天然气脱酸性气体教学内容.ppt

天然气脱酸性气体天然气脱酸性气体天然气脱酸性气体第一节第一节 脱酸气方法脱酸气方法第二节第二节 化学吸收法化学吸收法第三节第三节 其他脱酸气方法其他脱酸气方法第四节第四节 脱酸方法选择脱酸方法选择一、脱酸气方法一、脱酸气方法 按按操操作作特特点点、脱脱酸酸原原理理，多多种种脱脱酸酸工工艺艺可可分分类类为为：间间歇歇法法、化化学学吸吸收收法法、物物理理吸吸收收法法、混混合合溶溶剂剂吸吸收收法法、直直接接氧氧化化法法和和膜膜分分离法。离法。1、间歇法、间歇法 特点：脱酸设备只能批量生产，不能连续生产。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：按脱酸气原理可分为：（1）化学反应法：有明显的）化学反应法：有明显的化学反应化学反应，与酸气的反应物不能再，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。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。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）物理吸附法：没有明显的化学反应，只是单纯的吸附吸附，而，而且吸附过程可逆。比如用分子筛脱除酸气。且吸附过程可逆。比如用分子筛脱除酸气。2 2、化学吸收法、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在一个塔器内以弱碱性溶液作为吸收剂与酸气反应反应，生成某，生成某种化合物。在另一塔器内，改变工艺条件种化合物。在另一塔器内，改变工艺条件(加热、降压、汽提等加热、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。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，有一乙醇胺醇胺(MEA)、二乙醇胺、二乙醇胺(DEA)、二甘醇胺、二甘醇胺(DGA)、甲基二乙醇胺、甲基二乙醇胺(MDEA)和二异丙醇胺和二异丙醇胺(DIPA)等。等。3 3、物理吸收法、物理吸收法 以有机化合物作为溶剂，在高压、低温下使酸气组分以有机化合物作为溶剂，在高压、低温下使酸气组分溶解溶解于溶于溶剂内。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。气脱水的场合。如冷甲醇法。4 4、混合溶剂吸收法、混合溶剂吸收法 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。吸收和化学吸收剂作用。如：砜胺法。5 5、直接氧化法、直接氧化法 对对H H2 2S S直接直接氧化氧化使其转化成元素硫，如：使其转化成元素硫，如：Claus(Claus(克劳斯克劳斯)法。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量小、酸气浓度很高的原料气 。6、膜分离法、膜分离法 是利用气体中各组分通过薄膜是利用气体中各组分通过薄膜渗透渗透性能的区别，将某种气体组性能的区别，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从天然气内分出大量CO2的场合。的场合。1、吸收、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，这一过程称为吸收吸收。易溶解的气体组分称为易溶解的气体组分称为溶质溶质，溶剂称，溶剂称吸收剂吸收剂。根据是否有明显的化学反应，吸收又分为两类：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）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。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。）化学吸收：吸收过程中存在明显的化学反应，产生新的物质。二、吸收与解吸二、吸收与解吸 吸收特性：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，称为吸收平衡吸收平衡。