天然气集输 第六章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,第六章,天然气酸性组分的脱除,2,项目,一类,二类,三类,高位发热量，,MJ/m,3,31.4,总硫（以硫计），,mg/m,3,100,200,460,硫化氢，,mg/m,3,6,20,460,二氧化碳，,y,，,%,3.0,水露点，,在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的水露点应比最低环境温度低。,注：,1,、天然气体积的标准参比条件是,101.325 kPa,，,20,。,2,、国家标准实施之前建立的天然气输送管道，在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气中应无游离水。无游离水是指天然气经机械分离设备分不出游离水。,表,6-1,天然气的质量指标,3,第一节,天然气脱除酸性组分的方法,一、化学溶剂吸收法,在化学溶剂吸收法中，各种胺法应用广泛，所使用的胺有一乙醇胺（,MEA,）、二乙醇胺（,DEA,）、二异丙醇胺（,DIPA,）、甲基二乙醇胺,（,MDEA,）,、二甘醇胺（,DGA,）以及,80,年代工业化的位阻胺等。,4,1,、醇胺法化学原理,表,6-2,醇胺吸收,H,2,S,和,CO,2,的主要反应,5,2,、工艺流程,6,处理酸性组分含量超过,30%,的原料气时，可考虑用分路流程,7,4,、常用的化学吸收剂,（,1,）一乙醇胺（,MEA,）,MEA,是各种醇胺中,最强的碱,，所以它与酸气反应最迅速。,MEA,既可脱除,H,2,S,，又可脱除,CO,2,，在这两种酸气之间,没有选择性,，它具有最大的酸气负荷。,MEA,容易将酸气浓度降低到管输要求（一般,H,2,S,为低于,6mg/Nm,3,）。,8,MEA,与羰基硫及二硫化碳的反应是不可逆的,，这造成了溶剂损失和反应产物在,MEA,溶液中积累。,MEA,的缺点是,容易发泡,及降解变质，与,CO,2,发生副反应生成噁唑烷酮等降解产物，导致部分溶剂丧失脱硫能力。,MEA,具有比其它胺,高的蒸汽压,，因此溶剂的蒸发损失稍大。,MEA,再生温度,120,以上，导致再生系统严重腐蚀,。,9,（,2,）二乙醇胺（,DEA,）,DEA,法与,MEA,法在原理和操作上是类似的。一个主要的差别是它与羰基硫及二硫化碳的反应速度比,MEA,缓慢，得到的产物也不同。结果,DEA,与这些硫化物反应所造成的损失最大限度地减少。,DEA,是非选择性的,，既可脱除,H,2,S,，又可脱除,CO,2,。改良的,DEA,法（,SNPA-DEA,）能将,H,2,S,脱除到大约,2.3mg/Nm,3,的水平。再生后的,DEA,溶液一般具有较,MEA,溶液低得多的残余酸气浓度。,10,（,6,）甲基二乙醇胺（,MDEA,）,净化低含硫、高碳硫比的天然气是目前最优的方法。,它在,CO2,存在下对,H2S,具有,选择性吸收,的能力。,目前广泛使用的脱硫剂。,11,5,、工艺设计参数的选用,（,1,）,MEA,法。,MEA,的浓度一般为,15%,25%,，常用浓度为,15%,。,（,4,）,MDEA,法。,MDEA,的浓度一般为,20%,50%,。,2,）溶液酸气负荷,1,）溶液质量浓度,MDEA,法为,0.65,0.75,；,DEA,法为,0.8,0.85,；砜胺法可达,0.9,。,12,3,）富液流速和富液换热温度,醇胺法的富液流速一般为,0.6 1.0m/s,砜胺法的富液流速不宜超过,1.5m/s,。