脱硫脱水工艺资料课件

脱硫脱水工艺介绍2014年7月脱硫脱水工艺介绍1油气加工十大队2013年5月22日脱硫方法分类脱硫过程的物态特征分干法脱硫：将采用溶液或溶剂作为脱硫剂的方法；湿法脱硫：将采用固体作为脱硫剂的方法。脱硫作用机理分化学溶剂吸收法物理溶剂吸收法物理-化学吸收法直接氧化法固体吸收-吸附法膜分离法油气加工十大队脱硫方法分类2油气加工十大队2013年5月22日化学溶剂吸收法醇胺法(代表性）单乙醇胺（MEA)二乙醇胺（DEA)二异丙醇胺（DIPA)甲基二乙醇胺（MDEA)碱性盐溶液法(代表性）改良热钾碱法氨基酸盐法油气加工十大队化学溶剂吸收法3油气加工十大队2013年5月22日单乙醇胺法（MEA)MEA既可脱除H2S，也可脱除CO2，没有选择性。在单位质量或体积基础上具有最大的酸气负荷，脱除一定量的酸气所需要的溶液相对较少。MEA化学性能最稳定。MEA与COS（羰tang基硫）及CS2反应是不可逆的，造成溶液损失。在MEA中CO2反应速率比H2S的反应要慢，但不具有选择性。油气加工十大队单乙醇胺法（MEA)4油气加工十大队2013年5月22日二乙醇胺法（DEA)DEA与MEA原理和操作相似。DEA非选择性脱硫。DEA与与COS及CS2反应速度缓慢，溶液损失小。DEA溶液再生效果优于MEA，具有较MEA低得多的残余酸气浓度。国内无DEA法净化装置。气体分压：是指假设从混合气体系统中排除某种气体以外的所有其他气体，而保持系统体积和温度不变，此时气体所具有的压力，称为混合气体中该种气体的分压。

油气加工十大队二乙醇胺法（DEA)5油气加工十大队2013年5月22日二异丙醇胺法（DIPA)对H2S具有一定选择性。具有脱除部分有机硫的能力腐蚀性较小甲基二乙醇胺法（MDEA)它与H2S反应能力不如MEA在H2S和CO2共存时对H2S有良好的选择性MDEA法中与H2S瞬时反应，与CO2反应较慢，在CO2和H2S共存时能选择性吸收H2S。在吸收塔内高压低温H2S比CO2更容易脱除，在再生塔内低压高温CO2比H2S更容易解吸出来。油气加工十大队二异丙醇胺法（DIPA)6油气加工十大队2013年5月22日物理-化学吸收法具有良好的选择性。具有脱除有机硫、溶液的酸气负荷较高砜胺法（sulfinol)：物理溶剂是环丁砜，化学溶剂是单乙二醇胺（MEA)、二异丙醇胺（DIPA)或甲基乙二醇胺（MDEA）等。环丁砜+MEA叫砜胺Ⅰ型环丁砜+DIPA叫砜胺Ⅱ型（Sulfinol-D)环丁砜+MDEA叫砜胺Ⅲ型（Sulfinol-M)砜胺法溶液中的环丁砜和水对酸性组分的吸收属于物理吸收，环丁砜吸收酸性组分能力强，在相同条件下吸收H2S的能力是水的7倍，对CO2的吸收能力是水的2倍。砜胺法溶液中醇胺对酸性组分的吸收属于化学吸收。在H2S分压低时，化学吸收起主导作用，随着H2S分压升高，物理吸收作用迅速增大。油气加工十大队物理-化学吸收法7油气加工十大队2013年5月22日砜胺法脱硫装置的优点溶液酸气负荷高装置能耗指标低产品气净化度高溶剂损失小对设备腐蚀较轻微砜胺法脱硫装置的缺点环丁砜沸点较高（285℃），由湿净化气携带到下游脱水单元，造成脱水溶液浓度降低，且无有效手段分离。油气加工十大队砜胺法脱硫装置的优点8油气加工十大队2013年5月22日脱硫方法介绍直接氧化法指使用含有氧载体的溶液将天然气中的H2S氧化为单质（元素）S，被还原的氧化剂经空气再生又恢复氧化能力的一类气体脱硫方法。又叫氧化还原法或湿气氧化法。氧载体主要有铁法、钒法。Lo-Cat工艺是一种铁基液相催化氧化还原脱硫工艺，只脱除H2S，基本不脱除CO2。