天然氣脫硫開題報告

1、天然氣脫硫開題報告天然氣脫硫工藝設(shè)計開題答辯1. 設(shè)計選題意義 天然氣是指自然界中天然存在的一切氣體，包括大氣圈，水圈，生物圈和巖石 圈中各種自然過程形成的氣體。人們長期以來通用的“天然氣”是從能量角度出發(fā) 的狹義定義，是指氣態(tài)的石油，專指在巖石圈中生成并蘊藏于其中的以低分子飽和 烴為主的烴類氣體和少量非烴類氣體組成的可燃性氣體混合物。它主要存在于油田 氣，氣田氣，煤層氣，泥火山氣和生物生成氣中。烴類主要是烷烴，其中甲烷占絕 大多數(shù)，另有少量的乙烷，丙烷和丁烷等，非烴一般有硫化氫，二氧化碳，氮，水 汽以及微量的惰性氣體，如氦和氬等。天然氣分為潔氣和酸性天然氣，酸性天然氣主要是含有硫化物，大部分

2、是硫化 氫，此外可能還有一些有機(jī)硫化物，如硫醇，硫醚，二硫化碳等，酸性天然氣有很 大的危害 :腐蝕金屬; 污染環(huán)境 ; 含硫組分臭味且有劇毒，硫還是下游催化劑毒 物;H2S還對人體有危害。作為一種寶貴的資源，天然氣在人民生活和工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。它作為一 種高效、 優(yōu)質(zhì)、清潔能源，不僅在工業(yè)與城市民用燃?xì)庵袕V泛應(yīng)用，而且在發(fā)電 業(yè)中發(fā)揮的作用也越來越重要。天然氣還是很好的化工原料，廣泛應(yīng)用于合成氨、 甲醇、氮肥工業(yè)、合成纖維等工業(yè)；天然氣合成油（GTL）技術(shù)，也是天然氣大規(guī)模利 用的途徑之一 ; 從天然氣中分離出來的硫磺還可作為硫酸工業(yè)原料。天然氣不僅在 燃料、化工原料等方面有諸多優(yōu)點，對天

3、然氣進(jìn)行處理回收其中的硫磺，提高天然 氣資源綜合利用程度，獲得天然氣資源的更大價值，還能保證在儲藏、運輸過程中 的安全性，減少大氣污染，對提高天然氣的整體經(jīng)濟(jì)效益，都具有重要的現(xiàn)實意2 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢通過多年的自身努力和引進(jìn)吸收國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，國內(nèi)脫硫，硫磺回收和尾氣 處理等各種工藝已基本配套，能滿足國內(nèi)絕大多數(shù)氣田的建設(shè)。對于原料氣含 H2S,100g/m3的國內(nèi)天然氣脫硫技術(shù)已經(jīng)達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平，但在脫硫溶 劑，關(guān)鍵設(shè)備，催化劑方面還存在一定的差距。一是在特高含硫酸性氣田凈化和高 含 CO2 的天然氣凈化方面還存在一定差距 ;二是國內(nèi)脫硫脫碳特種溶劑種類還很少，雖然國外已

4、有這類產(chǎn)品，單價格非常昂貴 ；三是MDE/工藝是目前天 然氣凈化的主要工藝技術(shù)，其主要技術(shù)特點已經(jīng)被掌握，但對于MDEA溶劑在運轉(zhuǎn)時會出現(xiàn)的污染，發(fā)泡，降解和腐蝕等操作問題尚缺乏準(zhǔn)確靈敏的分析檢測手段 ； 四是現(xiàn)有的有機(jī)脫硫工藝不能滿足處理不同類型資源的需要 。在硫磺回收和尾氣 處理方面，一是用于擴(kuò)大處理規(guī)模改造工程非常有效的富氧 CLAUS 工藝是國外公 司的專有技術(shù)，在國內(nèi)還未使用 ；二是雖然國內(nèi)已具有自行設(shè)計建設(shè) CLAUS 法硫磺 回收裝置的能力，但在部分單元和裝置布局方面還存在不足，科技創(chuàng)新能力不強(qiáng)除 MCR技術(shù)外，其他尾氣處理技術(shù)基本依賴引進(jìn)。在硫磺回收裝管理的精細(xì)度和規(guī)范化方面還