此时，溶剂中溶质浓度达到最大值。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，简称溶解度溶解度。影响溶解度大小的因素有：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；）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；）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。）物系组成：一定温度下，溶解度仅和物系组成有关。另外吸收还具有另外吸收还具有选择吸收性和吸收热效应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。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。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。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。因而，随吸收过程的进行，溶液温度必将升高。2、解吸、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。吸是吸收的逆过程。影响解吸的因素主要是：影响解吸的因素主要是：（1）温度：温度越高越有利于解吸；）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。）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惰性气或水蒸汽蒸汽与富含溶质的溶液接触，与富含溶质的溶液接触，或加热或减压或既加热又减压或加热或减压或既加热又减压使溶使溶液汽化，从而分出被吸收的溶质。液汽化，从而分出被吸收的溶质。3 3、吸收、吸收-解吸系统解吸系统 吸收吸收-解吸系包括吸收和再生两部分。吸收和再生分别在两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。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收能力。富含溶质的吸收剂溶液称为富液富液。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剂原有的吸收能力，再生后、恢复吸收能力的溶液称为贫液贫液。第二节第二节 化学吸收法化学吸收法一、醇胺与酸气的反应一、醇胺与酸气的反应 二、醇胺法脱酸气原理流程二、醇胺法脱酸气原理流程 三、常用吸收剂三、常用吸收剂四、胺法及其改进工艺四、胺法及其改进工艺五、主要设备五、主要设备 六、操作六、操作一、醇胺与酸气的反应一、醇胺与酸气的反应 可见，在醇胺分子结构内有可见，在醇胺分子结构内有一个胺基和至少一个羟基一个胺基和至少一个羟基。羟基可。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。进对酸性组分的吸收。1、醇胺的分子结构醇胺的分子结构 均为可逆反应。在低温下，反应向右进行，醇胺溶液吸收均为可逆反应。在低温下，反应向右进行，醇胺溶液吸收H2S和和CO2酸气，酸气，生成胺盐并放出热量生成胺盐并放出热量；在较高温度下，反应向左进行，溶液；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。内的胺盐分解，放出酸气，溶液得到再生。2、醇胺与酸气的主要化学反应、醇胺与酸气的主要化学反应二、醇胺法脱酸气原理流程二、醇胺法脱酸气原理流程1一入口涤气器；一入口涤气器；2一吸收塔；一吸收塔；3一一“甜气甜气”出口分离器；出口分离器；4一循环泵；一循环泵；5一贫胺冷却器；一贫胺冷却器；6一闪一闪蒸罐；蒸罐；7一除固过滤器；一除固过滤器；8一碳粒过滤器；一碳粒过滤器；9-增压泵；增压泵；10-缓冲罐；缓冲罐；1 1一贫富胺液换热器；一贫富胺液换热器；12一再生塔；一再生塔；13一回流冷凝器；一回流冷凝器；14一回流泵；一回流泵；15一重沸器；一重沸器；16一回流罐一回流罐回收装置生产硫磺或送至火炬灼烧回收装置生产硫磺或送至火炬灼烧 