文档介绍：该【天然气脱硫 】是由【老狐狸】上传分享，文档一共【10】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【天然气脱硫 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。自然气脱硫
Preparedon22November2023
巴音郭楞职业技术学院
毕业论文
论文题目:自然气脱硫工艺争论进展
院〔系〕:专 业:
石油化工学院
石油化工生产技术
班 级:12级高职〔2〕班学 号:
:
指导教师:刘莎教师
疆·库尔勒
自然气脱硫工艺争论进展
王金龙
〔巴音郭楞职业技术学院
石油化工学院
841000〕
[摘要]随着自然气工业的快速进展,为自然气处理所需的各种工艺、设备、技术
应用供给了很好的进展环境。但随着含硫的气体排放量日益增加,环境渐渐恶化。主要指含有大量的H2S气体,由于H2S气体遇到冷凝水时[1],不仅会给管道和容器带来腐蚀,还会随硫化物应力腐蚀裂开。对环境的污染逐步加深,使自然气脱硫的工艺不断提升。
本文主要争论综述了醇胺法脱硫、砜胺法脱硫以及含硫物对环境的污染,自然气脱硫的方法、工艺因素和工况条件以及对硫磺的回收与尾气处理的过程。
[关键词]自然气脱硫;醇胺法;砜胺法;环境污染。
[收稿日期]:2023年5月12日
[作者简介]:王金龙〔1991-〕,男,甘肃人,专科生,主要争论方向自然气脱硫。[电子邮箱]
引言
自然气作为一种清洁燃料,其开发和利用已在全球受到普遍关注。近10年来,自然气消费量的年均增长率为%,远高于同期石油消费量增长率的%.近20年来,我国以煤烟型污
染为主的大气污染日益严峻。全国600多个城市中,大气质量到达国家一级标准的缺乏l%,2/3的城市处于二级或更差的大气污染水平。据统计,我国分别于约有30%和20%的城市SO2和NO2超标,酸雨已集中到近1/3的国土中[2]。因此,从转变能源构造人手,改
善环境质量,实现可持续进展,己成为我国进人21世纪的当务之急。我国有丰富的自然气
资源,但是我国目前所产的自然气1/3以上高含硫,故进展自然气工业必需先解决其净化问题。国内自然气的使用量逐年增加,对自然气脱硫工艺要求也随之提高[3]。为此,国内制定了相关规定,把握污染物排放量。这就要求加大争论和开发节能、高效、环保的型
工
艺
技
术
,
用
于
天
然
气
净
化
等
领
域
。
[联系]:
自然气中的硫化物可分为:无机硫〔硫化氢〕和有机硫〔二硫化碳、硫氧化碳、硫醇、硫醚、噻吩〕而这些硫化物在水存在的环境下会腐蚀金属、污染环境。在工厂中硫化物具有对各种催化剂猛烈的中毒作用,还会腐蚀工艺设备及管道,因此需要对自然气进展脱硫。该过程主要依据安全平衡及人身安康安全的指标确认,自然气中含硫标准应使H2S含量应低于20mg/m3[4],而我国局部气田中H2S含量较高。如下表:
〔表1我国初始气田中硫的含量〕[5]
气田 塔里木气田 柴达木气田 准格尔气田 松辽气田
含物
H2S的平均含量
而我国《大气环境质量标准》规定:各级环境的硫含量指标如下:〔表2〕
随机采样的硫含量〔体积分数〕
47803mg/m3
12%-34%
57470mg/m330%左右
