燃气脱硫技术与工艺_展示

1、 燃气脱硫技术与工艺 燃气工程课业展示主讲人：目录干法脱硫干法脱硫 2燃气中硫元素的存在形式及危害燃气中硫元素的存在形式及危害1最新脱硫技术介绍最新脱硫技术介绍4不足及展望6工艺流程5湿法脱硫湿法脱硫3燃气中硫元素的存在形式 硫在气化过程中会以无机硫化物（主要是H2S）和有机硫化物（COS）的形式。有机硫化物在较高的温度下又几乎可以全部转化成硫化氢。因此，在通常情况下，燃气中绝大部分的硫以H2S的形式存在，燃气脱硫工艺主要围绕硫化氢的脱除问题进行。煤气中H2S所含硫约占煤气中总硫量的90以上。 H2S在常温下是一种带刺激臭味的无色气体，其密度为1.54kg/m3，燃烧时生成SO2和H2O，有毒

2、，在空气中含有0.1时就能使人死亡。同时， H2S对钢铁有严重的腐蚀性。焦炉煤气焦炉煤气中含H2S一般为3-12g/m3-12g/m3 3。西气东输的天然气西气东输的天然气中硫的摩尔百分比是0.00010.0001 2022-5-24燃气中硫元素的危害燃气不脱除燃气不脱除H2S的危害性：的危害性：燃气中H2S严重腐蚀化学设备及燃气储存输送设施，污染厂区环境。在用作炼钢、轧钢等工业热源时，煤气中H2S会降低钢材产品的质量，腐蚀加热设备。用作城市燃气时， H2S及燃烧生产的SO2、HCN及其燃烧生成的NOx均有毒，会严重影响环境卫生、人们身体健康。不同用户对煤气不同用户对煤气H2S含量的要求：含量

3、的要求：冶炼常规优质钢时，允许含量为1-2g/m3 ；冶炼一般钢时允许含量为2-3g/m3 ；薄板允许含量为0.1g/m3。供化学合成时，允许含量为1-2mg/m3。供城市燃气城市燃气用时，含量应低于20mg/m3。国家发改委国家发改委2005年颁布实施的最新焦化行业准入条件规定：焦炉年颁布实施的最新焦化行业准入条件规定：焦炉煤气煤气H2S含量含量低于低于200mg/m3，因此新建焦化厂煤气净化工艺必须，因此新建焦化厂煤气净化工艺必须配备脱硫工艺。配备脱硫工艺。 2022-5-25燃气脱硫技术分子筛法氧化锌法活性炭和氧化铁法 天然气干法脱硫主要包括分子筛法、氧化锌法、活性炭法和氧化铁法等。 其

4、优点主要是工艺简单、投资低、无需专人操作、占地面积小等。 但由于脱硫剂硫容有限，更换比较频繁，因此硫容大、价格低的脱硫剂更有市场。分子筛脱硫剂的脱硫效果一般，优点是价格便宜、可以再生而连续使用。不过，其再生过程一般需在高温下进行，同时再生气处理费用较高，再生出的硫化氢需要处理，使得装置一次性投资增大；而若将再生气送至火炬燃烧，则原料气的损失较大。因此，分子筛脱硫剂的应用受到了一定限制。氧化锌脱硫剂脱硫效果较好，但一般需在高温下进行，这将增加设备投资与运行成本，同时氧化锌脱硫剂价格过高，这都成为制约其在天然气脱硫中广泛应用的主要原因。活性炭和氧化铁脱硫剂效果较好，价格相对低廉，可在室温下操作，使

5、得设备投资费用少、操作简便，因此从性价比考虑，这两类脱硫剂比较适合燃气的脱硫。不过，它们的脱硫原理也有所不同，即活性炭脱除 H2S必需在有02存在下进行，而氧化铁脱硫剂有02或无02都能脱除H2S (反应式1和2)：H2S+02=S+H20 (1)Fe203H20+H2S=FeS+S+H20(2)2022-5-26湿法脱硫技术醇胺法Sulfinol法活化MDEA法Hybfisol法有机复合物法目前燃气脱硫工艺中最常用的方法，它利用碱性醇胺溶液在常温下与H2S和CO 等酸性气体反应生产盐来脱硫。所得吸收富液通过升温、降压，分解盐来释放出H2S和CO ，从而实现吸收剂的循环使用。低压操作时，化学吸