固液杂质固液杂质 分离出气体中可分离出气体中可能携带的胺液能携带的胺液 醇胺溶液吸收并醇胺溶液吸收并和酸气发生化学和酸气发生化学反应形成胺盐反应形成胺盐 高温水蒸汽高温水蒸汽 液态水液态水高温使胺盐分解放出酸气溶液得到再生高温使胺盐分解放出酸气溶液得到再生1、基本工艺流程、基本工艺流程3755768888105546213%2、胺液分流流程、胺液分流流程 在原料气酸气分压相当高的情况下，将再生塔出来的半贫液抽在原料气酸气分压相当高的情况下，将再生塔出来的半贫液抽出大部分送至吸收塔中部入塔，而经过重沸器进一步汽提了的贫出大部分送至吸收塔中部入塔，而经过重沸器进一步汽提了的贫液则送至吸收塔顶入塔保证净化气的质量。液则送至吸收塔顶入塔保证净化气的质量。贫液与半贫液分流流程贫液与半贫液分流流程3、几个吸收塔富液共用一个换热再生系统的流程、几个吸收塔富液共用一个换热再生系统的流程 在某些情况下，天然气净化厂内几个吸收塔的富液可以在某些情况下，天然气净化厂内几个吸收塔的富液可以合并至一套换热再生系统处理，习惯上简称合并至一套换热再生系统处理，习惯上简称“多合一多合一”流程。流程。“多合一多合一”流程的优点：流程的优点：节省投资，降低运行管理费用，减少装置检修费用，缩短检节省投资，降低运行管理费用，减少装置检修费用，缩短检修时间；修时间；使得装置能耗下降；使得装置能耗下降；工厂增减处理量的操作变得非常简单。工厂增减处理量的操作变得非常简单。三、常用吸收剂三、常用吸收剂 天然气脱酸气工艺中常用的吸收剂有两大类：天然气脱酸气工艺中常用的吸收剂有两大类：（1）醇胺类：主要有一乙醇胺、二乙醇胺、二甘醇胺、二异丙醇胺）醇胺类：主要有一乙醇胺、二乙醇胺、二甘醇胺、二异丙醇胺和甲基二乙醇胺和甲基二乙醇胺；（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。）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。一乙醇胺一乙醇胺(MEA)(MEA)的的特点：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）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，能够快、酸气负荷最高，能够迅速吸收迅速吸收天然气中的酸性气体，易于降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；溶液较少；（2）蒸气压高，挥发性强，溶剂的）蒸气压高，挥发性强，溶剂的蒸发损失大蒸发损失大；（3）腐蚀性强，溶液浓度低（）腐蚀性强，溶液浓度低（15 20%），特殊部位需要使用特殊），特殊部位需要使用特殊钢材；钢材；（4）化学稳定性较好化学稳定性较好，在没有其他化学剂参与时，常沸点以下温度，在没有其他化学剂参与时，常沸点以下温度范围内不会发生降解和分解；范围内不会发生降解和分解；（5）易氧化变质易氧化变质，因此储罐和缓冲罐应有甜气或氮气为覆盖气体；，因此储罐和缓冲罐应有甜气或氮气为覆盖气体；（6）对）对H2S和和CO2的的吸收无选择性吸收无选择性，并且可以得到很高的净化度；，并且可以得到很高的净化度；（7）与羰基硫）与羰基硫(COS)和二硫化碳和二硫化碳(CS2)发生发生不可逆不可逆化学反应，需要配化学反应，需要配置复活釜。置复活釜。1、一乙醇胺一乙醇胺(MEA)(MEA)二乙醇胺二乙醇胺(DEA)(DEA)的特点：的特点：（1 1）蒸气压低，挥发性弱，溶剂的）蒸气压低，挥发性弱，溶剂的蒸发损失小蒸发损失小；（2 2）碱性弱，与酸气化学键的）碱性弱，与酸气化学键的结合力弱结合力弱，所需再生热小；，所需再生热小；（3 3）腐蚀性较弱，溶液浓度较高（）腐蚀性较弱，溶液浓度较高（DEADEA水溶液的质量分数比一乙醇水溶液的质量分数比一乙醇胺胺(MEA)(MEA)高），溶液的高），溶液的循环量较小循环量较小，再生所需的热负荷较低；，再生所需的热负荷较低；（4 4）对）对H H2 2S S和和COCO2 2的的吸收无选择性吸收无选择性，同时也吸收羰基硫，同时也吸收羰基硫(COS)(COS)和二硫化和二硫化碳碳(CS(CS2 2)，而且，而且与与COSCOS、CSCS2 2生成的化合物能再生生成的化合物能再生，因而不需要设，因而不需要设置复活釜。