适应于潜硫量0.2-10t/d的含硫气净化。潜硫量：根据原料天然气中元素硫质量和H2S浓度计算出来的含硫量。自循环直接氧化法油气加工十大队脱硫方法介绍9油气加工十大队2013年5月22日自循环直接氧化法优缺点优点操作容易：工艺流程简单、设备少、控制回路少，开停工容易运行平稳外排尾气中H2S含量极低，低于10μg/g，环保效益好。直接氧化法适用于脱硫塔操作压力小于3MPa，投资和操作费用低，经济效益好缺点循环量大，电耗高。含硫气压力超过3MPa时不经济使用化学试剂多，污水处理困难油气加工十大队自循环直接氧化法优缺点10油气加工十大队2013年5月22日固体吸收法和吸附法固体吸收法海绵铁法固体吸附法活性炭吸附法分子筛吸附法（变压吸附）油气加工十大队固体吸收法和吸附法11油气加工十大队2013年5月22日膜分离法指使用一种选择性渗透膜，利用不同气体渗透性能的差别而实现酸性组分分离的方法。优点：在膜分离过程中不发生相变化，因而能耗低；分离过程不涉及化学药剂，副反应少，腐蚀小；设备简单，过程易操作。分为多孔膜、均质膜（非多孔膜）、非对称膜、复合膜四种适用于高酸性气体处理膜分离作为一种粗脱方法，使脱除H2S达到管输标准相当困难且不经济

各脱硫方法统计表见教程64页油气加工十大队膜分离法12油气加工十大队2013年5月22日脱水方法介绍甘醇脱水(TEG三甘醇、DEG二甘醇）；固体吸附法（氯化钙、硅胶、氧化铝脱水）；冷却法膜分离法压缩和冷却脱水气田集输和天然气净化脱水一般采用甘醇脱水深度脱水（CNG、LNG、NGL天然气凝液)采用分子筛脱水，露点降大于120℃油气加工十大队脱水方法介绍13油气加工十大队2013年5月22日吸收法脱水主要用于使天然气露点符合管输要求的场合；常用的脱水吸收剂是甘醇和氯化钙水溶液吸附法脱水物理吸附：可逆过程化学吸附：不可逆过程主要用于天然气凝液回收和天然气液化装置中的天然气深度脱水。压缩天然气加气站防止高压节流至常压产生水化物使用吸附法脱水。所有干燥剂的湿容量都随温度上升而降低，采用加热再生。再生温度175-260℃油气加工十大队吸收法脱水14油气加工十大队2013年5月22日吸收法脱水主要用于使天然气露点符合管输要求的场合；常用的脱水吸收剂是甘醇和氯化钙水溶液吸附法脱水物理吸附：可逆过程化学吸附：不可逆过程主要用于天然气凝液回收和天然气液化装置中的天然气深度脱水。压缩天然气加气站防止高压节流至常压产生水化物使用吸附法脱水。所有干燥剂的湿容量都随温度上升而降低，采用加热再生。再生温度175-260℃油气加工十大队吸收法脱水15油气加工十大队2013年5月22日吸附剂分子筛的湿容量为9-12kg（水）/100kg、活性氧化铝为4-7kg（水）/100kg、硅胶为7-9kg（水）/100kg；吸附容量与吸附质特性和分压、吸附剂特性、比表面积和孔隙率以及吸附温度有关常用吸附剂有活性氧化铝、硅胶及分子筛活性氧化铝比表面积可达250m2/g，常用于水含量高的气体脱水，不宜处理酸性天然气。吸附没有选择性，可吸附重烃，再生不易脱除，气体露点-60℃，高效氧化铝处理气体露点达-100℃。油气加工十大队吸附剂16油气加工十大队2013年5月22日吸附剂硅胶比表面积可达300m2/g，常用于水含量高的气体脱水，不宜处理酸性天然气。吸附没有选择性，吸水是放热易粉碎，气体露点-60℃。分子筛是人工合成沸石，分为A、X、Y型几种，A型分子筛是气体或液体脱水的优良干燥剂。露点达到-100℃，天然气脱水多采用4A或5A分子筛。