之二、天然气脱酸(醇胺法)概要
天然气酸性气体的脱除
天然气酸性气体的脱除天然气酸性气体的脱除第一节概述在天然气中含有的硫化氢（H2S）、二氧化碳（CO2）和有机硫化合物，统称为酸性气体。
在天然气中的有机硫化合物主要有二硫化碳（CS2）、羰基硫（COS）、硫醇（RSH）、硫醚（RSR`）及二硫醚（RSSR`）等。
天然气中酸性气体的存在，具有相当大的危害。
硫化氢是一种具有臭鸡蛋的刺激性恶臭味的无色气体，有毒，它可以麻痹人的中枢神经系统，经常与硫化氢接触能引起慢性中毒；硫化氢具有强烈的还原性，易受热分解，在有氧存在时易腐蚀金属；易被吸附于催化剂的活性中心使催化剂“中毒”；在有水存在时能形成氢硫酸对金属有较强的腐蚀；H2S还会产生氢脆腐蚀。
二氧化碳在有水存在时，会对金属形成较强的腐蚀；同时CO2含量过高，会降低天然气的热值。
有机硫大多无色有毒，低级有机硫比空气轻，易挥发。
有机硫中毒能引起恶心、呕吐、血压下降，甚至心脏衰竭、呼吸麻痹而死亡。
因此，在化工生产中对酸气性组分是有严格要求的，必须严格控制天然气中酸性组分的含量。
从天然气中脱除酸性组分的工艺过程称为脱硫、脱碳，习惯上统称为天然气脱硫。
第二节天然气酸性组分脱除的方法天然气酸性组分的脱除，其目的是按不同用途把天然气中的酸性气体脱除到要求的范围内。
目前，国内外报道过的脱硫方法有近百种（1）。
就其过程的物态特征而言，可分为干法和湿法两大类；在习惯上将采用溶液或溶剂作脱硫剂的方法统称为湿法，将采用固体作脱硫剂的脱硫方法统称为干法。
就其作用机理而言，可分为化学溶剂吸收法、物理溶剂吸收法、物理—化学吸收法、直接氧化法、固体吸收/吸附法及膜分离法等。
一、化学溶剂吸收法化学溶剂吸收法又称化学吸收法，是以可逆化学反应为基础，以碱性溶液为吸收溶剂（化学溶剂），在低温高压下，溶剂与原料气中的酸性组分（主要是H2S和CO2）反应生成某种化合物，在升高温度、降低压力的条件下该化合物又能分解放出酸气并使溶剂得以再生。
这类方法中最具有代表性是醇胺法和碱性盐溶液法。
天然气脱酸工艺
收稿 日期 ：２ ０１ ７ — ０ ５ — ２ １
作者 简 介 ：李 泽 ，东 北 石 油 大 学 ，研 究 方 向 ：复杂 流体 力 学 。
２０Ｉ ７年 第 ７期
李
泽 ：天 然 气 脱 酸 工 艺
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究并 用 ＨＹＳ ＹＳ 进 行 了模 拟 ，得 出 了 天 然气 脱 酸 的 方 法 以 及 提 高 脱 酸 效 率 的 建议 。 关 键 词 ：天然 气 ；ＨＹＳ ＹＳ；脱 酸 中 图分 类 号 ：Ｔ Ｅ６ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ４ — ２ ７ ５ Ｘ（ ２ ０ １ ７）０ ７ — ０ ｌ ８ — ０ ２
２ ０ １ ７年 ７ 月
云 南化 工
Ｙｕ ｎｎ ａ ｎ Ｃｈｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｔｅ ｃｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｊ ｕ １ ． ２０１ ７
Ｖ０１ ． ４ ４． ＮＯ ． ７
第４ ４ 卷 第 ７期
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ４ — ２ ７ ５ Ｘ． ２ ０ １ ７ ． ０ ７ ． ０ ０ ７
出来 。这 类 方 法 中最 具 有 代表 性 的是 采用 有 机 胺
的醇 胺 法 。本 区块 天然 气不 含有 硫 化物 和 ｃ 及 以 上组 分 ，只 需要 考 虑 脱 除 其 中 的 Ｃ Ｏ 的 组 分 ， 即