5、有待進(jìn)一步提高 ； 三是尾氣處理置高效能運行，工藝基本上是國外的專有技術(shù)或?qū)＠夹g(shù)，國內(nèi)已基本掌握了該類工藝，但須 向國外公司購買專利包或基礎(chǔ)設(shè)計。為滿足越來越嚴(yán)格的環(huán)保要求，天然氣脫硫工藝技術(shù)正在向更高水平發(fā)展。 脫硫工藝的發(fā)展是以生產(chǎn)達(dá)到商品氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的天然氣為目標(biāo)，根據(jù)不同的原料氣條 件，不斷尋求較為合理的解決途徑，并盡可能地降低能量消耗 ； 硫磺回收則是以滿 足有關(guān)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)，始終以提高硫收率為重點，保證裝置長期穩(wěn)定運行。減 少尾氣中污染物的排放，同時降低裝置投資和操作費用，配方性選擇性脫硫溶劑的 開發(fā)成功和推廣應(yīng)用，是近年來醇胺法工藝發(fā)展的一項重大進(jìn)展。天然氣脫硫的發(fā) 展趨勢，主

6、要是醇胺法工藝，尤其以 MDEA為主劑的各種配方性溶劑工藝，化學(xué)物 理溶劑及物理溶劑工藝獲得進(jìn)一步發(fā)展，化學(xué)物理溶劑及物理溶劑工藝具有高選擇 性，能耗低，可脫有機(jī)硫等優(yōu)勢，尤其是在需要大量脫除有機(jī)硫的情況下，此類方 法具有獨特的優(yōu)越性。氧化還原法及生物脫硫技術(shù)頗受關(guān)注，對于低含硫天然氣的處理，氧化還原法 工藝擁有的優(yōu)勢十分明顯。該方法能再接近室溫條件下脫硫，并同時將硫轉(zhuǎn)化生成 元素硫，選擇性和轉(zhuǎn)化率都很高。生物脫硫技術(shù)與氧化還原法工藝一樣，在脫硫同 時進(jìn)行硫回收。該技術(shù)的氣體脫硫效率及硫化物轉(zhuǎn)化率都較高，過程操作簡單，而 且能夠適應(yīng)氣體流量及 H2S 含量較大的變化。氧化還原法工藝多用于低壓氣

7、體處 理，如采用螯合鐵溶液的 LO-CAT 工藝。為了使凈化氣能夠直接進(jìn)入高壓輸氣管 網(wǎng)，開發(fā)高壓脫硫工藝一直成為人們所關(guān)注的對象和攻克的目標(biāo)。 目前氧化還原 法用于高壓氣體處理取得了進(jìn)展。硫回收與尾氣處理的組合工藝有了較快發(fā)展。 對于中等規(guī)模的酸氣硫含量，采用單獨尾氣處理工藝，雖能獲得很高的硫磺回收 率，但相應(yīng)的投資及操作費用也相當(dāng)高，顯得不經(jīng)濟(jì)。采用將CLAUS工藝與尾氣處理結(jié)合的工藝，不僅可以簡化流程，還可以降低投資及操作費用。富氧 CLAUS 工藝受到重視。用富氧空氣或純氧替代空氣，可提高裝置的CLAUS裝置和尾氣處理設(shè)備的占地和投資費用，還能較強(qiáng)的適處理能力，降低 應(yīng)酸氣流量或 H2

