世界之⾸，占世界天然⽓储量的近23.7%，以下依次为伊朗、卡塔尔、阿联酋和沙特阿拉伯。

⾮常规天然⽓：⾮常规天然⽓主要包括页岩⽓、致密砂岩⽓、煤层⽓和天然⽓⽔合物等。

全球⾮常规天然⽓资源丰富,达4000万亿⽴⽅⽶,是常规天然⽓资源量的8.3倍。

其中煤层⽓256万亿⽴⽅⽶，致密⽓210万亿⽴⽅⽶，页岩⽓456万亿⽴⽅⽶，⽔合物3000万亿⽴⽅⽶。

我国的天然⽓资源我国的常规天然⽓远景资源量达56万亿⽴⽅⽶，其中59%的资源分布在中西部的川渝、陕⽢宁、青海和新疆四⼤⽓区，四⼤⽓区内天然⽓资源量约为22.4万亿⽴⽅⽶。

除陆上四⼤⽓区外，我国近海天然⽓资源也⼗分丰富，南海、渤海、东海都是天然⽓富集地区。

到2010年底⽉，全国累计探明的可开采天然⽓资源量超过38万亿⽴⽅⽶。

据中国⼯程院介绍，我国⾮常规天然⽓资源也相当丰富，初步预测，页岩⽓、致密⽓的可采资源总量在20-36万亿⽴⽅⽶，煤层⽓地质储量为36.8万亿⽴⽅⽶，居世界第三位。

我国境内也有丰富的⽔合物储藏。

据专家分析,青藏⾼原盆地和东海、南海、黄海的⼤陆坡及其深海,都可能存在体积巨⼤的⽔合物。

据报道,我国的南海海域蕴藏着丰富的⽔合物,约70万亿⽴⽅⽶,其能源总量⼤约是⽯油储量的⼀半。

地位:据近20年统计，世界天然⽓的消费量⼤致以平均每年2～3%的速度在增长；在当今世界能源消费结构中，达到24%，成为三⼤主⼒之⼀。

⽬前，世界正处于天然⽓取代⽯油⽽成为世界主要能源的过度时期，国际能源界普遍认为，今后，世界天然⽓产量和消费量将会以较⾼的速度增长，2020年以后世界天然⽓的产量将要超过煤和⽯油，成为世界最主要的能源。

“⼗⼆五”期间，我国天然⽓消费⽐例将翻番，由⽬前在能源消费结构中占4%的⽐重提⾼到8%。