置复活釜。2 2、二乙醇胺、二乙醇胺(DEA)(DEA)二甘醇胺二甘醇胺(DGA)的特点：的特点：（1）蒸气压低，挥发性弱，溶剂的）蒸气压低，挥发性弱，溶剂的蒸发损失小蒸发损失小；（2）H2S净化程度高，即使贫液温度高达净化程度高，即使贫液温度高达54也可保证也可保证H2S净化净化度，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；干旱地区；（3）腐蚀性略低于）腐蚀性略低于MEA，二甘醇胺（，二甘醇胺（DGA）水溶液的质量分数比）水溶液的质量分数比一乙醇胺（一乙醇胺（MEA）高，溶液的）高，溶液的循环量较小循环量较小，再生所需的热负荷，再生所需的热负荷较低；较低；（4）对）对H2S和和CO2的的吸收无选择性吸收无选择性，同时也吸收羰基硫，同时也吸收羰基硫(COS)和二和二硫化碳硫化碳(CS2)并与之发生并与之发生不可逆不可逆化学反应。化学反应。（5）凝固点低凝固点低（-12.5），适宜在高寒地区使用。），适宜在高寒地区使用。3、二甘醇胺、二甘醇胺(DGA)对酸气的活性和化学反应与对酸气的活性和化学反应与一乙醇胺（一乙醇胺（MEA）类似。）类似。二异丙醇胺二异丙醇胺(DIPA)特点：特点：（1）蒸气压低，挥发性弱，溶剂的）蒸气压低，挥发性弱，溶剂的蒸发损失小蒸发损失小；（2）腐蚀性弱，溶液浓度高，溶液的）腐蚀性弱，溶液浓度高，溶液的循环量小循环量小，再生所需的热负荷，再生所需的热负荷低；低；（3）低压下能）低压下能选择性选择性地脱除地脱除H2S，但随着压力提高选择性下降，在，但随着压力提高选择性下降，在较高压力下能同时脱除较高压力下能同时脱除H2S和和CO2；（4）二异丙醇胺（）二异丙醇胺（DIPA）能脱除羰基硫）能脱除羰基硫(COS)，而且，而且易再生易再生。4、二异丙醇胺、二异丙醇胺(DIPA)相应的工艺过程称相应的工艺过程称ADIP，ADIP工艺也用于工艺也用于LPG脱除脱除H2S和和COS。在欧洲多用于处理练厂气。在欧洲多用于处理练厂气。甲基二乙醇胺甲基二乙醇胺(MDEA)的特点：的特点：（1）蒸气压低，挥发性弱，溶剂的）蒸气压低，挥发性弱，溶剂的蒸发损失小蒸发损失小；（2）甲基二乙醇胺（）甲基二乙醇胺（MDEA）比热低比热低，所需再生热小；，所需再生热小；（3）腐蚀性低，溶液浓度高，）腐蚀性低，溶液浓度高，循环量小循环量小，再生所需的热负荷低；，再生所需的热负荷低；（4）具有）具有吸收选择性吸收选择性，对，对H2S的吸收能力比的吸收能力比CO2高高；（5）凝固点低凝固点低（-14.6），适宜在高寒地区使用。），适宜在高寒地区使用。5、甲基二乙醇胺、甲基二乙醇胺(MDEA)6、热碳酸钾、热碳酸钾 碳酸钾碳酸钾(K2CO3)与酸气的化学反应与酸气的化学反应 酸气分压高时反应向右进行酸气分压高时反应向右进行吸收反应。吸收反应。酸气分压低时反应向左进行酸气分压低时反应向左进行再生反应。再生反应。碳酸钾也能与碳酸钾也能与COS和和CS2进行由分压控制的可逆化学反应。进行由分压控制的可逆化学反应。由于吸收系统常在由于吸收系统常在110下工作，故得名下工作，故得名“热碳酸钾法热碳酸钾法”。适用适用于气体压力超过于气体压力超过2.1 MPa，酸气含量为，酸气含量为58的酸性天然气。的酸性天然气。热碳酸钾的特点：热碳酸钾的特点：（1）除酸气组分外，其他组分在溶液内的）除酸气组分外，其他组分在溶液内的溶解度溶解度极少，可忽略有用气体极少，可忽略有用气体组分的损失；组分的损失；（2）碳酸钾与）碳酸钾与H2S、CO2的的反应热反应热仅为胺法的一半左右，再生热小；仅为胺法的一半左右，再生热小；（3）存在存在CO2时才能脱时才能脱H2S，适用于，适用于CO2/H2S高的酸性天然气，可脱除高的酸性天然气，可脱除COS和和CS2；（4）要求碳酸钾溶液质量分数小于）要求碳酸钾溶液质量分数小于35，否则将产生，否则将产生重碳酸盐类沉淀重碳酸盐类沉淀；（5）溶液内含有固体悬浮物和重烃时会产生）溶液内含有固体悬浮物和重烃时会产生发泡和溶剂损失发泡和溶剂损失；（6）溶液有）溶液有极强的腐蚀性极强的腐蚀性，需要向系统注入防腐剂。，需要向系统注入防腐剂。吸收吸收H2S的碳酸钾溶液再生需要足够的碳酸氢钾，的碳酸钾溶液再生需要足够的碳酸氢钾，存在足够的存在足够的CO2是第二个反映逆向进行的条件。