分子筛脱水的优点具有很好的选择吸附性具有高效吸附性不易被液态水破坏，使用寿命长；高温下分子筛是唯一有效的脱水剂。油气加工十大队吸附剂17油气加工十大队2013年5月22日吸附剂脱水优缺点优点脱水后干气露点可低于-100℃，相当于水含量为0.8mg/m3对进气压力、温度、流量的变化不敏感无严重的腐蚀和起泡操作简单，占地面积小缺点需要2个或2个以上吸附塔切换操作，投资及操作费用高压降较大天然气中的重烃、H2S和CO2等可使固体吸附剂污染固体吸附剂颗粒在使用中易产生机械性破碎能耗高，再生时消耗热量多，在小流量操作时更为显著吸附剂使用寿命短，一般使用3年就要更换油气加工十大队吸附剂脱水优缺点18油气加工十大队2013年5月22日冷却脱水法直接冷却法加压冷却法膨胀制冷冷却法冷凝分离法气体温度非常高时宜采用直接冷却法。直接冷却法往往达不到气体露点要求，常与其他脱水方法结合使用。加压冷却法也难以达到露点要求，常与其他方法结合使用膨胀制冷冷却法也叫低温分离法（LTS）。Lowtemperacureseparation油气加工十大队冷却脱水法19油气加工十大队2013年5月22日膜分离法膜分离三要素推动力（膜两侧相应组分的分压差）膜面积膜的分离选择性膜的分类多孔膜均质膜非对称膜复合膜油气加工十大队膜分离法20油气加工十大队2013年5月22日膜分离法优缺点化学稳定性好，使用寿命长撬装式结构，体积小、质量轻，适用于偏远地区使用便于维修、节约维修费用工艺简单、易操作、无污染分离CO2可以达到管输标准，高H2S分离达不到管输标准主要是处理CO2驱油后伴生气油气加工十大队膜分离法优缺点21油气加工十大队2013年5月22日相关概念气液比气液比是指在天然气净化中，天然气处理量与脱硫溶液循环量之比。要求天然气与胺液单位一致，m3。回流比回流比指单位时间离开再生塔的水与离开再生塔的酸气的物质的量之比。反映了从胺液中汽提出单位数量的酸气所需蒸汽量。回流比越高，再生所需能量越大。再生塔的性能可通过回流比衡量。要求回水和酸气单位均为mol/h。溶液循环量装置系统中富胺液的循环量，m3。油气加工十大队相关概念22油气加工十大队2013年5月22日相关概念溶液酸气负荷溶液总酸气负荷是指单位量的溶液所吸收的酸气量。F总=F净+F残（可忽略）F净=原料气中酸气的体积流量/溶液体积循环量单位：体积m3、质量Kg、摩尔mol脱硫效率是指天然气中的硫化物被脱除的程度，单位一致。H2S密度1.539kg/m3CO2共吸收率（共吸率）就是CO2的脱除率。计算公式η=（[CO2]酸

×[H2S]原）/（[CO2]原

×[H2S]酸）式中，[CO2]及[H2S]分别为CO2及H2S的浓度，下标原、酸分别表示原料气和酸气。

油气加工十大队相关概念23脱硫脱水工艺介绍2014年7月脱硫脱水工艺介绍24油气加工十大队2013年5月22日脱硫方法分类脱硫过程的物态特征分干法脱硫：将采用溶液或溶剂作为脱硫剂的方法；湿法脱硫：将采用固体作为脱硫剂的方法。脱硫作用机理分化学溶剂吸收法物理溶剂吸收法物理-化学吸收法直接氧化法固体吸收-吸附法膜分离法油气加工十大队脱硫方法分类25油气加工十大队2013年5月22日化学溶剂吸收法醇胺法(代表性）单乙醇胺（MEA)二乙醇胺（DEA)二异丙醇胺（DIPA)甲基二乙醇胺（MDEA)碱性盐溶液法(代表性）改良热钾碱法氨基酸盐法油气加工十大队化学溶剂吸收法26油气加工十大队2013年5月22日单乙醇胺法（MEA)MEA既可脱除H2S，也可脱除CO2，没有选择性。在单位质量或体积基础上具有最大的酸气负荷，脱除一定量的酸气所需要的溶液相对较少。