6、收法比物理吸收法和混合吸收法更适用。该方法不会造成重烃的大量损失。MDEA法机理：(HOCH2CH2)2NCH3+H2S=(HOCH2CH2)2NH+（CH3+）+HS-(快反应)(1)由于叔胺分子氮原子上没有氢原子，不能和CO：直接反应，必须通过下列过程：CO2+H2O =（H+） +（HCO3-） (慢反应)(2)（H+） +R2NCH3=R2NH +（CH3+）(瞬间反应)(3)以上反应均是可逆的。物理吸收法全部采用有机复合物做吸收剂。由于该法存在共吸现象(吸收剂吸收H2S的同时吸收了很多重烃)，影响净化气的热值和硫的质量，因而多用来吸收酸气分压高(一般大于0.35 MPa)、重烃含量低

7、的天然气。优点：处理量大、再生容易、大部分酸气可减压闪蒸出来；溶剂循环量和设备体积小、专用系统简单、基建和操作费用低，溶剂一般无腐蚀性、不易产生泡沫，可同时脱除有机硫(硫醇和COS)而本身不降解，稳定性好、损耗率低、不易发生冻结。缺点：溶剂价格昂贵和存在共吸现象限制了该法的发展。脱硫原理利用吸收剂对硫化物的溶解性脱硫，在脱硫过程中不发生化学反应。混合吸收法是将化学吸收剂和物理吸收剂相混合，达到同时具备化学法和物理法优点的目的。由于物理吸收剂的参与，会使得混合液在高酸气分压下，具有较高的酸气负荷力，由蒸汽压和溶解降解引起的溶解损失也会减少。该法运行灵活，适应性强，可以根据不同的酸气成分处理要求配

8、制不同的吸收剂，发泡趋势小。混合溶剂的价格通常比醇胺溶剂高。Sulfinol法是砜胺法脱硫中的一种,它采用的吸收剂包括物理吸收剂环丁砜和化学吸收剂,化学吸收剂可采用任一种醇胺化合物,最常用的是二异丙醇胺(DIPA)和甲基二乙醇胺(MDEA)。Hybrisol工艺是由Elf Aquitaine最近才成功的,吸收剂由甲醇、仲胺和叔胺混合而成,它将甲醇的物理溶解特性和仲胺及叔胺的化学活性及选择性吸收结合为一体,而且由于甲醇的存在,混合溶剂脱除有机硫的能力显著增加。Hybfisol法适用于处理绝大多数富含烃类的酸性、高酸性天然气或伴生原料气。活化MDEA溶剂又称 一MDEA溶剂，它是由MDEA溶液加入

9、活化剂(常用的活化剂是MEA、DEA)混合而成，其目的是提高CO 的吸收效率，最初用于合成氨的脱碳，经改进后开始用于天然气的净化，主要用于原料气中H s含量非常少，但有需要大量脱除CO 的场合。2022-5-27膜分离法脱硫技术气体膜分离技术是20世纪80年代发展起来的高新技术,在多领域都有了成功应用。目前在脱硫领域已有初步研究及专利技术。有气体膜分离实验结果表明,气体分离膜可以用来进行脱硫处理,可将硫含量限制在5mg/m3以下。存在问题是:应用单级膜组件进行脱硫,烃损失比较大,经济性得不到满足;脱硫率和烃回收率是相互矛盾的,不能同时满足,所以应在满足脱硫含量要求的情况下尽可能使烃损失率最小。

10、增加进气流量,都有助于H2S传质,膜两侧压差的影响尤为巨大;降低进气温度可以提高脱硫率并且降低烃损失率;增大原料气H2S浓度,可以使脱硫率稍有增加,烃损失率也有一定程度的降低;单级膜分离可能达不到预定的产品纯度或回收率,可以考虑采用多个分离器级联操作,尤其部分物料循环级联,可以大大提高产品纯度或烃回收率。2022-5-28生物脱硫法脱硫技术生物脱硫利用微生物新陈代谢进行硫的脱除,其操作条件温和,流程简单,操作费用低,具有较明显的竞争优势,应用和发展前景较为广阔。由于生物酶催化反应的专一性,对于不同形态的硫,适用的脱硫细菌不一样。这类细菌在有氧条件下可以利用氧化铁、硫和硫化氢等无机物获得能量,以