从 原 料 气 性 质 、 脱 酸 目 的 及 设 备 费 用 等 因 素 综 合 考 虑 ， 深 冷 脱 酸 可 分 为 单 塔 、双 塔 矛 ¨三塔 流 程 单 塔 流 程 简 单 、一 次 性 投 资 低 ，但 分 离 效 率 低 、 操 作 弹 性 差 ，一 般 很 少 采 用 ； ｊ 三 塔 流 程 仅 用 于 原 料 气 中 重 烃 含 量 高 或 氮 气 含 量 低 的 场 合 ， 目前 普
之二、天然气脱酸(醇胺法)
3、二甘醇胺(DGA)
二甘醇胺(DGA)的特点： （1）蒸气压低，挥发性弱，溶剂的蒸发损失小；
（2）H2S净化程度高，即使贫液温度高达54℃也可保证 H2S净化度，因此溶液冷却可仅使用空冷而不用水 冷，故适用于沙漠及干旱地区； （3）腐蚀性略低于MEA，二甘醇胺（DGA）水溶液的质 量分数比一乙醇胺（MEA）高，溶液的循环量较小， 再生所需的热负荷较低； （4）对H2S和CO2的吸收无选择性，同时也吸收羰基硫 (COS)和二硫化碳(CS2)并与之发生不可逆化学反应。
（2）碳酸钾及带有各种催化剂的碳酸钾溶液， 主要介绍热碳酸钾。
1、一乙醇胺(MEA) 一乙醇胺(MEA)的特点：
（1）在各种醇胺中其分子量最小、碱性最强、与酸气的反 应速度最快、酸气负荷最高，能够迅速吸收天然气中的 酸性气体，易于降低天然气中酸性气体浓度，而且脱除 一定量的酸气所需要循环的溶液较少；
3、吸收-解吸系统
吸收-解吸
吸收
填料塔或板式塔
再生
吸收剂溶液吸收溶质。 吸收剂溶液内溶质浓度逐 步增大并趋于平衡溶解度， 此时该吸收剂逐步丧失对 溶质的吸收能力。 富含溶质的吸收剂溶液 称为富液。
通过解吸使富液释 放吸收的溶质，恢复其 吸收剂原有的吸收能力，
再生后、恢复吸收能力
的溶液称为贫液。
第三节 化学吸收法
以物理溶剂和化学溶剂配制的混合溶剂 作为吸收剂，兼有物理吸收和化学吸收剂作 用。 如：砜胺法。
5、直接氧化法
对H2S直接氧化使其转化成元素硫， 如：Claus(克劳斯)法。 在天然气工业中常用于天然气脱出酸 气的处理，适合于处理流量小、酸气浓度 很高的原料气 。
6、膜分离法
是利用气体中各组分通过薄膜渗透性 能的区别，将某种气体组分从气流中分离 和提浓，从而达到天然气脱酸性气的目的。
天然气脱硫脱碳方法——醇胺法
天然气脱硫脱碳方法——醇胺法（最新版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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2015-chp6.3 天然气脱酸
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6.3.3 其它脱酸方法 一.物理溶剂吸收法
• 有机溶剂对酸性组分的物理吸收 • 适合酸性负荷高，酸性气体分压超过 0.35MPa、重烃含量低 • 物理吸收一般在高压和较低温度下
•
富液解吸则在压力降低时
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物理吸收法的主要代表
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（1）Fluor法
• Fluor法:用碳酸丙烯作溶剂
• 对CO2 等酸性气体溶解度高，溶解热较 低。对气体主要轻组分溶解度低。 • 适用于含CO2量高的天然气。
56
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6.3.6 硫磺回收装置的尾气处理
三大类: 设计成使Claus反应进行完全的尾气处理 法; 将硫转化为H2S的方法。
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1 Claus tail gas progress