8、S 含量發(fā)生變化，可以提高硫的收率。硫回收催化劑的研發(fā) 在向系列化、高水平方向發(fā)展。專用催化劑的開發(fā)促進(jìn)了PROCLUAST藝以及DOXOSUFREEI藝的成功。為降低投資和操作費用，脫硫工藝流程也在不斷改進(jìn)和 優(yōu)化。脫硫工藝除了在溶劑配方上進(jìn)行改進(jìn)外，以提高改善脫硫脫碳性能為目標(biāo)，對 傳統(tǒng)工藝流程的改進(jìn)一直未停止。比較典型的改進(jìn)主要有 : 增加一個原料欲接觸 器，吸收塔采取多點進(jìn)料，胺液分流，用變壓再生替代重沸器熱再生等。以后脫硫的發(fā)展主要有一下五個方面1. 膜分離技術(shù) ;2. 微生物脫硫技術(shù) ;3. PDS 脫硫技術(shù) ;4. 脫硫溶劑復(fù)合化 ;5. 電子束射法及微波法脫硫。設(shè)計的主要內(nèi)容一

9、（酸性天然氣的凈化方法1. 化學(xué)吸收法 這類方法又稱化學(xué)溶劑法。它以堿性溶液為吸收溶劑 （化學(xué)溶劑 ） ，與天然氣中 的酸性組分（主要是H2S和C02反應(yīng)生成某種化合物。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、二異丙醇法（DIPA）法、甲 基二乙醇胺 （MDEA） 法等。醇胺法是最常用的天然氣脫硫方法。此法適用于從天然 氣中大量脫硫和二氧化碳。堿性鹽溶液法，主要包括 ： 改良熱減法、氨基酸鹽法 ; 它 們雖然能脫除硫化氫，但主要用于脫除二氧化碳，在天然氣工業(yè)中應(yīng)用不多。2 物理吸收法這類方法又稱為物理溶劑法。 它們采用有機(jī)化合物為吸收溶劑 （物理溶劑

10、） ， 對天然氣中的酸性組分進(jìn)行物理吸收而將它們從氣體中脫除。主要包括多縮乙二醇 法和砜胺辦法等。物理吸收法的溶劑通常靠多級閃蒸進(jìn)行再生，不需蒸汽和其它熱源，還可同時使氣體脫水。海上采出的天然氣需要大量脫除二氧化碳時常 常選用這類方法。3 聯(lián)合吸收法聯(lián)合吸收法兼有化學(xué)吸收和物理吸收兩類方法的特點， 使用的溶劑是醇胺、 物理溶劑和水的混合物，故又稱為混合溶液法或化學(xué)物理吸收法。4. 直接轉(zhuǎn)化法這類方法以氧化一還原反應(yīng)為基礎(chǔ)，故又稱為氧化還原法。 此法包括借助于 溶液中氧載體的催化作用，把被堿性溶液吸收的 H2S 氧化為硫，然后鼓人空氣， 使吸收劑再中，從而使使硫與硫回收合為一體。直接轉(zhuǎn)化法目前多

11、用于在焦?fàn)t氣、 水煤氣、合成氣等氣體脫硫。5. 膜分離法 是一門新的分離技術(shù)，它借助于膜在分離過程的選擇性滲透作用脫除天然氣中的酸性組分。多用于從CO2含量很高的天然氣中分離CO2二（脫酸性氣的方法選擇 天然氣脫酸性組分方法的選擇，不僅對于過程本身，就是對于下游工藝過程包 括硫磺回收、脫水、天然汽油回收以及液烴產(chǎn)品處理等方法的選擇都有很大影響。 在選擇脫酸性氣方法時 需要考慮的主要因素是 :1. 天然氣中酸性組分的類型和含量大多數(shù)天然氣中的酸性組分是 H2S和C02,但有的還可能有COS CS2 RSH 等。只要氣體中含有這些組分中的任何一種， 都會排除選擇某些方法的可能性。2. 天然氣中的烴

12、類組成 通常,大多數(shù)硫磺回收裝置采用克勞斯法?？藙谒狗ㄉa(chǎn)的硫磺質(zhì)量對存在于氣（從酸性天然氣中獲得的酸性組分 ）中的烴類 特別是重?zé)N十敏感。因此,當(dāng)有些 脫硫方法采用的吸收溶劑會大量溶解烴類時,就可能要對獲得的酸氣進(jìn)一處理。3. 對脫除酸氣后的凈化氣及對所獲得的酸氣要求 作為硫磺回收裝置的原料氣 （ 酸氣） ,其組成是必須考慮的一個因素。如酸性氣中的CO2濃度大于80,時，為了提高原料氣中H2S的濃度。就應(yīng)考慮采用選擇性脫 硫方法的可能性,包括采用多級氣體脫硫過程。4. 對需要脫除的酸性組分的選擇性要求在各種脫硫方法中，對脫硫劑最重要的一個要求是其選擇性，有些方法的脫硫 劑對天然氣中某一酸性組