58201mg/m3
10%-28%
48693mg/m3
23%-34%
分类
综合以上两表,可得自然气脱硫工艺的重要性及含硫物质对大气等环境造成的严峻污
:硫会对工艺中的催化剂中毒,还会与空气水蒸气形成酸雨,腐蚀建筑物,同时对人体、生物、物品危害严峻,形成的固体颗粒会随雨水或重力沉降到土壤或水体中引起酸化,硫酸盐颗粒物〔又称气溶胶〕和硫酸物会使大气能见度降低,以及可以腐蚀金属材料
与建筑物。同时在自然气中H2S的存在是必定的,而硫化氢是剧毒,当吸入浓度
1000
mg/m3H2S〔相当自然气中含硫化氢%〕时,在数秒钟内发生闪电型死亡;同时硫化氢化学
活动性极大,会对钻井的钻杆、套管、集输管线发生猛烈的腐蚀作用形成“氢脆”[6],导
,实施脱硫,提高自然气净化度。
SO2的平均浓度随机采样浓度
一级环境指标
mg/m3mg/m3
二级环境指标
mg/m3mg/m3
三级环境指标
mg/m3
mg/m3
自然气脱硫在国内外的现状国内的争论现状:
近年来我国内先后建成的高含硫气田和气井,主要表达了高含硫气田技术工艺,设备材料选择,防腐工艺的。我国自然气的开发最早始于四川省[7],就我国而言,自然气开发是伴随着石油的开发而渐渐进展起来的。
截止1997年,全国已形成四川、莺-琼、渤海湾三大气层生产区,松辽、渤海湾两大溶解气生产区。×108m3,中国星石油集团×108m3。1998年中国自然气年产量为×108m3,创历史最高录[9]。
整体来看,全国气层采出程度仅为%,国内自然气的使用量逐年增加,估量2023年消费量将自目前的×1010m3/d跃增至1011m3/d,其中国内产量将达700m3/a[10]。四川地区〔含重庆市〕自然气产量占全国的一半左右,且大都是含硫的。这对环境系统影响很大。为此,国内制定了相关规定,把握污染物排放量。这就要求加大争论和开发节能、高效、环保的型工艺技术,用于自然气净化等领域。
国外的争论现状:
20世纪50年月以来,世界各国高含硫自然气的脱硫工艺取得了很大的进展,在争论领域涉及含硫自然气脱水技术、防腐技术、防硫堵技术方面取得进展。世界自然气探明储量主要集中于俄罗斯及中东地区,两地自然气探明储量分别占世界总探明量的%%。从市场角度看,世界自然气的进展有以下阶段[30]:
国内市场阶段;
国际区域市场阶段;
全球市场阶段;
自然气取代石油成为第一能源阶段,这是一个渐进的进展过程,届时自然气在世界能源消费构造中将占据首位,依据目前的进展趋势,自然气取代石油成为主要能源是必然趋势;
被太阳能-氢能源取代而退居其次能源的阶段,这将需要更长的时间,依据目前世界能源构造的进展趋势[27],至少需要百年时间才能实现。
总之自然气脱硫技术随着自然气工业的快速进展,为自然气处理所需的各种工艺、设备、技术的应用供给了很好的条件。自然气脱硫的目的是为用户供给符合标准的净化气。自然气脱硫与硫磺回收尾气处理上均面临假设干技术问题,并需投入大量资金来进展技术改造。另外,由于自然气气质的变化,局部净化厂的适应性问题也很突出,需逐一加以改造。由此可见,国内自然气脱硫面临着格外繁重的任务,需进一步加大争论力度,开发出型集成式脱硫技术。
自然气脱硫工艺
自然气的脱硫方法
。〔见表-3〕.