聚碱乙二醇液相催化转化法与 ASR 亚砜法 等都属于克劳斯尾气处理法。
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改良蒽醌法(SNPA-ADA)
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蒽醌法工艺流程：
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直接氧化法
脱硫效率高，可使净化后的气体含硫量低 于 5.0 mg/m3； 可将 H2S 转化为单质硫，无二次污染；且 溶液不与原料气中的二氧化碳反应，脱硫 过程中对大气几乎无污染。 缺点是溶液酸气负荷低，动力消耗大。 可在常温和加压状态下操作； 大多数脱硫剂可以再生，运行成本低。
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MEA 化学性质稳定。但在脱硫过程 中会和CO2发生副反应生成难以再生的噁唑 烷酮等化合物，使溶剂部分失去脱硫能力。 MEA和COS或CS2的反应是不可逆的，当原料 气中含有这些化合物时，会造成溶剂损失 和某种副产物在溶液中积累。
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2. 二乙醇胺（DEA）
DEA和MEA的主要区别是它与COS及CO2的 反应速度较慢，因而DEA与有机化合物反应
乙醇胺脱出酸性气工艺流程
乙醇胺脱出酸性气工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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之二、天然气脱酸(醇胺法)综述
（2）碳酸钾及带有各种催化剂的碳酸钾溶液， 主要介绍热碳酸钾。
1、一乙醇胺(MEA) 一乙醇胺(MEA)的特点：
（1）在各种醇胺中其分子量最小、碱性最强、与酸气的反 应速度最快、酸气负荷最高，能够迅速吸收天然气中的 酸性气体，易于降低天然气中酸性气体浓度，而且脱除 一定量的酸气所需要循环的溶液较少；
油气集输工作内容
天然气净化、加工流程框图
气体 净化
气体 加工
第二部分 天然气脱酸
天然气中存在酸性气体（H2S、CO2）影响：
有剧毒，污染环境，燃烧产生二氧化硫等污染空气 增加天然气对金属腐蚀 H2S（25.35,23.37 MJ/m3 ）降低天然气的热值(31.4 MJ/m3)。 硫磺回收（1000/吨）
76~88℃
醇胺溶液吸收并 和酸气发生化学 反应形成胺盐
38~82℃ 76~88℃
高温使胺盐分 解放出酸气溶 液得到再生 高温水蒸汽
88~105℃
固液杂质
115~120℃
1~3%
1一入口涤气器；2一吸收塔；3一“甜气”出口分离器；4一循环泵；5一贫胺冷却器；6 一闪蒸罐；7一除固过滤器；8 一碳粒过滤器；9-增压泵；10-缓冲罐；1 1一贫／富胺液 换热器；12一再生塔；13一回流冷凝器；14一回流泵；15一重沸器；16一回流罐
热碳酸钾的特点：
（4）要求碳酸钾溶液质量分数小于35％，否则将产 生重碳酸盐类沉淀； （5）溶液内含有固体悬浮物和重烃时会产生发泡和 溶剂损失； （6）溶液有极强的腐蚀性，需要向系统注入防腐剂。
天然气酸性气体的脱除
天然气酸性气体的脱除第一节概述在天然气中含有的硫化氢（H2S）、二氧化碳（CO2）和有机硫化合物，统称为酸性气体。
在天然气中的有机硫化合物主要有二硫化碳（CS2）、羰基硫（COS）、硫醇（RSH）、硫醚（RSR`）及二硫醚（RSSR`）等。
天然气中酸性气体的存在，具有相当大的危害。