13、分的選擇性可能很高，而另外一些方法的脫硫劑則無選擇 件。還有一些脫硫方法，其脫硫劑的選擇性受操作條件的影響很大。5. 原料氣的處理量有些脫硫方法適用于處理量大的原料氣脫硫， 有些方法只適用于處理量小的 原料氣脫硫。6. 原料氣的溫度、壓力及凈化氣所要求的溫度、壓力 有些脫硫方法不宜在低壓下脫硫， 而另外些方法在脫硫溫度高于環(huán)境溫度 時會受到不利因素的影響。7. 其它如對氣體脫硫、尾氣處里有關(guān)的環(huán)保安求和規(guī)范，以及脫硫裝置的投資和操作 費用等。盡管需要考慮的因素很多，但按原料氣處理量計的硫潛含量 (kg/d) 是一個 關(guān)鍵因素。與間歇法相比，當(dāng)原料氣的硫潛量大于 45 kg/d 時，應(yīng)優(yōu)先考慮醇

14、胺 法脫硫。雖然目前還沒有種醇胺法能滿足所有要求，但由于這類方法技術(shù)成熟， 脫硫溶劑來源方便，對上述因素有很大的適應(yīng)性、因而是最重要的一類脫硫方法。 據(jù)統(tǒng)計，全世界 2000 多套氣體脫硫裝置中，有半數(shù)以上采用醇胺法脫硫。一， 工藝方案評選及工藝流程圖設(shè)計( 一 ) 原料數(shù)據(jù)及產(chǎn)品要求4 3(1)原料氣處理量：80 x 10Nm/d(2) 原料氣溫度、壓力原料氣溫度 ：25?; 原料氣壓力 ：5000Kpa(3) 原料天然氣組成表 3-1 原料天然氣組成分子式 摩爾百分?jǐn)?shù)CH 0.737705 4CH 0.009179 26CH 0.007130 38i-CH 0.007203 410n- C

15、H 0.009014 410i- CH 0.008563 512n- CH 0.008742 512n- CH 0.009031 614n- CH 0.006042 716n- CH1 0.008867 88HS 0.163934 2HO 0.024590 23(4) 設(shè)計要求凈化氣氣質(zhì)條件 :HS?20mg/m 2( 二 ) 方案評選各種胺法是天然氣凈化的最主要的方法，常規(guī)胺法用于同時脫除 H2S 和C02選擇性胺法則用于在H2S.CO2同時存在時選擇 性脫除H2S。根據(jù)原料氣的 數(shù)據(jù)不需要選擇性脫除H2S故采用常規(guī)胺法。脫硫劑選用高酸氣負(fù)荷 DEA法。Qga沐高 戲氣負(fù)荷DEA 怯 Setexoi 袪- 和職賊法確臉腔或G丫袪脫 一11為可ni際初法述 ev崔脫一T M1 11 _ -1DMA洙DGA法、飆胺沬或高龍氣負(fù)荷dhA榭物理溶劑圾收法0.W8Q0$ 妙舎化氣中耳E分斥，辰只脫出H2S方法選擇（三）工藝流程簡圖醇胺法脫硫原則工藝流程：frt奇總吟甲佇唏律棉屮?ifli-i呼就洼胞關(guān)證tt氣佯的蔓木漲科n ifi.n*舂rStl直流法硫磺回收工藝流程五，設(shè)計 （論文） 的工作進(jìn)度安排設(shè)計, 論文, 的進(jìn)程安排序 號 設(shè)計,論文,各階段內(nèi)容 起止日期 1 文獻(xiàn)調(diào)研 3 月5日3月16日 2開題報告的寫作 3月17日3月19日 3 準(zhǔn)備開題報告答辯 3 月20日3月22日