MEA化学性能最稳定。MEA与COS（羰tang基硫）及CS2反应是不可逆的，造成溶液损失。在MEA中CO2反应速率比H2S的反应要慢，但不具有选择性。油气加工十大队单乙醇胺法（MEA)27油气加工十大队2013年5月22日二乙醇胺法（DEA)DEA与MEA原理和操作相似。DEA非选择性脱硫。DEA与与COS及CS2反应速度缓慢，溶液损失小。DEA溶液再生效果优于MEA，具有较MEA低得多的残余酸气浓度。国内无DEA法净化装置。气体分压：是指假设从混合气体系统中排除某种气体以外的所有其他气体，而保持系统体积和温度不变，此时气体所具有的压力，称为混合气体中该种气体的分压。

油气加工十大队二乙醇胺法（DEA)28油气加工十大队2013年5月22日二异丙醇胺法（DIPA)对H2S具有一定选择性。具有脱除部分有机硫的能力腐蚀性较小甲基二乙醇胺法（MDEA)它与H2S反应能力不如MEA在H2S和CO2共存时对H2S有良好的选择性MDEA法中与H2S瞬时反应，与CO2反应较慢，在CO2和H2S共存时能选择性吸收H2S。在吸收塔内高压低温H2S比CO2更容易脱除，在再生塔内低压高温CO2比H2S更容易解吸出来。油气加工十大队二异丙醇胺法（DIPA)29油气加工十大队2013年5月22日物理-化学吸收法具有良好的选择性。具有脱除有机硫、溶液的酸气负荷较高砜胺法（sulfinol)：物理溶剂是环丁砜，化学溶剂是单乙二醇胺（MEA)、二异丙醇胺（DIPA)或甲基乙二醇胺（MDEA）等。环丁砜+MEA叫砜胺Ⅰ型环丁砜+DIPA叫砜胺Ⅱ型（Sulfinol-D)环丁砜+MDEA叫砜胺Ⅲ型（Sulfinol-M)砜胺法溶液中的环丁砜和水对酸性组分的吸收属于物理吸收，环丁砜吸收酸性组分能力强，在相同条件下吸收H2S的能力是水的7倍，对CO2的吸收能力是水的2倍。砜胺法溶液中醇胺对酸性组分的吸收属于化学吸收。在H2S分压低时，化学吸收起主导作用，随着H2S分压升高，物理吸收作用迅速增大。油气加工十大队物理-化学吸收法30油气加工十大队2013年5月22日砜胺法脱硫装置的优点溶液酸气负荷高装置能耗指标低产品气净化度高溶剂损失小对设备腐蚀较轻微砜胺法脱硫装置的缺点环丁砜沸点较高（285℃），由湿净化气携带到下游脱水单元，造成脱水溶液浓度降低，且无有效手段分离。油气加工十大队砜胺法脱硫装置的优点31油气加工十大队2013年5月22日脱硫方法介绍直接氧化法指使用含有氧载体的溶液将天然气中的H2S氧化为单质（元素）S，被还原的氧化剂经空气再生又恢复氧化能力的一类气体脱硫方法。又叫氧化还原法或湿气氧化法。氧载体主要有铁法、钒法。Lo-Cat工艺是一种铁基液相催化氧化还原脱硫工艺，只脱除H2S，基本不脱除CO2。适应于潜硫量0.2-10t/d的含硫气净化。潜硫量：根据原料天然气中元素硫质量和H2S浓度计算出来的含硫量。自循环直接氧化法油气加工十大队脱硫方法介绍32油气加工十大队2013年5月22日自循环直接氧化法优缺点优点操作容易：工艺流程简单、设备少、控制回路少，开停工容易运行平稳外排尾气中H2S含量极低，低于10μg/g，环保效益好。直接氧化法适用于脱硫塔操作压力小于3MPa，投资和操作费用低，经济效益好缺点循环量大，电耗高。含硫气压力超过3MPa时不经济使用化学试剂多，污水处理困难油气加工十大队自循环直接氧化法优缺点33油气加工十大队2013年5月22日固体吸收法和吸附法固体吸收法海绵铁法固体吸附法活性炭吸附法分子筛吸附法（变压吸附）油气加工十大队固体吸收法和吸附法34油气加工十大队2013年5月22日膜分离法指使用一种选择性渗透膜，利用不同气体渗透性能的差别而实现酸性组分分离的方法。优点：在膜分离过程中不发生相变化，因而能耗低；分离过程不涉及化学药剂，副反应少，腐蚀小；设备简单，过程易操作。分为多孔膜、均质膜（非多孔膜）、非对称膜、复合膜四种适用于高酸性气体处理膜分离作为一种粗脱方法，使脱除H2S达到管输标准相当困难且不经济

