天然气净化工艺

低温分离法
化学 物理 类 生 化 类
化学物理溶 剂法
醇胺 与物理溶剂组 合溶液
生化法
含有 可促进溶液脱 硫或 溶液再生的细 菌的溶液
低温分离法
化学 物理 类 生 化 类
化学物理溶 剂法
醇胺 与物理溶剂组 合溶液
生化法
含有 可促进溶液脱 硫或 溶液再生的细 菌的溶液
醇胺法化学基础

MEA含有-NH2为伯胺，DIPA为仲胺，MDEA为叔胺作为有机碱，醇胺所 具有的碱性与酸发生反应，具体如下： 此反应的实质是醇胺
2RNH2(R2NH，R3N)+H2S=(RNH3)2S[(R2NH2)2S，R与H2S离解产生的质 3NH2)2S] 子发生反应。 伯胺与仲胺和CO2反应
K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3 K2CO3+H2S=KHS+KHCO3
H2S在碱性溶液中 被络合铁盐催化 氧化成元素硫， 被还原的催化剂 用空气再生，
直 接 转 化 法
流程简单,投资较低 基本不脱除CO2 能耗结构不同 环保方面 对气质变化适应性 操作问题较多
工 艺 特 点


2R2NH2(R3NH)+CO2=RNHCOONH3R(R2NCOONH2R) 2R2NH2(R3NH)+CO2+H2O=(RNH3)2CO3[(R2NH2)2CO3]
前一个反应生成氨基甲酸盐是主要反应，后一个生成碳酸盐是次要反应。 叔胺基由于=N上没有活泼的H，故不能生成氨基甲酸盐，只能生成碳酸盐。 此反应为可逆过程，在低温高压下向右进行，在高温低压下反应向左进行，这就 是烷醇胺被选择成为主要的脱硫溶剂的化学基础。
类别
脱硫脱碳物料
工作原理
主要特点
适应性
化 学 类
胺法
各种醇胺溶液
Байду номын сангаас
胺液具碱性,可在常温下与H2S及CO2反 应,然后升温降压再生,放出所吸收的酸 气溶液循环使用.
净化度高,既可以完全脱除H2S和 CO2，也可选择脱除H2S，烃吸收 少，脱有机硫效率不高,工业经验 十分丰富.
对天然气组分有广泛的适 用性
酸性气体吸收等温线
酸性气体吸收—解析等温线
降低吸收溶液的表面张力。同时也是缓蚀剂。环丁砜的比热容小
，热交换负荷较低。 环丁砜对烷醇胺的分解有抑制作用。此法不仅能净化H2S和CO2，
而且还能脱除有机硫化物。
因而溶液循环量及蒸汽消耗小。 环丁砜有吸收重烃，尤其是芳烃的倾向。溶剂价格
较贵。
最初是用碳酸钾水溶液在常温下吸收CO2，吸收速度很慢，后改为在较高温 度 （105～130℃）下进行吸收，发展为热碳酸钾法或热钾碱法。 后来在碳酸钾溶液中添加某些活化剂，可大大加速吸收CO 2速度，加入某些 缓蚀剂的方法可降低设备的腐蚀，由此热钾碱法发展成为改良热钾碱法。
净化工艺
类别
脱硫脱碳物料
工作原理
主要特点
适应性
化 学 类
胺法
各种醇胺溶液
胺液具碱性,可在常温下与H2S及CO2反 应,然后升温降压再生,放出所吸收的酸 气溶液循环使用.
净化度高,既可以完全脱除H2S和 CO2，也可选择脱除H2S，烃吸收 少，脱有机硫效率不高,工业经验 十分丰富.
对天然气组分有广泛的适 用性
热钾碱法
加有活化剂的K2CO3 溶液 含有氧载体的溶液
直接转换法
非再生性方 法
可与H2S发生反应的 固体或液体物料
H2S 和 CO2 有 高 溶 解 度而 烃溶解度低的 有机溶剂
物 理 类
物理溶剂法
分子筛法
膜分离法
以热钾碱液在较高的温度下吸收酸气，在较高温度下吸收净化度不如胺 宜用于合成气脱除CO2 然后降压再生放出酸气，碱液循环使 法，能耗较胺法低。 用 以中性或微碱性溶液吸收H2S，其中的 H2S净化度高，将脱硫和硫回收 适于低H2S含量的天然气脱 氧载体可将其转化为元素硫，以空气 联为一体，一般不脱除CO2 溶液 硫，也可用于处理贫的硫 再生溶液后循环使用。 循环量大，再生能耗低，有废液 化氢酸液。 处理问题。 使用氧化铁，锌盐等液体、固体或浆 脱除H2S但不脱C02 ，投资费用低，适用于天然气潜流量很低 液与H2S反应而将其脱除，反应产物废 有废料处理问题。 的工况 弃。 利用H2S及CO2 在溶剂中大的高溶解度 达到H2S高净化度较困难，溶液 适用于天然气中酸气分压 和烃的低溶解度而脱除酸气，通过降 负荷与酸气分压成正比，能耗低，高，烃含量高的工况。 