硫化氢是一种具有臭鸡蛋的刺激性恶臭味的无色气体，有毒，它可以麻痹人的中枢神经系统，经常与硫化氢接触能引起慢性中毒；硫化氢具有强烈的还原性，易受热分解，在有氧存在时易腐蚀金属；易被吸附于催化剂的活性中心使催化剂“中毒”；在有水存在时能形成氢硫酸对金属有较强的腐蚀；H2S还会产生氢脆腐蚀。
二氧化碳在有水存在时，会对金属形成较强的腐蚀；同时CO2含量过高，会降低天然气的热值。
有机硫大多无色有毒，低级有机硫比空气轻，易挥发。
有机硫中毒能引起恶心、呕吐、血压下降，甚至心脏衰竭、呼吸麻痹而死亡。
因此，在化工生产中对酸气性组分是有严格要求的，必须严格控制天然气中酸性组分的含量。
从天然气中脱除酸性组分的工艺过程称为脱硫、脱碳，习惯上统称为天然气脱硫。
第二节天然气酸性组分脱除的方法天然气酸性组分的脱除，其目的是按不同用途把天然气中的酸性气体脱除到要求的范围内。
目前，国内外报道过的脱硫方法有近百种（1）。
就其过程的物态特征而言，可分为干法和湿法两大类；在习惯上将采用溶液或溶剂作脱硫剂的方法统称为湿法，将采用固体作脱硫剂的脱硫方法统称为干法。
就其作用机理而言，可分为化学溶剂吸收法、物理溶剂吸收法、物理—化学吸收法、直接氧化法、固体吸收/吸附法及膜分离法等。
一、化学溶剂吸收法化学溶剂吸收法又称化学吸收法，是以可逆化学反应为基础，以碱性溶液为吸收溶剂（化学溶剂），在低温高压下，溶剂与原料气中的酸性组分（主要是H2S和CO2）反应生成某种化合物，在升高温度、降低压力的条件下该化合物又能分解放出酸气并使溶剂得以再生。
这类方法中最具有代表性是醇胺法和碱性盐溶液法。
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3、物理吸收法
以有机化合物作为溶剂，在高压、低温下使 酸气组分溶解于溶剂内。吸收了酸气的溶剂又 在低压、高温下释放酸气，使溶剂恢复对酸气 的吸收能力，使脱酸过程循环持续进行。
物理溶剂再生时所需的加热量较少，适用于 天然气内酸气负荷高，要求同时进行天然气脱 水的场合。如冷甲醇法。
Hale Waihona Puke 4、混合溶剂吸收法低温 高温
均为可逆反应。 在低温下，反应向右进行，醇胺溶液吸收H2S和CO2酸 气，生成胺盐并放出热量； 在较高温度下，反应向左进行，溶液内的胺盐分解，放 出酸气，溶液得到再生。
二、醇胺法脱酸气原理流程
1、基本工艺流程
分离出气体中可 能携带的胺液
54-62℃
回收装置生 产硫磺或送 至火炬灼烧
37~55℃
一、脱酸气方法
间歇法
按操作特点、 脱酸原理，
脱酸工艺可分：
化学吸收法 物理吸收法 混合溶剂吸收法 直接氧化法
膜分离法
一、脱酸气方法
1、间歇法
按脱酸气原理可分为： （1）化学反应法：有明显的化学反应，与酸气的反应物 不能再生，作为废弃物处置，故仅用于气量小、含酸气 浓度低的场合。比如海绵铁法脱除酸气。 （2）物理吸附法：没有明显的化学反应，只是单纯的吸 附，比如用分子筛脱除酸气。
2、解吸
解吸是从溶液内分出溶质的过程，也称为吸收 剂的再生。解吸是吸收的逆过程。 影响解吸的因素主要是： （1）温度：温度越高越有利于解吸； （2）压力：压力越低越有利于解吸。
生产上常用的解吸方法：用不含或少含溶质的惰性气 或水蒸汽与富含溶质的溶液接触，或加热或减压或既加 热又减压使溶液汽化，从而分出被吸收的溶质。
76~88℃
醇胺溶液吸收并 和酸气发生化学 反应形成胺盐
38~82℃ 76~88℃
高温使胺盐分 解放出酸气溶 液得到再生 高温水蒸汽
吸收特性 随着吸收的不断进行，吸收剂内溶质浓度 逐步增大，气液相的溶质浓度差减小，传质速 率减慢，最后降为零，气液相达到平衡，称为
吸收平衡。此时，溶剂中溶质浓度达到最大值。
气液平衡时，溶剂中的溶质浓度称为平衡 溶解度，简称溶解度。
影响溶解度大小的因素有：