〔表--3脱硫方法的分类〕[9]
种类
无机硫
硫化物
有机硫
干法脱硫湿法脱硫
氧化铁、活性炭、氧化锌、氧化锰法
化学吸取法—氨水催化法、ADA法、乙醇胺法
物理吸取法—低温甲醇洗涤法
物理化学吸取法—环丁砜法
钴-钼加氢法、氧化锌法等
冷氢氧化钠吸取法〔脱除硫醇〕
热氢氧化钠吸取法〔脱除硫氧化碳〕
在脱硫方法中湿法脱硫占主要地位,:脱硫液可以再生循环使用并可以回收富有价值的硫磺。但目前在脱硫方法中使用最多的、最普遍的是醇胺法和砜胺法。
醇胺法脱硫
醇胺法脱硫是湿法脱硫的一种,是以醇胺水溶液为吸取剂,属于化学吸取。该方法脱除H2S等酸气的过程主要为化学过程所把握,因此在低压力操作下工作。常用的醇胺类溶剂有一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等。下
列表一给出了四类方法的主要特点及重要指标。
〔表--4脱硫方法的技术特点指标〕[24]
该脱硫方法的优点是:反响力气强;溶剂价格低;化学稳定性好;简洁复活;酸气烃含量低;与其它很多方法相比装置投资少。净化自然气中H2S含量可降至6mg/m3以下[7]。
2 2
它的缺点是:MEA溶剂要和原料气中的cos、cs及O发生不行逆的变质体;较其
它醇胺法有较高的溶剂蒸发损失,脱除硫醇效率低,当有CO2共存时,对H2S的吸取无选择性,较其它脱硫法能耗高。醇胺法脱硫既可以脱除硫化氢又可以脱除二氧化碳,一般认为在两种酸气之间没有选择性。
醇胺法脱硫工艺流程:原料气从吸取塔底部进入,与从塔顶部进入的贫胺溶液逆流接触脱硫净化后,从吸取塔顶部引出,离开吸取塔的富胺溶液,通过换热器与贫胺溶液换热得到加热,然后在再生塔中再生,脱除的硫化氢和二氧化碳再生酸气进入克劳斯装置进展硫回收,贫胺经冷却泵进入吸取塔。该过程以一乙醇胺为例脱硫流程如以以下图。〔图--1〕
图-1DEA脱硫工艺流程简易图[17]
净化自然气 去硫磺回收
高压吸取 中压 DEA
原料自然气 塔 吸取塔 再生塔回流罐
醇胺法脱硫的适用范围:
MEA法适用于压力较低而对H2S和CO2净化要求高的工况;
DEA法主要适用于在较高的酸性气体分压下同时脱除H2S和CO2[25];
〔3)MDEA法优先用于选择脱除H2S的工况,该法因能耗低的突出优点而使用广泛;砜胺法脱硫〔又称sulfinol法〕
从国内脱硫的方法来看,,也是醇胺的化学吸取和环丁砜的物理吸取综合的物理--化学吸取。
1963年,荷兰的壳牌公司首先提出sulfinol-proccess(国内习惯称为矾胺法),即以sF-DIPA水溶液作为脱除H2S和CO2的溶剂[22].是一种用化学、物理溶剂处理酸性自然气工艺;它的腐蚀性小,,在高天
然气脱硫的方法、腐蚀和检测的分压下以SF物理吸附为主,除环丁外砜,虽然物理溶剂有多种多样,。
讽胺法的流程中主要设备包括:脱硫塔、富热闪蒸塔、贫富换热器、再生塔、再沸器
以及其它冷却器、,原料气中的H2S被化学溶剂一醇胺水溶液所吸取,脱硫后气体从塔顶流出,富液经闪蒸、预热后进人再生塔,借塔底再沸器产生的汽体进展提
取脱附;塔顶为脱吸的酸气,塔底为再生的贫液,经换热、[27]:
3
H2S+R3N HS- + R3NH+CO2+H2O+R3N R3NH+ HCO-
结合以上脱硫方法对自然气脱硫方法的选择不仅对于脱硫过程本身有影响,而且对于
下游工艺过程主要包括硫磺回收、脱水、,但在很多状况下这种选择是困难的,由于它受到三方面因素的制约:
