使用聚丙烯酰胺如何使用天然气中酸性气体的去除

　　

天然气内常含有H2S、CO2和有机硫化合物。H2S与水可生成硫酸CO2和水能生成碳酸，因而H2S和CO2被称为酸气。含有H2S和硫化物的天然气称酸性天然气，不含H2S的天然气或仅含CO2的气体都称为“甜气”（或称为脱硫气或净化气）。

    天然气所含的有机硫为硫醇、硫醚和羰硫（COS）。硫醇以含有－SH基为特征，通式RSH，有甲硫醇（CH3SH，沸点7.6℃）、乙硫醇（C2H5SH，沸点34~37℃）、丙硫醇（C3H7SH，沸点68℃）等。硫醚以含有－SR基为特征，通式RSR，有甲硫醚（CH3SCH3，沸点37.3℃）、甲硫醚（CH3SC2H5，沸点66.7℃）和乙硫醚（C2H5SC2H5，沸点92℃等。羰硫是易燃、易爆有毒气体，沸点－50.3℃。此外，气体中还可能含有通式为RSSR的二硫化合物。

    我国对于天然气按高位发热量，总硫，H2S和CO2含量划分为一类，二类，三类（详情参见GB17820）。

    一类和二类气主要用于民用燃料和工业原料或燃料，三类气主要作为工业用气。

    1、按照脱硫脱碳工艺过程本质可将其分为化学反应类、物理分离类、化学物

    理类及生化类等。

    化学反应类：包括胺法（对不同天然气组成有广泛的适应性）、热钾碱法（宜用于合成气脱除CO2）、直接转化法（适用于低H2S含量的天然气脱硫，也可用于处理贫H2S酸气）、非再生性方法（适用于天然气潜硫量很低的工况）等。

    物理类：包括物理溶剂法（适用于天然气中酸气分压高且重烃含量低的工况）、分子筛法（适用于已脱除H2S的天然气进一步脱除硫醇

    13X和5A）、膜分离法（适用于高酸气浓度的天然气处理，可作为一步脱硫脱碳措施，与胺法组合是一种好的安排）、低温分离法（系为CO2驱油后的伴生气处理而开发的工艺）等。

    化学物理类：包括化学物理溶剂法（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）等。

    生化类：包括生化法，（目前技术还不成熟）适用于低H2S的天然气脱硫。

    2、选择脱硫脱碳工艺所需资料及影响工艺选择的因素

    ⑴选择脱硫脱碳工艺所需资料

    1）天然气H2S及CO2含量；

    2）天然气中有机硫含量，在含量高时应有硫醇、COS、CS2及硫醚等的含量数据；

    3）天然气的烃组成；

    4）天然气处理量；

    5）进料天然气的压力与温度；

    6）产品天然气的质量要求（H2S、CO2、总硫、硫醇硫、水露点及烃露点等）；

    ⑵影响脱硫脱碳工艺选择的若干因素

    1）同时或选择脱硫H2S、CO2和有机硫等，产品天然气符合质量要求；

    2）与下游配套装置的衔接问题；

    3）废气、废液及废料的处理；

    4）工艺的复杂程度、可靠性、适用性及工业经验；

    5）投资费用；

    6）能耗及物料消耗费用；

    7）装置建设者的自身经验等。

    3、选择天然气脱硫脱碳工艺的若干原则

    （1）通常情况下规模比较大的装置应优先考虑应用胺法的可能性

    ——在原料气碳硫比较高（＞6）时，应采用MDEA选吸工艺；

    ——在脱除H2S的同时也需脱除相当量的CO2时，可采用MDEA与其它醇胺（如DEA组合的混合胺法；

    ——天然气压力较低，净化气H2S指标要求严格，且需同时脱除CO2

    时，可采用MEA法、DEA法或混合胺法；

    ——在高寒或沙漠缺水地区，可以选用DGA法。

    （2）原料天然气需脱除有机硫时通常应采用砜胺法

    ——需同时脱除有机硫、H2S、CO2时，应选用砜胺Ⅱ（Sulfinol—D）法；

    ——需选择脱除有机硫、H2S、适当保留CO2的工况，应选用砜胺Ⅲ

    （Sulfinol—M）；

    ——H2S分压比较高的天然气以砜胺法处理时，其能耗显著低于胺法；

    ——当砜胺法仍无法达到所要求的净化气有机硫含量指标时，可续以分子筛法脱硫。

    （3）在原料气H2S含量低、潜硫量不大、碳硫比高且无需脱除CO2时可考虑如下工艺

    ——潜硫量在0.5～5t/d间，可考虑选用直接转化法，如络合铁法、ADA-NaVO3法或PDS法等；

    ——潜硫量＜0.1t/d（*多不超过0.5t/d）时可选用非再生类方法，

    如固体氧化铁、氧化铁浆液等。

    （4）高压、高酸气浓度的天然气可能需要在胺法和砜胺法之外选用其它工艺或者采用组合工艺。

    ——主要脱除大量CO2的工况，可考虑选用膜分离法，物理溶剂法或活化MDEA法；

    ——需同时大量脱除H2S和CO2的工况，可分两步处理，一步以选择性胺法获富H2S酸气供克劳斯装置，*步以混合胺法或常规胺法处理达净化指标；

    ——对于大量CO2需脱除的同时也有少量H2S需予以脱除的工况，

    可先以膜分离法处理继以胺法满足净化要求。