天然气脱硫开题报告

天然气脱硫工艺设计开题答辩

1. 设计选题意义

天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈，水圈，生物圈和岩石圈中各种自然过程形成的气体。人们长期以来通用的“天然气”是从能量角度出发的狭义定义，是指气态的石油，专指在岩石圈中生成并蕴藏于其中的以低分子饱和烃为主的烃类气体和少量非烃类气体组成的可燃性气体混合物。它主要存在于油田气，气田气，煤层气，泥火山气和生物生成气中。烃类主要是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷，丙烷和丁烷等，非烃一般有硫化氢，二氧化碳，氮，水汽以及微量的惰性气体，如氦和氩等。

天然气分为洁气和酸性天然气，酸性天然气主要是含有硫化物，大部分是硫化氢，此外可能还有一些有机硫化物，如硫醇，硫醚，二硫化碳等，酸性天然气有很大的危害：腐蚀金属；污染环境；含硫组分臭味且有剧毒，硫还是下游催化剂毒物；H2S还对人体有危害。

作为一种宝贵的资源，天然气在人民生活和工业中有着广泛的应用。它作为一种高效、优质、清洁能源，不仅在工业与城市民用燃气中广泛应用，而且在发电业中发挥的作用也越来越重要。天然气还是很好的化工原料，广泛应用于合成氨、甲醇、氮肥工业、合成纤维等工业；天然气合成油(GTL)技术，也是天然气大规模利用的途径之一；从天然气中分离出来的硫磺还可作为硫酸工业原料。天然气不仅在燃料、化工原料等方面有诸多优点，对天然气进行处理回收其中的硫磺，提高天然气资源综合利用程度，获得天然气资源的更大价值，还能保证在储藏、运输过程中的安全性，减少大气污染，对提高天然气的整体经济效益，都具有重要的现实意义。

2 国内外研究的现状及发展趋势

通过多年的自身努力和引进吸收国内外先进技术，国内脱硫，硫磺回收和尾气处理等各种工艺已基本配套，能满足国内绝大多数气田的建设。对于原料气含H2S＜100g/m3的国内天然气脱硫技术已经达到或接近国际先进水平，但在脱硫溶剂，关键设备，催化剂方面还存在一定的差距。一是在特高含硫酸性气田净化和高含 CO2 的天然气净化方面还存在一定差距；二是国内脱硫脱碳特种溶剂种

类还很少，虽然国外已有这类产品，单价格非常昂贵；三是MDEA工艺是目前天然气净化的主要工艺技术，其主要技术特点已经被掌握，但对于 MDEA 溶剂在运转时会出现的污染，发泡，降解和腐蚀等操作问题尚缺乏准确灵敏的分析检测手段；四是现有的有机脱硫工艺不能满足处理不同类型资源的需要。在硫磺回收和尾气处理方面，一是用于扩大处理规模改造工程非常有效的富氧 CLAUS 工艺是国外公司的专有技术，在国内还未使用；二是虽然国内已具有自行设计建设CLAUS 法硫磺回收装置的能力，但在部分单元和装置布局方面还存在不足，科技创新能力不强除MCRC技术外，其他尾气处理技术基本依赖引进。在硫磺回收装置高效能运行，管理的精细度和规范化方面还有待进一步提高；三是尾气处理工艺基本上是国外的专有技术或专利技术，国内已基本掌握了该类工艺，但须向国外公司购买专利包或基础设计。

为满足越来越严格的环保要求，天然气脱硫工艺技术正在向更高水平发展。脱硫工艺的发展是以生产达到商品气质标准的天然气为目标，根据不同的原料气条件，不断寻求较为合理的解决途径，并尽可能地降低能量消耗；硫磺回收则是以满足有关的环保标准为目标，始终以提高硫收率为重点，保证装置长期稳定运行。减少尾气中污染物的排放，同时降低装置投资和操作费用，配方性选择性脱硫溶剂的开发成功和推广应用，是近年来醇胺法工艺发展的一项重大进展。天然气脱硫的发展趋势，主要是醇胺法工艺，尤其以 MDEA 为主剂的各种配方性溶剂工艺，化学物理溶剂及物理溶剂工艺获得进一步发展，化学物理溶剂及物理溶剂工艺具有高选择性，能耗低，可脱有机硫等优势，尤其是在需要大量脱除有机硫的情况下，此类方法具有独特的优越性。

氧化还原法及生物脱硫技术颇受关注，对于低含硫天然气的处理，氧化还原法工艺拥有的优势十分明显。该方法能再接近室温条件下脱硫，并同时将硫转化生成元素硫，选择性和转化率都很高。生物脱硫技术与氧化还原法工艺一样，在脱硫同时进行硫回收。该技术的气体脱硫效率及硫化物转化率都较高，过程操作简单，而且能够适应气体流量及 H2S 含量较大的变化。氧化还原法工艺多用于低压气体处理，如采用螯合铁溶液的 LO-CAT 工艺。为了使净化气能够直接进入高压输气管网，开发高压脱硫工艺一直成为人们所关注的对象和攻克的目标。目前氧化还原法用于高压气体处理取得了进展。硫回收与尾气处理的组合工艺有了较快发展。对于中等规模的酸气硫含量，采用单独尾气处理工艺，虽能获得很高的硫磺回收率，但相应的投资及操作费用也相当高，显得不经济。采用将

CLAUS 工艺与尾气处理结合的工艺，不仅可以简化流程，还可以降低投资及操作费用。富氧 CLAUS 工艺受到重视。用富氧空气或纯氧替代空气，可提高装置的处理能力，降低 CLAUS 装置和尾气处理设备的占地和投资费用，还能较强的适应酸气流量或 H2S 含量发生变化，可以提高硫的收率。硫回收催化剂的研发在向系列化、高水平方向发展。专用催化剂的开发促进了 PROCLUAS 工艺以及DOXOSUFREEN工艺的成功。为降低投资和操作费用，脱硫工艺流程也在不断改进和优化。

脱硫工艺除了在溶剂配方上进行改进外，以提高改善脱硫脱碳性能为目标，对传统工艺流程的改进一直未停止。比较典型的改进主要有：增加一个原料欲接触器，吸收塔采取多点进料，胺液分流，用变压再生替代重沸器热再生等。

以后脱硫的发展主要有一下五个方面：

1.膜分离技术；

2.微生物脱硫技术；

3.PDS脱硫技术；

4.脱硫溶剂复合化；

5.电子束射法及微波法脱硫。

设计的主要内容

一．酸性天然气的净化方法

1.化学吸收法

这类方法又称化学溶剂法。它以碱性溶液为吸收溶剂(化学溶剂)，与天然气中的酸性组分（主要是H2S和CO2)反应生成某种化合物。醇胺法，主要包括：一乙醇胺(MEA)法、二乙醇法(DEA)法、二甘醇胺(DGA)法、二异丙醇法（DIPA)法、甲基二乙醇胺(MDEA) 法等。醇胺法是最常用的天然气脱硫方法。此法适用于从天然气中大量脱硫和二氧化碳。碱性盐溶液法，主要包括：改良热减法、氨基酸盐法；它们虽然能脱除硫化氢，但主要用于脱除二氧化碳，在天然气工业中应用不多。

2 物理吸收法

这类方法又称为物理溶剂法。它们采用有机化合物为吸收溶剂(物理溶剂)，对天然气中的酸性组分进行物理吸收而将它们从气体中脱除。主要包括多缩乙二醇法和砜胺办法等。物理吸收法的溶剂通常靠多级闪蒸进行再生，不需蒸汽和其