(1)外部因素——原料气的类型、组成、温度、压力、要求的净化度动力资源参数〔蒸汽压力现有废热〕利用二次动力的可能性等,即不取决于净化方法的设备工艺配置因素;(2)内部因素——热量消耗、电力、溶剂、废渣设备的重量和型式,以及它们于原料气
和净化度各参数的关系,即对净化方法的设备工艺配置有影响的参数;
经济因素——动力资源、原料、废渣、设备的价格,以及某种形式的原料[14]〔溶剂等〕和动力的稀缺程度。
同时在选择各种醇胺法和砜胺法时有下述几点原则:
当酸气中硫化氢和二氧化碳含量不高,二氧化碳与硫化氢含量之比小于等于6,并且同时脱除硫化氢和二氧化碳时,应考虑承受MEA法或混合胺法;
当酸气中二氧化碳与硫化氢含量之比大于等于5,且需选择性脱除硫化氢时,应承受MDEA法或其配方溶液法;
酸气中酸性组分分压高有机硫化物含量高,并且同时脱除硫化氢和二氧化碳时,应承受Suilfinol-D法;如需选择性脱除硫化氢时,应承受Sulfinol-M法;
DGA法适宜在高寒及沙漠地区承受;
酸气中重烃含量较高时,一般宜用醇氨法;脱硫工艺及技进术改
脱硫工艺有以下三种:
结晶硫法〔Crystasulf〕:该工艺适合于含中低潜硫量气的脱硫,其脱硫溶剂含有一种非水溶性的对硫磺具有高溶解性切沸点高的有机物作为溶硫剂。该工艺反响速度快、转化率高,能够经济地处理潜硫量为~30t/d的含硫气[21]。
电化学膜法:利用气体混合物在压差作用下通过薄膜〔如醋酸纤维素膜〕时各组分渗透速率的差异来实现的。该法将脱硫和制硫集中在一个工序进展,省去了传统的克劳斯制硫和尾气处理,设备简洁,工艺流程短,占地面积少,不存在溶液储存和腐蚀问题[8]。
非水溶液Orystasulf法:承受对元素硫具有高溶解性的非水溶液,用常规孔板吸附器由酸气中排解硫化氢,、闪蒸罐或溶液管线中没有固相存在,整个过程不会消灭堵塞现象。
自然气脱硫技术的进展争论应通过以下五方面:
通过加强对吸取剂分子构造的争论,设计出配方型的脱硫溶剂以及添加剂,比方复合型物理--化学吸取剂,能够结合二者的优势,以便将来消灭气质变化的状况下能有相应的解决措施。
在已有技术的根底上进展集成创,如膜吸取脱硫与膜蒸馏技术的结合,不仅能够将自然气净化,对吸取液的循环利用还可以大大节约本钱,而富液中的硫元素富集后可用于其他化工领域。
对传统的工艺流程加以优化,如联合再生;SCOT工艺,RAR工艺等[23],通过与上游脱硫局部共用一个再生系统,以削减整个脱硫硫回收等装置的占地,节约投资“现有的技术加以改善形成的工艺包可用来解决净化过程中遇到的气质变化,降耗等问题”。
设备腐蚀问题中对设备的腐蚀系数也就相应高很多,要对焊接技术进展严格的要求,全部焊缝均应经焊接工艺评定,包括对焊、补焊、管子与管板焊接、堆焊、角焊等
[16]。
装置节能措施针对该装置设备负荷大,耗能高的特点,建议装置的溶液循环泵可承受液力透平增压泵对高压富液能量回收。
硫磺回收与尾气处理
胺法或其它方法再生所得酸气中,,可大体将其分为三类:低温克劳斯类、复原类、
泛应用的尾气处理工艺主要有两类[17],即总硫收率可达98%~99%%的复原加工工艺,十年来的主要进展动向是系列化及与克劳斯工艺形成组合装置。
自然气脱硫不同方法适合的工况
工程
方法
气体流 压力要求
量 〔20℃〕
温度参数
〔℃〕
黏度
〔mPa/
s〕
工艺特点
MEA
醇胺
法
MDEA
50000m
3/h
DIPA
MEA-环丁
砜
砜胺
法
DIPA-环丁
砜
50000-
5800
m3/h
MDEA-环
丁砜
Pa
〔20℃〕
可选择吸取
H2S与有机硫
各种自然气脱硫方法在生产工艺中所适合的工况如下表所示〔表--5〕[7]
28Pa
凝点:
