砜胺法脱硫知识.doc

净化工段培训应知部分（砜胺法脱硫）
传统砜胺法脱硫
一、工艺原理：
1、环丁砜（SF）的物理吸收作用
环丁砜是一种优良的有机溶剂，对于H2S、CO2有机硫有很强的吸收能力，当H2S的分压很高时，物理吸收占主导地位。砜胺法特别适用于原料气中酸性气体含量高，压力高，并含有机硫的天然气。
含量高的优点：
（1）净化气中总硫含量显著下降，有机硫脱除效率升高；
（2）有利于蒸汽耗量的降低（吸收热效应低，再生时能耗低）
（3）减轻腐蚀，抑制溶液发泡；
含量高的缺点：
（1）增加对重烃的吸收，使酸气中烃含量增加，影响硫磺回
收装置生产；
（2）溶液粘度增大，影响传热，增加动力消耗；
（3） 造成净化气中总硫合格，而硫化氢含量超标：
2、二异丙醇胺（DIPA）的化学吸收作用
化学分子式 (C3H6OH)2NH
化学反应方程式： 与H2S、CO2、COS的反应
含量高的优点：
有利于H2S和CO2的脱除，净化气中H2S含量低；
含量高的缺点：
不利于有机硫的脱除，腐蚀严重，粘度增大，能耗增大。
二异丙醇胺与H2S和CO2的反应方程:
3、水的作用：
（1）水是作为溶剂起到调节溶液的粘度；
（2）传热载体（加热蒸汽使溶液中水汽化产生二次蒸汽携带热量进再生塔给富液换热）。
含量高的优点：
（1）有利于CO2的脱除；
（2）降低溶液粘度，有利于传热；
（3）再生容易；
含量高的缺点：
（1）溶液热容增加；
（2）净化气水含量增加，增大脱水装置的负荷；
（3）动力消耗增加；
（4）溶液吸收酸性气体的能力下降。
原料气
原料气过滤器
闪蒸塔
净化气
分离器
分离器
吸
收
塔
酸水回流泵
循环泵
闪蒸气
贫富液换热器
冷却器
水
贫液空冷器
酸气空冷器
冷却器
酸气
再
生
塔
分离器
二、工艺流程

三、主要设备及其作用
1、吸收塔:以溶液脱除天然气中的H2S、CO2及有机硫化合物而达到所要求的净化指标的设备。我装置采用双溢流浮阀塔。
2、闪蒸塔：由闪蒸罐和精馏柱两部分组成。闪蒸罐使富液夹带和溶解的烃类解析出来；精馏柱吸收闪蒸气中逸出的酸气。
3、再生塔：使富液中的酸气解析出来的设备。
4、重沸器：为脱硫装置提供热源的设备。利用高温蒸汽给溶液加热将热量传给系统。
5、过滤器：去除溶液中的固体杂质和部分降解产物。
四、操作要点
1、气液比： 宜控制在268左右
2、溶液组成： 砜：胺：水=40：40：20
3、贫液中H2S含量： <1g/L
4、贫液入塔温度： <40℃
5、吸收压力： 4~6.4Map
6、再生压力： 0.08Map
7、再生温度： 135 ℃（塔底）
五、砜胺法的优缺点
1、优点：
（1）溶液的酸气负荷高；
（2）溶液不易发泡，溶剂损失小；
（3）对H2S、有机硫的净化程度高；
（4）消耗指标低；
2、缺点：
（1）溶液吸收重烃严重；
（2）对溶液系统密封材料要求高；
（3）环丁砜、二异丙醇胺凝固点高，一般应设暖房贮存；