,经换热后富液温度一般为,62,94,管径,D,4,）闪蒸罐压力,醇胺法通常为,0.70.8MPa,；砜胺法通常为,0.5MPa,5,）贫液入吸收塔温度,通常不大于,45,13,6,）再生塔压力及回流比,再生塔压力一般为,60,80kPa(,表,),。,再生塔顶的回流比通常小于,2,7,）重沸器的加热温度,采用胺法时，重沸器中溶液的温度宜低于,120,，重沸器管内壁温度最高不超过,127,；砜胺法重沸器中溶液温度为,110,138,。,加热方式：,低压蒸汽、火管或乙二醇热载体,14,1,）材质选用和热处理要求,6,、工艺设备,吸收塔和再生塔的填料和塔盘；重沸器和贫富液换热器的管束；溶液循环泵及过滤器的部分零件以及丝网除雾器等采用不锈钢。,其余可用碳钢制作,15,2,）工艺设备的选用,（,1,）溶液循环泵,溶液循环量,水力计算所得的扬程，增加,5%,10%,溶液循环泵宜选用离心式油泵,若工厂已有,1.3MPa,或,2.5MPa,压力的蒸汽系统时，宜用背压式汽轮机作溶液循环泵的原动机,16,（,2,）吸收塔和再生塔,当直径大于,800mm,时，用板式塔,浮阀塔,板间距为,600mm,，降液管流速在吸收塔处为,0.08,0.lm/s,，在再生塔处不超过,0.12m/s,。,当采用泡罩塔时可用布朗一桑德尔,(Brown-Soander),公式计算塔径。,17,（,3,）气液分离器,（,4,）冷换设备,重沸器,可选用罐式或卧式热虹吸式重沸器,18,贫、富液换热器,浮头式热交换器,溶液和酸气冷却器,全水冷、全空冷或空冷加水冷,（,5,）溶液闪蒸罐和缓冲罐,溶液闪蒸罐和缓冲罐通常为卧式，长径比为,2,左右，溶液停留时间取,56min,。为降低闪蒸气中的,H,2,S,含量，,在闪蒸罐上设一吸收段,，用不锈钢乱堆填料（直径大于,600mm,时可用板式塔）。,19,（,6,）过滤器,原料气过滤器。目前采用的是圆筒形玻璃纤维过滤元件,溶液机械过滤器。国内采用丙纶绸滤布筒式过滤器，,溶液活性炭过滤器。可选用固定床深层过滤器,20,二、物理溶剂吸收法,1,、基本原理,采用有机化合物做吸收剂吸收天然气中的酸气（酸气溶解在有机化合物中）,物理吸收法的优点是：,（）吸收在高压、低温下进行，溶液对酸气有较大的吸收能力。由于溶液的酸气负荷与酸气分压成正比，故适宜于处理高酸气分压的天然气。,（）不仅能脱除,H,2,S,和,CO,2,，,还能同时脱除硫醇等有机硫化合物,。溶剂性质稳定，发泡性和腐蚀性小。,（）某些溶剂对,H,2,S,吸收有一定的选择性，因此可获得较高,H,2,S,浓度的酸气。,（）溶剂比热小，加热时耗能少。,21,物理溶剂对重烃的溶解度较大,目前已应用于工业的有,4,种溶剂：即弗卢尔（,Flour,）法使用的碳酸丙烯酯，普里索尔（,Purisol,）法使用的,N-,甲基吡咯烷酮（,NMP,），埃斯塔索文（,Estasolven,）法使用的磷酸三丁酯（,TBP,）和赛勒克梭（,Selexol,）法使用的聚乙二醇二甲醚。,22,2,、工艺流程,23,三、物理化学吸收法,MDEA,+,环丁砜,C,4,H,8,O,2,S,Sulfinol,M,法则能选择性脱除,H,2,S,又可脱除有机硫。,成为天然气脱硫的重要方法之一,24,四、直接氧化法,蒽醌法,碳酸钠水溶液加入蒽醌二磺酸盐,(A.D.A.),、偏钒酸钠和酒石酸钾钠组成,铁碱法,脱硫溶液由,3%,左右的碳酸钠加上,0.5%,的氢氧化钠水溶液组成。