是第二个反映逆向进行的条件。常规热碳酸钾流程常规热碳酸钾流程采用常规热碳酸钾流程可使净化气中采用常规热碳酸钾流程可使净化气中COCO2 2浓度达到浓度达到0.5%0.5%0.6%0.6%。110 118 2035 贫液分流热碳酸钾流程贫液分流热碳酸钾流程 当要求净化气当要求净化气CO2浓度达到浓度达到0.10.2时，可采用贫液分流，分时，可采用贫液分流，分出约出约1/3的贫液冷至的贫液冷至30送至吸收塔顶，从而降低了出塔气体的送至吸收塔顶，从而降低了出塔气体的CO2浓度。浓度。贫液与半贫液分流热碳酸钾流程贫液与半贫液分流热碳酸钾流程 对于处理对于处理CO2浓度高达浓度高达2040的进料气，可采用贫液与半贫液分的进料气，可采用贫液与半贫液分流流程。从再生塔中部取出占总量流流程。从再生塔中部取出占总量3/4左右的半贫液送至吸收塔中部，而左右的半贫液送至吸收塔中部，而余下的余下的1/4获得更好再生的贫液送人吸收塔顶。获得更好再生的贫液送人吸收塔顶。为了获得更高的净化度，为了获得更高的净化度，此股贫液也可进一步冷却后入塔此股贫液也可进一步冷却后入塔。3/41/4四、胺法及其改进工艺四、胺法及其改进工艺 胺法分胺法分常规胺法常规胺法和和选择性胺法。选择性胺法。常规胺法是指可基本上常规胺法是指可基本上同时同时脱除脱除H2S及及CO2的胺法。目前常的胺法。目前常规胺法所使用的醇胺包括一乙醇胺规胺法所使用的醇胺包括一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺、二乙醇胺(DEA)及二甘醇及二甘醇胺胺(DGA)。选择性胺法是指在气体中同时存在选择性胺法是指在气体中同时存在H2S与与CO2的条件下，几乎完的条件下，几乎完全脱除全脱除H2S而仅吸收部分而仅吸收部分CO2的胺法。具有选择脱硫能力的甲基二乙的胺法。具有选择脱硫能力的甲基二乙醇胺醇胺(MDEA)得到了广泛应用，并取得了良好的经济效益。二异丙醇得到了广泛应用，并取得了良好的经济效益。二异丙醇胺（胺（DIPA）在低压下也有显著的选择脱除）在低压下也有显著的选择脱除H2S的能力。的能力。开发选择性胺法的原动力是获得适合克劳斯工艺处理的酸气。开发选择性胺法的原动力是获得适合克劳斯工艺处理的酸气。选择性胺法的应用领域包括选择性脱除选择性胺法的应用领域包括选择性脱除H2S以及酸气以及酸气H2S提浓。提浓。1、MDEA配方溶液配方溶液 MDEA配方溶液是一种高效气体脱硫脱碳溶液。配方溶液是一种高效气体脱硫脱碳溶液。MDEA配方溶液是以甲基二乙醇胺（配方溶液是以甲基二乙醇胺（MDEA）为主剂，在溶）为主剂，在溶液中加入改善其某些性能的化学剂，或增加或抑制液中加入改善其某些性能的化学剂，或增加或抑制MDEA 吸收吸收CO2的性能。的性能。有的配方溶液可以比甲基二乙醇胺（有的配方溶液可以比甲基二乙醇胺（MDEA）具有）具有更高的脱硫选择性，有的配方溶液也可以比其他醇胺溶液具有更更高的脱硫选择性，有的配方溶液也可以比其他醇胺溶液具有更好的脱除好的脱除CO2效果。效果。MDEA配方溶液某些化学剂带来了一些负面影响：配方溶液某些化学剂带来了一些负面影响：降低了胺液有效浓度，使可操作的气液比下降；降低了胺液有效浓度，使可操作的气液比下降；使溶液的腐蚀性增强。使溶液的腐蚀性增强。2、活化、活化MDEA溶液溶液 活化活化MDEA 溶液是在溶液中加入提高其吸收溶液是在溶液中加入提高其吸收CO2 速率的速率的活化剂，主要用于：活化剂，主要用于：从只含从只含CO2的气体混合物中大量脱除的气体混合物中大量脱除CO2；从含少量从含少量H2S且且CO2/H2S比高的气体混合物中大量或深度脱除比高的气体混合物中大量或深度脱除CO2，也可兼脱一定量的，也可兼脱一定量的H2S；3、混合胺溶液、混合胺溶液 混合胺溶液是在混合胺溶液是在MDEA溶液中加入其他伯胺或仲胺（有时还添加其溶液中加入其他伯胺或仲胺（有时还添加其它活性组分）。混合胺溶液的特点：它活性组分）。混合胺溶液的特点：对对CO2的吸收率的吸收率20%，低于采用，低于采用MDEA 溶液溶液10%以上；而对以上；而对H2S的选的选择性显著提高，对择性显著提高，对H2S的脱除率大于的脱除率大于99.99%。大大提高酸气中。大大提高酸气中H2S的的含量（可高达含量（可高达45%(V)，高出采用，高出采用MDEA 溶液约溶液约5个百分点），减少克劳个百分点），减少克劳斯回收装置设备及管线的尺寸，降低硫回收装置的投资成本。