徐健

摘 要：天然气中存在大量含硫化合物与酸性组分，与水反应后生成的产物会腐蚀金属，含硫组分具有刺激性气味，毒性大，易引起催化剂重度，直接使用会严重危害到人畜生命安全，还会环境造成严重污染。因此，天然气脱硫装置不可或缺。该文对天然气脱硫装置工艺对环境的保护进行综述，为天然气脱硫装置的选择提供参考依据。

关键词：脱硫装置  工艺设计  MDEA

中图分类号：X5    文献标识码：A  文章编号：1674-098X（2014）11（b）-0122-01

随着时代的变迁，天然气俨然已成为人类生产活动中不可或缺的组成部分。天然气可被分为酸性天然气与洁气，酸性天然气富含硫化物与二氧化碳等酸性成分，只有经过加工处理，直至各项指标达到无害标准，才能投入使用。对于天然气化工厂而言，天然气脱硫装置的设计与建设工作不容疏忽。在生产与应用天然气的同时，务必要为人类的生存环境与生命健康提供可靠保障。

1 天然气脱硫装置的必要性

天然气中含有大量硫化物以及二氧化碳，硫化氢是天然气中最常见、含量最多的硫化物，它是一种剧毒性气体，即使是浓度很低的硫化氢，人体一旦触碰均会产生强烈不适感，浓度高时甚至会危及生命。这些成分复杂的气体与水反应后，生成的产物会腐蚀金属，使天然气运输管道的耐用性降低，一旦运输管道经腐蚀后破裂，则会导致天然气泄漏，造成环境污染。另外，含硫组分具有难闻臭味，毒性强，容易使下游工厂催化剂重度，会给产品与中间产品的质量带来不利影响。由此可见，对天然气进行脱硫处理很有必要。为确保天然气脱硫装置处理后的气体能够达到净化标准，在对天然气脱硫装置进行设计时，除需对上述各种因素进行充分考虑外，还需结合各生产厂家的输气需求，如输气效率、输气管耐腐蚀性等情况再做定夺。据笔者调查获悉，国内有不少对天然气含硫量有着严格要求的天然气化工厂，还设有二次脱硫装置。

2 天然气脱硫装置的设计原则与理论依据

（1）天然气脱硫装置的设计原则。

本文设计规模中，天然气处理量为300×104 m3/d，原料气中主要组成部分为硫化氢、二氧化碳、水、碳合物以及氮气。设计中，源天然气压力为4.0 MPa，温度为25 ℃。设计要求为：经脱硫装置处理后，最终天然气产品的气质量应达到国家标准《天然气》（GB17820-1999）一类气技术指标。最终天然气产品在压力条件为2.5 MPa的环境下，硫化氢含量不可超过10 mg/m3，水露点温度不可超过-5 ℃。

（2）天然气脱硫装置的设计依据。

该文中，天然气脱硫装置的设计依据主要参照：《石油天然气工程设计防火规范》（GB50183-2004）、《大气污染物综合排放标准》（GB16297-19696）、《关于天然气净化厂脱硫尾气排放执行标准相关问题》（国家环保总局环函1999）、《建筑物防空气污染物腐蚀规范》（GB/50057-94.2000年）、《工业企业厂噪音污染标准》（GB12348-90）以及《气田天然气净化厂设计规范》（SY/T0011-96）等。

3 工艺流程的介绍

3.1 天然气脱硫方法的确定

3.1.1 膜分离工艺

使用膜分离法处理酸性天然气，能耗低，可实现无人操作，有效节约了人工成本，减少了技术投入。不过，经该方法处理后的天然气依旧不纯，并不适用于酸气过浓的天然气，目前，该工艺主要被用于二氧化碳去油伴生气处理。在天然气脱硫装置中，膜分离法一般被置于比较靠前的处理环节上，利用它对天然气进行初步的脱硫处理。

3.1.2 Sulfinol法工艺

Sulfinol-M法不但能够有选择性地消除硫化氢，还能脱除有机硫，实现对天然气的净化。Amisol法的工艺原理，是利用醇胺-甲醇溶液于常温下，消除天然气中的算起，生成富液气提。Selefining与Optisol法，主要是将叔胺物理溶剂和水的混合物作为吸收剂，达到脱硫效果。不过该方法只能进行粗脱，一般在使用时还需其他方法加以辅助才能达到良好的脱硫效果。

3.1.3 化学溶剂法

醇胺一类的化学溶剂是天然气脱硫中，最常见的脱硫工艺。该工艺需在低压环境下进行，相较于物理溶剂以及混合溶剂，主要由于硫化氢等酸性组分的脱除会发生化学反应，对组分的分压并无特殊要求。另外，化学溶剂对烃类的溶解度并不高，因此无需担心化学溶剂的使用会影响天然气中烃类的含量。据了解，甲基二乙醇胺（MDEA）是使用频率最高的化学溶剂。

相较于其他化学溶剂，MDEA主要具备以下几点优势：（1）能耗低，脱除酸气效果佳，装置操作成本低，可操作性强;（2）大多数脱硫装置，仅需稍作改良即可成为MDEA脱硫，无需耗费大量的改良装置费用;（3）能选择性吸收硫化氢，处理效率高，脱除的硫化氢气体还能投入生产，经济性强;（4）MDEA蒸汽压低，不易挥发，因此有效降低了容积损失;（5）该容积化学性质稳定，能够最大化提高溶剂的有效利用率，降低物耗;（6）MDEA既能独立完成脱硫工作又能与其他化合物联合使用。因此，在本次设计中，笔者选用的脱硫工艺是MSEA法。

3.2 工艺流程的确定

原料气经吸收塔进入到分离器中，过滤掉大分子液体与固体颗粒。接着，气体从吸收塔下端向上流动，与醇胺溶液充分接触，酸气被完全脱除后，净化工序完成，天然气从塔顶排出。充分吸收酸气的富醇胺液从吸收塔底流出，经闪蒸罐处理后释放出烃类气体，在贫富液换热器的帮助下，再次被输送至塔顶，沿再生塔与蒸汽充分接触后，脱除酸气，半贫液经再沸器加热处理后，酸气被完全吸收，溶液获得再生，并再次被送往吸收塔上端，实现循环利用。由再生塔溶液施放的酸性气体经冷凝处理后，可将冷凝液运输回系统内，以免胺溶液浓度过高。

4 结语

综上所述，天然气是一种高效、优质的绿色能源，近年来，被广泛应用到工业生产与居民燃气等多个领域中。为满足市场日益增长的应用需求，含硫天然气处理工作面临着严峻挑战。硫化物的存在会给天然气运输管道与加工设备带来不利影响，处理不当还会给人身安全与生态环境构成严重威胁。该文从环境保护的角度出发，对天然气脱硫装置工艺进行了设计，以供业内同行参考借鉴。

参考文献

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