,25,6.4,改良,A.D.A,法的原理流程,26,五、干法脱硫,1,、分子筛法,2,、固体氧化铁法,固体氧化铁,脱硫剂是一种非再生式脱硫剂,2Fe,2,O,3,+6H,2,S 2Fe,2,S,3,+6H,2,O,（脱硫过程）,2Fe,2,S,3,+3O,2,2Fe,2,O,3,+6S,（再生过程）,27,28,六、天然气的膜分离净化,目前常见的气体通过膜的分离机理有两种：,气体通过多孔膜的微孔扩散机理；,气体通过非多孔膜的溶解,-,扩散机理。,29,几种常见的膜,平板膜片,(,上,),；圆管式膜,(,下,),；中空纤维膜,(,右,),30,膜分离法是一种大量脱除酸气的技术，但仅能进行粗脱，需后继胺法脱硫装置进行精脱。该法最适用于总酸气含量大于,20%,的情况。将其用于总酸气含量为,35%,的情况时，先用膜分离法将酸气含量降低到,10%,15%,，继后用,MDEA,等溶剂最后净化。,31,七、酸性气体脱除方法的选择原则,图,6.6,只脱出,CO,2,的方法选择,32,图,6.7,只脱出,H,2,S,的方法选择,图,6.8,同时脱出,H,2,S,和,CO,2,的方法选择,33,图,6.9,选择性脱出,H,2,S,方法的选用,34,第二节,硫磺的回收,一、克劳斯（,Claus,）硫磺回收原理,35,第二阶段是转化器内的低温催化反应,催化转化反应的温度一般均控制在,170,350,之间,36,二、克劳斯硫磺回收工艺流程,1,、直流法工艺流程,37,2,、分流法工艺流程,38,5,、低温克劳斯工艺（,MCRC,）,39,图,6.9,选择性脱出,H,2,S,方法的选用,40,6,、超级克劳斯工艺（,Superclaus,）,图,6.14,超级克劳斯,99,工艺流程图,41,图,6.15,超级克劳斯,99.5,工艺流程图,42,7,、过程气再热方式,（,1,）外掺合式部分燃烧法流程（二级转化）,43,缺点是高温掺合管制作要求高，掺合阀的腐蚀严重，因掺合气流中含有大量未经冷凝分离的硫蒸气，所以对总转化率有所影响。,44,（,3,）酸气再热炉式部分燃烧法（三级转化）,45,三、主要设备,1,、反应炉和废热锅炉,46,3,、转化器,硫化氢和二氧化硫在催化剂床层上继续进行克劳斯反应而生成元素硫，同时也使过程气中的,COS,、,CS,2,等有机硫化合物在催化剂床层上水解为硫化氢和二氧化碳。,4,、冷凝器,采用管壳式冷凝器，而且大多数设计为倾斜度为,1%2%,的卧式,47,5,、捕集器,金属丝网型，气速为,1.54.1m/s,时，平均捕集效率可达,97%,以上，尾气中硫含量约为,0.56g/m,3,。高达,2%,的硫产量来自捕集器。,6,、尾气灼烧炉,燃料气燃烧,产生的高温将尾气中的含硫化合物全部转化为二氧化硫,48,第三节 尾气处理,一、排放标准,最高允许排放浓度，,mg/m,3,排气筒高度，,m,最高允许排放速率，,kg/h,一级,二级,三级,1200,（,960,）,15,20,30,40,50,60,70,80,90,100,1.6,2.6,8.8,15,23,33,47,63,82,100,3.2,（,2.6,）,5.1(4.3),17(15),30(25),45(39),64(55),91(77),120(110),160(130),200(170),4.1(3.5),7.7(6.6),26(22),45(38),69(58),98(83),140(120),190(160),240(200),310(270),表,6-9 GB162971996,规定的,SO2,排放限值,注：括号内数值是对,1997,年,7,月,1,日起新建装置的要求,49,二、尾气处理方法,1,、尾气灼烧,2,、还原吸收法,50,51,图,6.19 SCOT,法工艺流程图,