斯回收装置设备及管线的尺寸，降低硫回收装置的投资成本。相同相同条件下，达到相同条件下，达到相同H2S净化度，比采用净化度，比采用MDEA 溶液胺液循环量降低溶液胺液循环量降低10%20%，有利于发挥装置处理能力，降低能耗。，有利于发挥装置处理能力，降低能耗。可见，混合胺溶液的可见，混合胺溶液的H2S选择性、溶剂消耗、能消、投资运行成本选择性、溶剂消耗、能消、投资运行成本等指标都优于等指标都优于MDEA溶剂。并且克服了溶剂。并且克服了MDEA 溶液单独使用时的缺点，溶液单独使用时的缺点，在使用过程中亦未发现腐蚀和发泡现象，可满足各种气质条件和不同净在使用过程中亦未发现腐蚀和发泡现象，可满足各种气质条件和不同净化度的要求，因此具有很大的应用推广价值。化度的要求，因此具有很大的应用推广价值。混合胺溶液适用于原料气中混合胺溶液适用于原料气中CO2/H2S 比值较大、酸气中比值较大、酸气中H2S含量较含量较高的情况。高的情况。A1.一段吸收塔一段吸收塔 A2.二段吸收塔二段吸收塔 S1.一段汽提塔一段汽提塔 S2.二段汽提塔二段汽提塔 S3.直接换热区直接换热区 S4.酸水汽提塔酸水汽提塔 P1.一段泵一段泵 P2.二段泵二段泵 EX1.主换热器主换热器 EX2.溶剂冷却器溶剂冷却器(一段一段)EX3.溶剂冷却器溶剂冷却器(二段二段)EX4.初级冷凝器初级冷凝器 EX5.中间重沸器中间重沸器 EX6.塔底重沸器塔底重沸器 4 4、改进的胺液分流工艺、改进的胺液分流工艺 酸水酸水酸气酸气水返回重沸器水返回重沸器中间重沸器中间重沸器 再生塔塔顶酸气经冷凝器冷凝再生塔塔顶酸气经冷凝器冷凝,冷凝液返回再生塔上部进行部分汽提冷凝液返回再生塔上部进行部分汽提,然后进入酸水汽提塔，以获得然后进入酸水汽提塔，以获得H2S 浓度极低的冷凝水浓度极低的冷凝水,最后返回到再生塔最后返回到再生塔塔底重沸器。再生塔塔底重沸器。再生塔中间重沸器中间重沸器用于调整半贫液浓度用于调整半贫液浓度,使其与再生塔塔底使其与再生塔塔底贫液浓度保持一致。该工艺由于仅仅一小部分溶剂（一般为不到贫液浓度保持一致。该工艺由于仅仅一小部分溶剂（一般为不到20%）进）进行完全再生行完全再生,因而该工艺能耗极低。因而该工艺能耗极低。五、主要设备五、主要设备 1、吸收塔、吸收塔 用吸收剂从天然气内分出酸性气体的塔器称用吸收剂从天然气内分出酸性气体的塔器称吸收塔吸收塔或接触塔。或接触塔。1）类型）类型 吸收塔分吸收塔分填料塔填料塔和和板式塔板式塔两类。填料塔属微分接触逆流操作，其两类。填料塔属微分接触逆流操作，其中填料为气液接触的基本构件。板式塔属于逐级接触操作，塔板为气中填料为气液接触的基本构件。板式塔属于逐级接触操作，塔板为气液接触的基本构件。胺法工艺常需要考虑溶液的发泡问题。板式塔中液接触的基本构件。胺法工艺常需要考虑溶液的发泡问题。板式塔中气流从溶液中鼓泡通过，较易导致发泡；但由于有适当的板间距，泡气流从溶液中鼓泡通过，较易导致发泡；但由于有适当的板间距，泡沫不易连接。而填料塔内溶液在填料表面呈连续相，一旦发泡较难控沫不易连接。而填料塔内溶液在填料表面呈连续相，一旦发泡较难控制。制。气体处理量较小的吸收装置常用不锈钢气体处理量较小的吸收装置常用不锈钢填料塔填料塔，塔径超过，塔径超过0.5 米米的装置常用的装置常用浮阀塔浮阀塔（不锈钢塔板）或（不锈钢塔板）或规整式填料塔规整式填料塔（规整填料一般由（规整填料一般由波纹状的金属网或多孔板重叠而成）波纹状的金属网或多孔板重叠而成）。2）结构）结构（1）塔底涤气段：脱除气体内夹带的液固杂质，防止溶剂污染。）塔底涤气段：脱除气体内夹带的液固杂质，防止溶剂污染。（2）塔板：塔板数量应根据酸气负荷和溶液浓度确定，常见为）塔板：塔板数量应根据酸气负荷和溶液浓度确定，常见为2024块实际塔板，塔板间距约为块实际塔板，塔板间距约为0.6 m。（3）充水塔板：贫液进料塔板上方有）充水塔板：贫液进料塔板上方有25块充水塔板，使脱酸气体通块充水塔板，使脱酸气体通过水层，对气体进行水洗可减少溶液被气体携带出塔的损失，同时过水层，对气体进行水洗可减少溶液被气体携带出塔的损失，同时可减少补充水量。可减少补充水量。（4）塔顶捕雾器：减少甜气对吸收溶液的携带，捕雾器至顶层塔板间）塔顶捕雾器：减少甜气对吸收溶液的携带，捕雾器至顶层塔板间距为距为0.91.2 m。