〔20℃
碱性强、腐
蚀强、无选择吸取
10·2-42·0
能耗低、腐
<
沸点:
170·4-
〔20℃〕
蚀轻、对H2S
有选择吸取
250·0
且好
闪点:
93·3-129·7
能耗低、腐
<Pa
〔20℃〕
蚀弱、对H2S
有选择吸取
可脱局部有
Pa
不详
机硫、腐蚀
强
凝点:沸
可脱局部有
Pa
点:
〔30℃〕
机硫、能耗
闪点:
176·7-280
低、腐蚀弱
在脱硫中脱硫塔常承受填料塔构造形式,其直径为￠5200mm,高度为28m,在满足生产力气的状况下,提高含硫煤气净化度。满足长期操作不堵塔且尽可能降低系统阻力的要求。
总结
脱碳脱硫剂争论和应用是自然气净化领域中格外重要的环节,以醇胺溶液尤其MDEA为根底的配方型溶剂形成了加强选吸型,脱硫脱碳型和脱有机硫型三大类型,空间位阻胺系列溶剂则具有强选择性脱硫化氢性能和有机硫脱除力气,它们在工艺流程,操作条件使
用范围等方面的区分应引起留意位阻胺的生产本钱较高仍是其在国内气体净化领域大规模应用的阻碍。因此,寻求更加经济的生产方法或将使其工业化应用程度更高克劳斯工艺为醇胺法的再生系统供给热能,假设承受酸气回注底层的处理方法,则再生所需热量需要另行供给,醇胺法工艺的能耗将上升,因此,低能耗的气体净化工艺技术的开发得到更多关注,相应的脱硫脱碳溶剂如物理溶剂、氧化复原法溶剂等的争论也将随之得到进展。
参考文献
[1][D].环境学报,2023,4(12):2~9.
[2]-选择脱除H2S工业试验总结[M].自然气工业,1987,7(8):2~12.[3]-环丁砜水溶液脱硫工业试验[D].自然气工业,1992,12(23):17.[4][J].化工出版社,2023,8(22):23.
[5][D].论文文集选2023,4(12):23~43.[6][J].自然气工业2023,1(8):3~9.
[J].学术年会论文集,2023,18(4):14.
[J].自然气工业,2023,2(14):9.[9][J].自然气工业,2023,1(5):5.
[J].自然气工业,2023,2(4):6~9.
蔡培,[J].管路技术与设备,2023,20(4):17~18.
韩永嘉,王树立,[M].环境科学与技术,2023,34(1)47-56.
王树立,大路,[J].,24(1):20-34.
叶姜瑜,[J].环境工程学报,2023,6(2):78-95.[15][J].化学工业与工程,2023,29(3):5-17.
冷继,[J].化工进展,2023,26(7):8~10.
祁贵生,[M].化工进展,2023,16(3):3-8.
吴基荣,[J].自然气工业,2023,46(8):9.
[19][M].北京:石油工业出版社,1999,3(11):16~19.
[20][M].北京:石油工业出版社,1984,54(5):82~86.[21]沈春红,[J].石化技术,1999,6(1):44~46.
[22][M].北京:石油工业出版社,1999,21(4):152~180.
[23][J].陕西化工,1992,11(1):13~14.
[24][M].北京:石油工业出版社,1997,6(2):237~309.
[25][J].956,6(l):53~86.[26][M],1986,6(12):27~93.
[27][D].1990,8(45):73-86.
梁建伟,尹琦岭,[J].河南化工,2023,3(5):11-15.
[J].化工设计,2023,8(3):2--7.
[J].化学工业与工程技术,2023,54(8):9-15.