（1）压力：系统压力对溶解度的影响很小，常可忽略； （2）温度：温度对溶解度的影响较大，随温度上升，溶解度 下降； （3）物系组成：一定温度下，溶解度仅和物系组成有关。 另外吸收还具有选择吸收性和吸收热效应： 吸收总具有一定的选择性，要选择对酸气溶解度大的溶 剂与酸性天然气接触，才能脱除天然气内所含的酸气组分。 溶剂吸收溶质时，被吸收气体组分由气态变成液态，会产 生溶解热。即使物理吸收也会产生热效应；若为化学吸收， 还伴随产生反应热。因而，随吸收过程的进行，溶液温度必 将升高。
以物理溶剂和化学溶剂配制的混合溶剂作为 吸收剂，兼有物理吸收和化学吸收剂作用。
如：砜胺法。
5、直接氧化法
对H2S直接氧化使其转化成元素硫，如： Claus(克劳斯)法。 在天然气工业中常用于天然气脱出酸气 的处理，适合于处理流量小、酸气浓度很 高的原料气 。
6、膜分离法
是利用气体中各组分通过薄膜渗透性能 的区别，将某种气体组分从气流中分离和 提浓，从而达到天然气脱酸性气的目的。
硫化物应力开裂： 金属在拉应力和酸性环境中（含H2S ，硫化物和 水）形成电化学腐蚀，产生原子氢和Fes,原子氢通过 表层的FeS渗入金属晶格，是金属韧劲下降，在金属 组织缺陷处原子氢聚集成氢分子，使金属内部产生极 大的局部应力，在外载荷和内应力的作用下韧性降低 的金属突然开裂并迅速扩大，这种现象为硫化物应力 开裂
特点：脱酸设备只能批量生产，不能连续生产。
2、化学吸收法
在一个塔器内以弱碱性溶液作为吸收剂与酸气反应， 生成某种化合物。 在另一塔器内，改变工艺条件(加热、降压、汽提等)使 化学反应逆向进行，碱性溶液得到再生，恢复对酸气的吸 收能力，使天然气脱酸气过程循环连续进行。 各种醇胺溶液是化学吸收法中使用最广泛的吸收剂， 有一乙醇胺(MEA) 二乙醇胺(DEA) 二甘醇胺(DGA) 甲基二乙醇胺(MDEA) 二异丙醇胺(DIPA)等。
一、醇胺与酸气的反应 二、醇胺法脱酸气原理流程 三、常用吸收剂 四、胺法及其改进工艺 五、主要设备 六、操作
一、醇胺与酸气的反应
1、醇胺的分子结构
在醇胺分子结构内有一个胺基和至少一个羟基。 羟基可降低醇胺蒸气压，增加在水中的溶解度； 胺基使水溶液呈碱性，促进对酸性组分的吸收。
2、醇胺与酸气的主要化学反应
适用于从天然气内分出大量CO2的场合。
二、吸收与解吸
1、吸收 利用气体混合物中各组分在某种溶剂内的溶解性 差别，使易溶解的气体溶解于溶剂中而从气体中分出， 这一过程称为吸收。 易溶解的气体组分称为溶质，溶剂称吸收剂。 根据是否有明显的化学反应，吸收又分为两类： （1）物理吸收：吸收过程中没有明显的化学反应，只是 单纯的物理溶解过程。 （2）化学吸收：吸收过程中存在明显的化学反应，产生 新的物质。
含有H2S和硫化物的天然气称为酸性天然气。 不含H2S的天然气称为“甜气”、脱硫气。
2003年12月23日的晚上9点55分，重庆开县高
桥镇小阳村，罗家16号井发生特大井喷责任事故， 混有剧毒硫化氢毒气的天然气冲天而起,冲高30米左 右，243人失去了宝贵的生命。
氢脆：
H2S的氢原子渗入钢材，在钢组织缺陷处结合成氢 分子，产生极大的压力使裂纹沿平行于钢材表层方向 扩大，并产生鼓泡。
油气集输工作内容
天然气净化、加工流程框图
气体 净化
气体 加工
第二部分 天然气脱酸
天然气中存在酸性气体（H2S、CO2）影响：
有剧毒，污染环境，燃烧产生二氧化硫等污染空气 增加天然气对金属腐蚀 H2S（25.35,23.37 MJ/m3 ）降低天然气的热值(31.4 MJ/m3)。 硫磺回收（1000/吨）
3、吸收-解吸系统
吸收-解吸
吸收
填料塔或板式塔
再生
吸收剂溶液吸收溶质。 吸收剂溶液内溶质浓度逐 步增大并趋于平衡溶解度， 此时该吸收剂逐步丧失对 溶质的吸收能力。 富含溶质的吸收剂溶液 称为富液。
通过解吸使富液释 放吸收的溶质，恢复其 吸收剂原有的吸收能力，
再生后、恢复吸收能力
的溶液称为贫液。
第三节 化学吸收法