3）塔径）塔径 吸收塔塔径与气体处理量和压力有关，有多种经验估算法。吸收塔塔径与气体处理量和压力有关，有多种经验估算法。（1）按照气体处理量确定塔径）按照气体处理量确定塔径 气体最大空塔速度气体最大空塔速度 气体允许流速气体允许流速 分出液滴的粒径取分出液滴的粒径取150200 m。（2）查图）查图 流量流量塔径塔径 气体体积流量：气体体积流量：m3/d 压力（表压）：压力（表压）：MPa 塔径：塔径：cm流量4）胺液循环量）胺液循环量 吸收塔醇胺溶液的流量与气体处理量和所需脱出的酸气负荷吸收塔醇胺溶液的流量与气体处理量和所需脱出的酸气负荷成正比。成正比。循环量循环量(Lmin)=K 气体处理量气体处理量(106m3d)酸气摩尔分数酸气摩尔分数 5）温度）温度 包括原料气温度、甜气温度包括原料气温度、甜气温度、贫液入塔温度和富液出塔温度。、贫液入塔温度和富液出塔温度。甜气温度比原料气温度高甜气温度比原料气温度高817。贫液入塔温度一般为贫液入塔温度一般为3755。贫液温度应等于或略高于甜气温度，。贫液温度应等于或略高于甜气温度，温差控制在温差控制在06间。间。富液出塔温度比原料气温度高富液出塔温度比原料气温度高1122。6）贫液含酸气量）贫液含酸气量 进吸收塔的贫液含有微量酸气，含酸气的量进吸收塔的贫液含有微量酸气，含酸气的量与醇胺类别有关与醇胺类别有关。伯醇。伯醇胺的残余酸气负荷为胺的残余酸气负荷为0.050.10(molmol)，仲醇胺的残余酸气负荷为，仲醇胺的残余酸气负荷为0.030.05，以甲基二乙醇胺（，以甲基二乙醇胺（MDEA）为基料复配的吸收溶剂的残余）为基料复配的吸收溶剂的残余酸气负荷为酸气负荷为0.005。7）富液的酸气负荷）富液的酸气负荷 出塔富液的酸气负荷常按出塔富液的酸气负荷常按80酸气平衡负荷考虑。酸气平衡负荷考虑。2、闪蒸罐、闪蒸罐1）作用）作用 脱除醇胺富液吸收的烃类（否则这些液烃将进入再生塔干扰胺液脱除醇胺富液吸收的烃类（否则这些液烃将进入再生塔干扰胺液再生，并促使胺液在再生塔内发泡）。溶液吸收烃类的数量与吸收塔再生，并促使胺液在再生塔内发泡）。溶液吸收烃类的数量与吸收塔压力、原料气组成有关。原料气为贫酸气时的经验值约为压力、原料气组成有关。原料气为贫酸气时的经验值约为15 m3m3。2）操作参数）操作参数 低压、高温有利于在闪蒸罐内分出溶液吸收的烃类，因而闪蒸罐低压、高温有利于在闪蒸罐内分出溶液吸收的烃类，因而闪蒸罐的压力宜低于的压力宜低于0.5 MPa，温度应高于，温度应高于60，可以获得较好的脱烃效果。，可以获得较好的脱烃效果。若为气液两相分离，胺溶液在闪蒸罐内的停留时间约为若为气液两相分离，胺溶液在闪蒸罐内的停留时间约为101015 min15 min；若为三相分离，停留时间为若为三相分离，停留时间为202030 min30 min。3 3）烃蒸气的处理）烃蒸气的处理 蒸出烃蒸气的同时会带出少量酸气蒸出烃蒸气的同时会带出少量酸气(H(H2 2S)S)。若闪蒸气用做燃料，需。若闪蒸气用做燃料，需要在闪蒸罐上部安装一个要在闪蒸罐上部安装一个小型填料塔小型填料塔，用贫胺液进行处理，降低气体，用贫胺液进行处理，降低气体内内H H2 2S S含量。含量。3 3、再生塔、再生塔1 1）类型）类型 小直径再生塔常采用小直径再生塔常采用填料塔填料塔；大直径采用；大直径采用板式塔板式塔。2 2）结构）结构 （1 1）塔板：常为）塔板：常为20202424块，塔板间距块，塔板间距0.6m0.6m；（2 2）充水塔板：富液进料塔板上方有）充水塔板：富液进料塔板上方有2 25 5块充水塔板用于降低溶剂块充水塔板用于降低溶剂蒸发损失。蒸发损失。3 3）塔径）塔径 按照气体流量确定塔径，应选取塔顶和塔底气体流量较大者确定按照气体流量确定塔径，应选取塔顶和塔底气体流量较大者确定再生塔塔径。再生塔塔径。塔底气体流量塔底气体流量=重沸器产生的水蒸汽流量。重沸器产生的水蒸汽流量。塔顶气体流量塔顶气体流量=塔顶蒸汽流量塔顶蒸汽流量+酸气流量。酸气流量。塔顶蒸汽流量塔顶蒸汽流量=塔底蒸汽流量塔底蒸汽流量-溶液温度由入塔温度升至重沸器温溶液温度由入塔温度升至重沸器温度所需蒸汽流量度所需蒸汽流量-使酸气汽化所需的蒸汽流量。使酸气汽化所需的蒸汽流量。