天然气脱酸性气体
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天然气净化、加工流程框图
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天然气脱酸性气体
第一节 第二节 第三节 第四节
脱酸气方法 化学吸收法 其他脱酸气方法 脱酸方法选择
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我国对管输天然气的质量要求： ①进入输气管道的气体必须清除其中的机械杂质； ②水露点应比输气管道中气体可能达到的最低环境温
度低5℃； ③烃露点应低于或等于输气管道中气体可能达到的最
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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)和二异丙醇胺(DIPA)等。
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3、吸收-解吸系统 吸收-解吸系包括吸收和再生两部分。吸收和再生分
别在两个气液传质的塔器（填料塔或板式塔）内进行。 在吸收部分，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。
在再生部分，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。
低环境温度； ④气体中的硫化氢含量不大于20mg/m3。
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对于民用燃料必须达到很严格的商品天然气质量要求:为 防止天然气管输系统的腐蚀和保障居民健康，我国于2001年7月1 日开始实施的“天然气”国家标准 GB 17820-1999 规定：
作为民用燃料的一级天然气H2S含量不大于6 mg/m3，总硫 含量不大于100mg/m3；二级天然气H2S含量不大于20mg/m3，总硫含 量不大于200 mg/m3。
我国还制定了“汽车用压缩天然气”国家标准GB 180472000，规定：
H2S含量不大于15mg/m3，总硫含量不大于200mg/m3，CO2含量 不大于3%，氧含量不大于0.5%，水露点不大于-13℃，高位发热量 大于31.4MJ/m3，并应有特殊气味以保证安全。
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第一节 脱酸气方法
一、脱酸气方法 二、吸收与解吸
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一、脱酸气方法
按操作特点、脱酸原理，多种脱酸工艺可分类为：间歇 法、化学吸收法、物理吸收法、混合溶剂吸收法、直接氧化法和 膜分离法。 1、间歇法
特点：脱酸设备只能批量生产，不能连续生产。 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，而 且吸附过程可逆。比如用分子筛脱除酸气。
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第二节 化学吸收法
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
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一、醇胺与酸气的反应
1、醇胺的分子结构
可见，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。
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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。
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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。 4、混合溶剂吸收法
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是：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Fra Baidu bibliotek压使溶液汽化，从而分出被吸收的溶质。
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，溶实液用温文档度必将升高。
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。
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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。 适用于从天然气内分出大量CO2的场合。
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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。
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2、醇胺与酸气的主要化学反应
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。
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二、醇胺法脱酸气原理流程
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天然气脱酸性气体
第一节 第二节 第三节 第四节
脱酸气方法 化学吸收法 其他脱酸气方法 脱酸方法选择
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我国对管输天然气的质量要求： ①进入输气管道的气体必须清除其中的机械杂质； ②水露点应比输气管道中气体可能达到的最低环境温
度低5℃； ③烃露点应低于或等于输气管道中气体可能达到的最
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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)和二异丙醇胺(DIPA)等。
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3、吸收-解吸系统 吸收-解吸系包括吸收和再生两部分。吸收和再生分
别在两个气液传质的塔器（填料塔或板式塔）内进行。 在吸收部分，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。
在再生部分，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。
低环境温度； ④气体中的硫化氢含量不大于20mg/m3。
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对于民用燃料必须达到很严格的商品天然气质量要求:为 防止天然气管输系统的腐蚀和保障居民健康，我国于2001年7月1 日开始实施的“天然气”国家标准 GB 17820-1999 规定：
作为民用燃料的一级天然气H2S含量不大于6 mg/m3，总硫 含量不大于100mg/m3；二级天然气H2S含量不大于20mg/m3，总硫含 量不大于200 mg/m3。
我国还制定了“汽车用压缩天然气”国家标准GB 180472000，规定：
H2S含量不大于15mg/m3，总硫含量不大于200mg/m3，CO2含量 不大于3%，氧含量不大于0.5%，水露点不大于-13℃，高位发热量 大于31.4MJ/m3，并应有特殊气味以保证安全。
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第一节 脱酸气方法
一、脱酸气方法 二、吸收与解吸
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一、脱酸气方法
按操作特点、脱酸原理，多种脱酸工艺可分类为：间歇 法、化学吸收法、物理吸收法、混合溶剂吸收法、直接氧化法和 膜分离法。 1、间歇法
特点：脱酸设备只能批量生产，不能连续生产。 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，而 且吸附过程可逆。比如用分子筛脱除酸气。
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第二节 化学吸收法
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
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一、醇胺与酸气的反应
1、醇胺的分子结构
可见，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。
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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。
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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。 4、混合溶剂吸收法
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是：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Fra Baidu bibliotek压使溶液汽化，从而分出被吸收的溶质。
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，溶实液用温文档度必将升高。
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。
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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。 适用于从天然气内分出大量CO2的场合。
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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。
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2、醇胺与酸气的主要化学反应
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。
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二、醇胺法脱酸气原理流程