压闪蒸等措施析出酸气而再生，溶液 有烃损失问题，溶液较贵。 循环使用 利用分子筛吸附H2S及有机硫，然后升 有很高的净化度，对有机硫特别 适用于已脱除H2S的天然气 温使之解吸，分子筛床层切换使用 是硫醇的脱除能力好，可同时脱 进一步脱除硫醇 水，再生气硫含量不均匀较难处 理。 利用酸气和烃类渗透通过薄膜性能的 难于达到高的净化程度，流程十 CO2驱油后的伴生气处理 差异而脱除酸气，特别是CO2 分简单，能耗低但有烃损失问题。 通过天然气的低温分馏而除去CO2 及 H2S等添加剂用于防止固体CO2 生成， 并解决C2—CO2共沸的问题。 在较高酸气分压下，溶液除化学性吸 收酸气外，还有较高的酸气溶液度， 降压升温使酸气解析，溶液循环再用 溶液吸收H2S后，其中的细菌或将H2S 转化为元素硫或促进溶液的再生，溶 液循环使用。 能耗高，但可将NGL回收和酸气 分离融为一体，出多种产品。 净化度高，具有高的脱有机硫效 率，在高H2S分压下能耗显著低 于胺，酸气烃含量高于胺法，溶 液价格较贵。 与直接转化法相比没有有机物的 化学降解问题。不脱除CO2 ，需 供营养料给细菌。 系为CO2驱油后的伴生气处 理而开发的工艺 适用于天然气中有机硫需 要脱除的工况，高酸气分 压更有利，但重烃含量高 时不宜用。 尚待进一步发展，适用于 低H2S含量的天然气脱硫
一乙醇胺法
是烷基 醇胺类中 碱性最强 的
相对分子 质量最小
热降解少
与 COS、 CS2.HCN 及O2生成 难以再生 的稳定 化合物
胺法装置工艺图
胺法装置工艺图
环丁砜溶液法
基本原理 H2S、CO2等酸性气体能通过物理作用溶解于环丁砜溶液中，化学吸收同上。环丁砜溶液 吸收酸性气体的平衡曲线如图所示。
热钾碱法
加有活化剂的K2CO3 溶液 含有氧载体的溶液
直接转换法
非再生性方 法
可与H2S发生反应的 固体或液体物料
H2S 和 CO2 有 高 溶 解 度而 烃溶解度低的 有机溶剂
物 理 类
物理溶剂法
分子筛法
膜分离法
以热钾碱液在较高的温度下吸收酸气，在较高温度下吸收净化度不如胺 宜用于合成气脱除CO2 然后降压再生放出酸气，碱液循环使 法，能耗较胺法低。 用 以中性或微碱性溶液吸收H2S，其中的 H2S净化度高，将脱硫和硫回收 适于低H2S含量的天然气脱 氧载体可将其转化为元素硫，以空气 联为一体，一般不脱除CO2 溶液 硫，也可用于处理贫的硫 再生溶液后循环使用。 循环量大，再生能耗低，有废液 化氢酸液。 处理问题。 使用氧化铁，锌盐等液体、固体或浆 脱除H2S但不脱C02 ，投资费用低，适用于天然气潜流量很低 液与H2S反应而将其脱除，反应产物废 有废料处理问题。 的工况 弃。 利用H2S及CO2 在溶剂中大的高溶解度 达到H2S高净化度较困难，溶液 适用于天然气中酸气分压 和烃的低溶解度而脱除酸气，通过降 负荷与酸气分压成正比，能耗低，高，烃含量高的工况。 压闪蒸等措施析出酸气而再生，溶液 有烃损失问题，溶液较贵。 循环使用 利用分子筛吸附H2S及有机硫，然后升 有很高的净化度，对有机硫特别 适用于已脱除H2S的天然气 温使之解吸，分子筛床层切换使用 是硫醇的脱除能力好，可同时脱 进一步脱除硫醇 水，再生气硫含量不均匀较难处 理。 利用酸气和烃类渗透通过薄膜性能的 难于达到高的净化程度，流程十 CO2驱油后的伴生气处理 差异而脱除酸气，特别是CO2 分简单，能耗低但有烃损失问题。 通过天然气的低温分馏而除去CO2 及 H2S等添加剂用于防止固体CO2 生成， 并解决C2—CO2共沸的问题。 在较高酸气分压下，溶液除化学性吸 收酸气外，还有较高的酸气溶液度， 降压升温使酸气解析，溶液循环再用 溶液吸收H2S后，其中的细菌或将H2S 转化为元素硫或促进溶液的再生，溶 液循环使用。 能耗高，但可将NGL回收和酸气 分离融为一体，出多种产品。 净化度高，具有高的脱有机硫效 率，在高H2S分压下能耗显著低 于胺，酸气烃含量高于胺法，溶 液价格较贵。 与直接转化法相比没有有机物的 化学降解问题。不脱除CO2 ，需 供营养料给细菌。 系为CO2驱油后的伴生气处 理而开发的工艺 适用于天然气中有机硫需 要脱除的工况，高酸气分 压更有利，但重烃含量高 时不宜用。 尚待进一步发展，适用于 低H2S含量的天然气脱硫