（4）砜胺溶液的价格比较昂贵，而且溶液变质产物复活困难；
（5）对H2S、CO2的吸收无选择性。
六、胺法的一般操作问题
（1）腐蚀：
在醇胺法装置的操作中，最严重的问题是腐蚀。醇胺系统主要的腐蚀剂是酸性气体本身。腐蚀随着溶液中的酸气浓度增加而增强。游离的或化合的CO2也能引起严重腐蚀，而在高温以及有水存在时尤其严重。
硫化氢与碳钢作用，形成不溶性的硫化亚铁，硫化亚铁在金属表面上形成膜，但此膜粘附得不够紧密，所以对进一步腐蚀所起到的防护作用不大（虽然在主要处理CO2的装置中，有很少量的H2S存在时，可以减少腐蚀作用）。
2）发泡
溶液发泡会导致装置处理能力严重下降，胺液再生不合格，脱硫效率严重下降，净化气中H2S含量超标，溶液损失增加等。
一般认为，溶液发泡需要有以下几个条件：泡沫引发剂（如凝结烃、有机酸、气井液体等）、泡沫稳定剂（如硫化铁固体）和高气速等条件；其中硫化铁是腐蚀产物。
预防溶液发泡的办法：
· 原料气进入吸收塔前进行分离、过滤。
· 对溶液进行过滤。
· 加阻泡剂
3）溶剂损失
在醇胺法天然气脱硫工艺中，醇胺溶液的损失有蒸发损失、夹带损失、降解损失和跑冒滴漏。
（1）蒸发损失
醇胺的蒸发损失与吸收塔、再生塔和闪蒸塔的操作条件有关，这是胺蒸发损失的三个主要方面。温度、压力和胺浓度是影响胺蒸发损失的重要原因，当温度升高和（或）压力降低，胺蒸发损失液增加。
（2）夹带损失
夹带损失是指胺液在净化气或酸气中的物理携带，液相以雾状在气相中分散，或气相以法泡的形式在液相中分散。胺液粒径在0.1~5000μm范围内容易被气相夹带出塔，因此必须控制塔内的气流速度，当吸收塔的操作高于设计气速或低于设计压力时，经常会发生比较严重的胺液夹带。
3）溶液降解
胺液的降解机理比较复杂，胺与有机酸、硫化物（CS2、COS）
等生成热稳定性盐，在正常的再生条件下不能够还原，所以这部分胺虽然没有离开系统，但它不能再吸收H2S、CO2了。
七、酸气中烃含量高的原因及处理措施
原因：
1、溶液在吸收塔内溶解与夹带的烃量
（1）溶液组成：环丁砜与水含量之和↑，溶解与夹带烃↑ ；
（2）原料气组成：C2+及芳烃含量↑ ，溶解与夹带烃↑ ；
（3）操作条件：
A、富液出塔温度↓，溶解与夹带烃↑ ；
B、吸收塔压力↑，溶解与夹带烃↑ ；
C、溶液在吸收塔底停留时间↑，溶解与夹带烃↑ ；
D、气液比↓，溶解与夹带烃↑ ；
气液比是以上因素中最重要的因素
2、影响闪蒸效率的因素
（1）闪蒸压力↓ ，闪蒸效率↑ ；
（2）闪蒸界面↑，闪蒸效率↑ ；
（3）富液停留时间↑，闪蒸效率↑ ；
（4）闪蒸温度↑，闪蒸效率↑ ；
闪蒸温度是影响闪蒸效率中最重要的影响因素
处理措施：
1、降低富液溶解与夹带的烃量；
2、提高闪蒸效率
其中提高闪蒸温度是最有效的手段，其次是提高气液比。
八、脱硫的基本计算
1、分压计算
Pi=Ni*或 Pi= yi*P
Ni—组分i的摩尔百分数 yi —组分i的体积百分数
例题1：
某脱硫装置原料气中H2S含量5% （摩尔分数），CO2含量为4%（摩尔分数），吸收操作压力为4.9Mpa（表），求该操作条件下H2S和CO2的分压。（大气压为0.1 Mpa）
解： H2S的分压 p1= y1p=0.05×（4.9+0.1）=0.25 Mpa
CO2的分压 p2= y2p=0.04×（4.9+0.1）=0.20 Mpa
答：该操作条件下H2S的分压 为0.25 Mpa， CO2的分压 为0.20 Mpa。
2、天然气体积的计算（理想状态）
标方（Nm3）： P：1.013 ×105 Pa T：273.15K（0 ℃）
基方（Sm3）： P：9.807 ×105 Pa T：293.15K（20 ℃）
例题3：
某原料气硫化氢含量1%(体积分数),经脱硫处理后,净化气中硫化氢含量为5mg/m3求装置的脱硫效率.其中硫化氢的密度为1.539kg/ m3。
解：
答：装置的脱硫效率为99.97%.
例题4：
某原料气有机硫含量为1000 mg/m3，脱除后，净化气中有机硫含量为150 mg/m3，求有机硫的脱除率？
解：
答：有机硫的脱除率为85%。

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