4 4）操作参数）操作参数 塔压一般为塔压一般为7070130kPa130kPa，塔顶温度一般低于，塔顶温度一般低于107107。4 4、回流罐、回流罐 在回流罐内实现酸气和冷凝水在回流罐内实现酸气和冷凝水的分离，冷凝水作为回流液返回再的分离，冷凝水作为回流液返回再生塔。生塔。水摩尔数与酸气摩尔数之比称水摩尔数与酸气摩尔数之比称为为回流比回流比。回流比大小可根据再生塔塔顶回流比大小可根据再生塔塔顶压力、温度查图确定。压力、温度查图确定。5 5、换热设备、换热设备 在胺液循环系统内主要有四种换热设备：在胺液循环系统内主要有四种换热设备：1 1）重沸器重沸器 重沸器为再生塔提供热量，其热负荷由以下四部分组成：重沸器为再生塔提供热量，其热负荷由以下四部分组成：将将醇胺溶液加热至沸点；醇胺溶液加热至沸点；使再生塔塔顶回流液使再生塔塔顶回流液(水水)汽化；汽化；补充水补充水的热负荷；的热负荷；重沸器和再生塔的热损失。重沸器和再生塔的热损失。重沸器的热负荷需留有重沸器的热负荷需留有1520的安全余量。的安全余量。重沸器热负荷与回流冷凝器负荷、再生塔塔板数有关重沸器热负荷与回流冷凝器负荷、再生塔塔板数有关。重沸器。重沸器热负荷愈大，塔顶回流冷凝器的负荷愈高，回流量愈大，但可用较热负荷愈大，塔顶回流冷凝器的负荷愈高，回流量愈大，但可用较少板数的再生塔。反之，重沸器热负荷小，回流量小，塔顶回流冷少板数的再生塔。反之，重沸器热负荷小，回流量小，塔顶回流冷凝器的负荷愈低，而塔板数和塔高需要增加。凝器的负荷愈低，而塔板数和塔高需要增加。小型再生系统的重沸器采用直燃式加热炉，大型再生系统可用小型再生系统的重沸器采用直燃式加热炉，大型再生系统可用水蒸汽或热油为热媒。水蒸汽或热油为热媒。2）回流冷凝器）回流冷凝器 再生塔塔顶的回流冷凝器的负荷是再生塔塔顶的回流冷凝器的负荷是冷却塔顶气并把水蒸汽凝冷却塔顶气并把水蒸汽凝析为水析为水。冷却器的入口温度不宜超过冷却器的入口温度不宜超过107，出口温度为，出口温度为5462。再生塔顶的回流冷凝器常为强制通风空冷式翅片管换热器。再生塔顶的回流冷凝器常为强制通风空冷式翅片管换热器。3）贫富胺液换热器）贫富胺液换热器 换热器的作用是预热富液减少重沸器负荷，同时回收贫液显换热器的作用是预热富液减少重沸器负荷，同时回收贫液显热减少贫液冷却器负荷。热减少贫液冷却器负荷。换热器常用管壳式换热器，腐蚀性强的富液走管程。为减小换热器常用管壳式换热器，腐蚀性强的富液走管程。为减小腐蚀，控制富液流速在腐蚀，控制富液流速在0.61.2 ms范围内。范围内。换热前后贫富液的温度变化常在换热前后贫富液的温度变化常在3856范围，常用两台或范围，常用两台或两台以上换热器串联。换热器压降一般为两台以上换热器串联。换热器压降一般为1435 kPa。4 4）贫胺冷却器）贫胺冷却器 进入吸收塔的贫胺溶液温度要适宜。温度过高，会使胺的蒸气进入吸收塔的贫胺溶液温度要适宜。温度过高，会使胺的蒸气压高，胺液被气体携带出塔的损失增多；温度过低，使塔顶气体骤压高，胺液被气体携带出塔的损失增多；温度过低，使塔顶气体骤冷，产生凝析烃液污染胺液，并且会促使塔内溶液发泡。冷，产生凝析烃液污染胺液，并且会促使塔内溶液发泡。因此，贫液温度应略高于塔顶温度，温差由贫胺冷却器控制。因此，贫液温度应略高于塔顶温度，温差由贫胺冷却器控制。贫胺冷却器常为强制通风空冷式翅片管换热器。贫胺冷却器常为强制通风空冷式翅片管换热器。各种换热设备的热负荷和所需换热面积与胺液循环量各种换热设备的热负荷和所需换热面积与胺液循环量qL(m3h)有关。有关。6 6、过滤器、过滤器 在胺液循环系统内有两个过滤环节：在胺液循环系统内有两个过滤环节：1 1）对富液过滤）对富液过滤 除去富液内除去富液内9595以上粒径大于以上粒径大于10m10m的的固体杂质固体杂质，防止堵塞贫，防止堵塞贫富胺液换热器和再生塔。通常采用富胺液换热器和再生塔。通常采用机械式过滤器机械式过滤器。2 2）对贫液过滤）对贫液过滤 除去溶液吸收的除去溶液吸收的液烃液烃，提高进吸收塔贫液的品质，减小溶液，提高进吸收塔贫液的品质，减小溶液发泡倾向。往往采用发泡倾向。往往采用活性炭或碳粒过滤器活性炭或碳粒过滤器。六、操作六、操作 醇胺法脱酸气系统在运行中常遇到的问题主要有醇胺法脱酸气系统在运行中常遇到的问题主要有溶液损失、溶液溶液损失、溶液发泡和腐蚀问题发泡和腐蚀问题。1、溶液损