各脱硫方法统计表见教程64页油气加工十大队膜分离法35油气加工十大队2013年5月22日脱水方法介绍甘醇脱水(TEG三甘醇、DEG二甘醇）；固体吸附法（氯化钙、硅胶、氧化铝脱水）；冷却法膜分离法压缩和冷却脱水气田集输和天然气净化脱水一般采用甘醇脱水深度脱水（CNG、LNG、NGL天然气凝液)采用分子筛脱水，露点降大于120℃油气加工十大队脱水方法介绍36油气加工十大队2013年5月22日吸收法脱水主要用于使天然气露点符合管输要求的场合；常用的脱水吸收剂是甘醇和氯化钙水溶液吸附法脱水物理吸附：可逆过程化学吸附：不可逆过程主要用于天然气凝液回收和天然气液化装置中的天然气深度脱水。压缩天然气加气站防止高压节流至常压产生水化物使用吸附法脱水。所有干燥剂的湿容量都随温度上升而降低，采用加热再生。再生温度175-260℃油气加工十大队吸收法脱水37油气加工十大队2013年5月22日吸收法脱水主要用于使天然气露点符合管输要求的场合；常用的脱水吸收剂是甘醇和氯化钙水溶液吸附法脱水物理吸附：可逆过程化学吸附：不可逆过程主要用于天然气凝液回收和天然气液化装置中的天然气深度脱水。压缩天然气加气站防止高压节流至常压产生水化物使用吸附法脱水。所有干燥剂的湿容量都随温度上升而降低，采用加热再生。再生温度175-260℃油气加工十大队吸收法脱水38油气加工十大队2013年5月22日吸附剂分子筛的湿容量为9-12kg（水）/100kg、活性氧化铝为4-7kg（水）/100kg、硅胶为7-9kg（水）/100kg；吸附容量与吸附质特性和分压、吸附剂特性、比表面积和孔隙率以及吸附温度有关常用吸附剂有活性氧化铝、硅胶及分子筛活性氧化铝比表面积可达250m2/g，常用于水含量高的气体脱水，不宜处理酸性天然气。吸附没有选择性，可吸附重烃，再生不易脱除，气体露点-60℃，高效氧化铝处理气体露点达-100℃。油气加工十大队吸附剂39油气加工十大队2013年5月22日吸附剂硅胶比表面积可达300m2/g，常用于水含量高的气体脱水，不宜处理酸性天然气。吸附没有选择性，吸水是放热易粉碎，气体露点-60℃。分子筛是人工合成沸石，分为A、X、Y型几种，A型分子筛是气体或液体脱水的优良干燥剂。露点达到-100℃，天然气脱水多采用4A或5A分子筛。分子筛脱水的优点具有很好的选择吸附性具有高效吸附性不易被液态水破坏，使用寿命长；高温下分子筛是唯一有效的脱水剂。油气加工十大队吸附剂40油气加工十大队2013年5月22日吸附剂脱水优缺点优点脱水后干气露点可低于-100℃，相当于水含量为0.8mg/m3对进气压力、温度、流量的变化不敏感无严重的腐蚀和起泡操作简单，占地面积小缺点需要2个或2个以上吸附塔切换操作，投资及操作费用高压降较大天然气中的重烃、H2S和CO2等可使固体吸附剂污染固体吸附剂颗粒在使用中易产生机械性破碎能耗高，再生时消耗热量多，在小流量操作时更为显著吸附剂使用寿命短，一般使用3年就要更换油气加工十大队吸附剂脱水优缺点41油气加工十大队2013年5月22日冷却脱水法直接冷却法加压冷却法膨胀制冷冷却法冷凝分离法气体温度非常高时宜采用直接冷却法。直接冷却法往往达不到气体露点要求，常与