第9章 酸性气体的脱除课件

第9章 酸性气体的脱除 Chapter9 Desulfurization of NG
醇胺法脱除酸性气体； 脱除酸性气体的方法及其分类； 砜胺法脱除酸性气体； 硫磺回收； 尾气处理。
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9.1 脱除酸性气体的方法 Classification of gas desulfurization
酸性气体的危害；
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由于物理溶剂对重烃有较大的溶解度。 因而物理溶剂吸收法常用于酸性气体分压 超过 0.35MPa、重烃含量低的天然气净化。
此法不仅能脱除H2S和CO2，还能同时脱 除硫醇，二硫化碳、羰基硫等有机硫化物。
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物理吸收法的优点
(1) 适用于酸气分压高的原料气，处理容量 大，再生容易，相当大部分的酸气可借减 压闪蒸出来。 (2) 溶剂循环量和设备容积都较小，专用系 统简单，基建和操作费用低。 (3) 溶剂一般无腐蚀性，不易产生泡沫，并 可同时脱有机硫而本身不降解。
K2CO3+ H2S→2KHCO3+KHS
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改良热钾碱法
该法的优点是可用来脱除 COS 和 CS2。其 工艺上的问题主要是腐蚀、侵蚀和塔操作不 稳定等。现在已发展了一些改进的方法，在 20% ～ 35% （质）碳酸钾溶液中加二乙醇胺和 硼酸盐活化剂。如本菲尔德（ Benfield）法、 卡塔卡勃（Catacarb）法 等。
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改良热钾碱法的适用范围
适用于含酸气量 8% 以上，CO2/H2S 比高 的气体净化。压力对操作影响较大，吸 收压力不宜低于2MPa。
美国和日本合成氨厂很多采用这种方 法脱 CO2。前者装置数超过 100 套，后者 装置数超过500套。
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（2）物理吸收法
是基于有机溶剂对原料气中酸性组分 的物理吸收而将它们脱除，溶剂的酸气负 荷正比于气相中酸性组分的分压。富液压 力降低时，随即放出所吸收的酸性组分。 物理吸收一般在高压和较低的温度下进行。
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物理吸收法的主要代表
冷甲醇法； 碳酸丙烯酯法； N-甲基吡咯烷酮法； 聚乙二醇二甲醚法； 磷酸三丁酯法；
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物理吸收法的主要代表
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物理吸收法的特点
一般在高压和较低的温度下进行； 溶剂酸气负荷高，适宜于处理酸气分压高 的原料气； 溶剂不易变质，腐蚀性小，能脱除有机硫 化物； 但物理吸收法不宜用于重烃含量高的原料 气，且受溶剂再生程度的限制，净化率较 化学吸收法低。
天然气中CO2含量过高，使气体的热值达不 到要求。 在冷凝分离过程中， CO2会形成干 冰，堵塞管道和设备。
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二、天然气的分类
依据天然气中酸性气体的含量分为四类：
无硫或微含硫气
H2S和 CO2的含量很微小，不需要净化即 能达到管输天然气的质量标准。 低含硫天然气
H2S的含量约为0.01%～0.5%(体)。
四川及重庆市是国内天然气的主产区 之一，所产天然气多数含 H2S，最高可达 491.5mg/m3，同时也含CO2，因而有50％以 上的气井天然气需净化处理。其天然气净 化技术与水平基本上代表了国内天然气处 理技术的水平与现状。
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四川及重庆市天然气脱硫情况
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（1）化学吸收法
化学吸收法是以可逆的化学反应为基 础，以弱碱性溶剂为吸收剂，溶剂与原料 气中的酸性组分（主要是 H2S 和 CO2）反应 而生成某种化合物；吸收了酸气的富液在 升高温度、降低压力的条件下，该化合物 又能分解而放出酸气。
天然气的分类（含硫量大小）；
脱除酸性气体的深度；
脱除酸性气体方法及其分类。
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一、酸性气体的危害
从气井中开采出来的天然气中含有硫 化氢和二氧化碳等酸性气体，以及含有如
二硫化物、有机硫化物等有害杂质。其中
尤以酸性气体特别是硫化氢的危害最大。
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一、酸性气体的危害
硫化氢是毒性极强的气体，污染环境，工 作区要求空气中小于10mg/m3。 酸性气体的存在会造成金属材料腐蚀。当 天然气作为化工原料时，它们将导致催化剂 中毒，影响产品质量。
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(4)溶剂的稳定性好，损耗率低。 (5) 溶剂的凝固点低，对在寒冷气候条件下 不会发生冷冻。 (6) 净化含酸气的天然气时，由于硫化氢比 二氧化碳有较大的溶解度，故某些物理溶 剂对硫化氢吸收有一定的选择性，因此， 可获得较高H2S浓度的酸气。
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物理溶剂吸收法中有代表性的溶剂有； 多乙二醇醚、Ｎ－甲基、吡咯烷酮(NMP)、 碳酸丙烯酯、磷酸三丁酯(TBP)和环丁砜以 及水等。其中环丁砜通常是和醇胺配成混 合溶液使用，其他几种都单独作为吸收剂 而使用。所以形成的脱硫方法主要有砜胺 法（复合法）、塞列克索及塞帕索尔夫法、 水吸收法等。
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四、脱除酸性气体方法 及其分类
关于天然气中酸性气体的脱除，开 发了许多处理方法，这些方法可分成湿 法和干法两大类。工业大型装置以湿法 为主。
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1.湿法脱除酸性气体
湿法脱除酸性气体的主要方法有： 化学吸收法； 物理吸收法； 化学-物理吸收法； 直接氧化法 ;
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四川及重庆市天然气脱硫情况
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二、天然气的分类
中含硫天然气 H2S的含量约为1.0%～1.5%(体)。 高含硫天然气 H2S的含量在4%～7%(体)之间。
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三、脱除酸性气体的深度
管 输 天 然 气 ： H 2 S 含 量 一 般 应 低 于 20mg/m3；
天然气液化： H2S含量小于3.5 mg/m3；
合成氨或合成甲醇，原料气中的含硫量 小于1mg/m3。 车用压缩天然气： H2S 含量低于 15m 烷基醇胺法；
改良热钾碱法；
氨基酸盐法。
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化学吸收法的主要代表
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化学吸收法的主要代表
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改良热钾碱法
热碳酸钾法已成功地用于从气体中脱除 大量 CO2，也可用来脱除天然气中的 CO2 和 H2S酸性气体。基本原理为：
K2CO3+ CO2+H2O→2KHCO3
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① 冷甲醇法
冷甲醇法（ Rectisol 法）是以甲醇为吸 收剂，在低温（低于-50℃）下吸收酸性气 体的物理吸收法。 甲醇在高压低温下 CO2和 H2S 有很高的溶 解度，适宜于酸气分压大于 1.0MPa 的原料 气，可选择性地脱除 H2S 、 CO2 并可同时脱 除有机硫化物。