11、固定空气中CO2而进行繁殖,并在酸性或碱性条件下生长。生物脱硫用于中低含硫天然气的净化处理,技术经济优势明显。对含硫天然气的处理,硫磺处理能力宜在5t d以内。生物脱硫工艺流程简单,操作维护简单方便;化学品消耗少,能耗较低,不需化学催化剂,细菌使用过程中不会失活,无需更换,自动再生,运行中仅需加入碱、营养液和补充水;脱硫效果好,能保证脱硫后H2S含量小于4106(g/g);处理装置不存在硫堵、溶液发泡问题,由于生成的硫磺为亲水性,硫磺不会堵塞管线;不仅可用于天然气脱硫,也可以进行硫磺回收,除处理含硫天然气外,还可用于处理再生酸气和硫回收装置尾气。2022-5-29H.P.FH.P.F法工艺流程

12、图（煤气脱硫）法工艺流程图（煤气脱硫）以氨为碱源、以氨为碱源、H.P.F(对苯二酚、对苯二酚、PDS酞酞菁钴磺酸盐、菁钴磺酸盐、FeSO4)为催化剂（复合型）为催化剂（复合型）的湿式氧化脱硫脱氰工艺。用的湿式氧化脱硫脱氰工艺。用H.P.F催催化剂脱硫脱氰是一种液相催化氧化反应，化剂脱硫脱氰是一种液相催化氧化反应，与其它催化剂相比，它不仅对脱硫脱氰与其它催化剂相比，它不仅对脱硫脱氰过程而且对再生过程均有催化作用（脱过程而且对再生过程均有催化作用（脱硫脱氰过程为全过程的控制步骤）。因硫脱氰过程为全过程的控制步骤）。因此此H.P.F具有活性高、流动性好等明显具有活性高、流动性好等明显优势（从而减缓了

13、设备和管道的堵塞）。优势（从而减缓了设备和管道的堵塞）。 2022-5-210脱硫工艺主要设备脱硫工艺主要设备脱硫塔：脱硫塔：解吸塔：解吸塔：再生塔：再生塔：脱硫塔脱硫塔构造：构造：分为填料塔填料塔、空喷塔空喷塔和板式塔等形式，常用的是填料塔填料塔。由圆同形塔体和堆放在塔内对传质起关键作用的填料等组成，内有喷淋、捕雾等装置。常用的填料常用的填料有木格栅、钢板网和塑料花形填料等。脱硫原理：脱硫原理：焦炉煤气和吸收液分别从塔底和塔顶进入塔内，气液两相逆流接触传质，脱去硫化氢和氰化氢的煤气从塔顶排出，带反应物的脱硫液从塔底排出。解吸塔解吸塔作用：作用：在解吸塔内利用水蒸气的加热和汽提作用，对吸收了硫

14、化氢等酸性气体的脱硫液进行解吸，从而将硫化氢等酸性气体从中分离出来。构造：构造：由圆筒形塔体和塔内的喷淋装置、填料及塔板组成。解吸原理：解吸原理：水蒸气 和脱硫液分别从下部和上部进入解吸塔，汽液两相逆流接触。硫化氢等酸性气体从塔顶排出，用来制取硫磺或硫酸。再生吸收液从塔底排出，送回脱硫塔循环使用。再生塔再生塔作用：作用：用来氧化和再生脱硫脱氰溶液。构造：构造：再生塔大多为圆柱形空塔，有的还在空塔内设几层筛板。塔底设空气分配盘，其作用是使压缩空气在塔截面上均匀分布。顶部扩大段为环形硫泡沫槽。塔体用碳钢制成，内衬玻璃钢，以防腐蚀。 再生原理：再生原理：利用空气中的氧气将脱硫液中的硫化物氧化成单质硫

15、，并借助空气的作用将单质硫颗粒吹浮在再生液上层，以便将硫泡沫分离。2022-5-211不足与展望不足与展望随着天然气工业的快速发展,为燃气气处理所需的各种新工艺、新设备、新技术的应用提供了很好的条件。今后天然气的脱硫技术的发展趋势主要集中在以下几个方面:1开发燃气气脱硫集成技术开发燃气气脱硫集成技术燃气脱硫的目的是为用户提供合乎标准的净化气。国家最新标准的实施,对分布广、气质复杂的气源,在燃气脱硫与硫磺回收尾气处理上均面临若干技术问题,并需投入大量资金来进行技术改造。燃气气质的变化,部分净化厂的适应性问题也很突出,需逐一加以改造。由此可见,国内燃气脱硫面临着十分繁重的任务,需进一步加大研究力度,开发出新型集成式脱硫新技术。2提高天然气净化领域的综合水平提高天然气净化领域的综合水平国内燃气净化经过30多年的发展,已拥有设计、研究、制造及施工等队伍,且运行情况良好。但与国外大公司相比,在设计、研究和生产技术管理等方面均还有较大差距。在设计上要尽快掌握已工业