天然气中MDEA法脱硫技术的研究,mdea

天然气是一种清洁能源,当前已成为我国能源结构中很重要的部分。据统计,我国天然气产量接近7×1010 m3,排名全球第九。天然气中主要是存在H2S和有机硫化合物等酸性气体。在运输过程中,会造成金属管道的材料腐蚀,引发重要的安全事故,造成巨大的人生、财产安全;另外在燃烧H2S的过程中,气味难闻,会污染大气环境;此外这些气体在低温过程中结冰堵塞仪表和管线;另外还会导致催化剂中毒等危害,影响产品质量。所以必须对天然气进行脱硫工艺,使其符合国家标准。开发安全、环保的天然气资源是势在必行。

论文对国内外MDEA法脱硫技术应用现状做了简要介绍。对MDEA脱硫法做了详细的评述,介绍了其工艺原理和工作流程。希望对我国天然气行业的脱硫技术的发展起一定的促进作用。

1、国内外天然气中MDEA法脱硫技术应用现状

最早在天然气上采用MDEA脱硫的是美国的FlourCo。在20世纪40年代末的时候,它就大力推荐使用MDEA法进行脱掉天然气中的H2S。通过实验室以及工厂中的中试实验来证明此法可行。到了70年代,美国的Dow chemical Co等对MDEA法脱硫进行了工业应用。由此很多美国企业都开始采用此法,目前大约有10套左右的MDEA装置在运转。比如在伊朗,其Khangiran天然气净化厂也是采用的MDEA法进行脱硫的。查询资料所知在加拿大,Burnt Timber天然气净化厂也进行了改造方案,采用MDEA溶液进行脱硫处理,预测到2020年时,其H2S的含量会大大降低。

查阅资料所知,我国对天然气使用MDEA法脱硫的研究开始于四川省内。从1981年开始,四川的天然气研究所就开始了对天然气使用MDEA示脱硫的工业研究。四川省内第一次将MDEA法脱硫装置应用在工业上是四川达州建设完成的日处理量为25kNm3的脱硫装置。从这时开始,其它很多地方的天然气公 司都开始学习采用此法进行脱硫,比如有渠县脱硫厂和万县脱硫厂。据经济统计估算,这些企业使用MDEA可获得2000万元上以的经济效益。进入21世纪以来,MDEA法脱硫的工业优势慢慢的被发现,现在有很多的企业都在采用此法了。到2010年为止,MDEA脱硫装置在我国占有绝对的主导地位了,在我国现有的天然气净化厂中。使用MDEA的脱碳装置占有绝对统治的地位了,其总装置有44套之多,占到了11/12。总的处理能力达到96.10%。主要是分布在四川、重庆等省份。

2、MDEA法硫的工艺原理

2.1、H2S在MDEA水溶液中的化学反应

MDEA的化学名称为甲基二乙醇胺,一般是采用质量分数为25%-50%的MDEA溶液。当天然气中的H2S气体经过MDEA溶液时,H2S与其会发生速度极快的化学反应,达到除去H2S的目的,所以此法又叫化学吸收法。由化学溶解平衡理论来说的话,在MDEA水溶液中经过的H2S气体与溶液达到了一定的平衡。这个化学平衡还可以根据溶解度的不同来设定。

2.2、MDEA与H2S的化学反应方程式

R2NCH3+H2S→R2NCH3++HS-+Q (速度极快的中间瞬时反应)

R2NCH3+CO2 → (二者不反应)

R2NCH3+CO2+H2O+→ R2NHCH3++HCO3-+Q (速度极慢反应)

当天然气通过脱硫装置时,由于MDEA的水溶液可同时与天然气的H2S、CO2二种酸性气体接触,在这个过程中,MDEA+H2S的反应是受气膜控制的瞬时化学反应,但是CO2不能与其反应,这个与二者的溶解度是有很大关系的,H2S极易溶于水,但是CO2溶解度小,难溶于水,所以在MDEA溶液中,其与H2S的反应速度很快,这个是造成二者反应速度不同的主要原因。因此,还构成了一种在选择性吸收的基础,在二种气体都存在的情况下,合理利用其选择性吸收从而有效利用能源。如果再控制反应的气液比和气液接触方式,还可以更进一步改善H2S的选吸效果。

同时,上述反应是体积缩小的放热可逆反应,在低温高压下,有利于反应向右进行,利用此特点,在吸收塔内使绝大部分H2S和部分CO2从原料气中脱除,从而实现净化天然气的目的;在高温低压下,有利于反应从右向左进行,利用此特点,在再生塔内使H2S和CO2从溶液中解析出来,使溶液得以再生,以便循环使用。

3、MDEA脱硫技术工艺流程

MDEA脱硫技术工艺流程:采用吸收塔使天然气与MDEA溶液对流接触,此时MDEA溶液就吸收了大部分的硫化氢,净化后的气体从上部排出。塔底流出的富有H2S的溶液先闪蒸降压,然后通过贫富溶液换热器将溶液中的热量回收后进入再生塔进行再生,等将贫液温度降下来后,再通过循环泵加压后进入吸收塔完成循环。

4、MDEA法脱硫技术的展望

目前MDEA法脱硫技术也存在以下问题:第一,MDEA体系的选择吸附能力不强;第二,有机硫的如何脱除问题;第三,生产过程中MDEA体系存在着发泡问题。国内的一些学者和教授应该从工业应用的角度出发,来解决这些问题。使天然气MDEA脱硫法更加完善。能进一步降低其生产成本,提高天然气行业的经济效益,为我们的经济发展做出贡献。

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