1、常见天然气净化工艺特点浅析摘 要：本文介绍了常用的几种天然气净化工艺：胺法、混合胺法、Benfield法、Sulfinol 法工艺、低温甲醇洗工艺、膜分离技术，并说明各自工艺的特点和应用情况，最后指出了天然气净化工艺的发展趋势并提出了建议。 关键词：天然气 净化 工艺 一、胺法 常用的醇胺类溶剂有一乙醇胺（MEA） 、二乙醇胺（DEA） 、二异丙醇胺（DIPA） 、甲基二乙醇胺（MDEA）等。 MEA 在各种胺中碱性最强，与酸气反应最迅速；对 H2S和 CO2两种酸气之间没有选择性，都可脱除；在普通的胺中因其分子量最低，故在单位重量或体积的基础上它具有最大的酸气负荷。因此它脱除一定量的酸气所需
2、要循环的溶液较少；化学性能稳定，能大限度地减少溶液降解，用蒸汽汽提容易使它与酸气组分分离。缺点有：MEA 与羰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的固体产物在 MEA溶液中积累；MEA 具有比其它胺更高的蒸汽压，因蒸发而产生大量的溶剂损失，但是此问题通常可借净化的简单水洗来解决。 DEA 是仲胺，碱性较 MEA弱，同样对 H2S和 CO2没有选择性。其净化度没有 MEA高，即使采用 SNPA（法国阿基坦国家石油公司）改进型工艺，也只能达到 2.29mg/m3。优点是溶剂蒸发损失较 MEA小，腐蚀性弱，再生时具有较 MEA溶剂低的残余酸性组分浓度。DIPA 和 MDEA两种溶剂均
3、是近年来用于炼厂气和天然气的选择性溶剂。在 CO2存在时，对 H2S有较高的选择性，均能将 H2S脱除到管输标准要求。 二、混合胺工艺 在上述工艺的基础上又发展了混合胺工艺： 1.用 MDEA/DEA脱除高含 CO2天然气。将原来采用的 DEA溶剂置换为MDEA/DEA混合胺溶剂，结果表明，用 MDEA/DEA混合胺净化的产品气中H2S和 CO2浓度均可达到管输标准，更为重要的是改用混合胺后，在没有增加设备的基础上大大提高了装置的处理能力和效率。 2.aMDEA 工艺。aMDEA 溶剂系统是由 MDEA加上一个活化剂组成的MDEA混台水溶液，其目的是为了提高 CO2的吸收速率。使其具有低能耗、
4、低投资费用、低溶剂损失、酸气纯度高、对环境无污染和工艺灵活等优点。 3.SNPADEA 工艺和 MDEA工艺开发的活性 MDEA工艺，现已在生产中获得应用。MDEA 与伯或仲胺（有时还添加其它活性组分）组成的混台胺溶液克服了 MDEA单独使用时的缺点，具有运行的灵活性、适应性强，可以根据不同的酸气成分和处理要求改装溶剂的特点；比 MEA和 DEA所需再生热少，节约运行费用；化学稳定性及热稳定性强、防腐，泡沫生成趋势低；技术成熟、设计可靠。 三、Benfield 法工艺 Benfield 溶剂是碳酸与催化剂、防腐剂的多组分水成混合物。供气压力在 7Mpa以上，酸性气体超过 50%的工作条件，它都
5、可以适应。 Benfield 流程已被世界上 600多座天然气预处理装置所应用，LNG工业中成功运用了的 Benfield Hipure流程是由 Benfield系统与胺系统联合的混合方案。碳酸钾除去大量的酸气成分，胺溶液用于最后商品气的纯化。所有酸气都从碳酸盐再生塔的顶部抽出。 现在一种代号为 P1的新型吸收剂，取代了常用的二乙醇胺（DEA）等物质。对于初建工厂，选择 P1吸收比 DEA可减少 25%塔高、5%15%塔直径以及 5%15%的能耗，同时 CO在产品气中的含量可明显降低。对原装置改用，可以提高产量和节约能耗。此外，P1 吸收剂无毒、无泡沫、无腐蚀性，能满足环境安全要求。 四、Su
6、lfinol 法工艺 砜胺法净化天然气的工艺流程与醇胺法相同，差别仅仅是使用的吸收溶液不同。砜胺法采用的溶液包含有物理吸收溶剂和化学吸收溶剂，物理吸收溶剂是环丁砜，化学吸收溶剂可以用任何一种醇胺化合物，但常用的是二异丙醇胺（DIPA）和甲基二乙醇胺（MDEA） 。砜胺法溶液的酸气负荷几乎正比于气相中酸气分压，因此，处理高酸气分压的气体时，砜胺法比化学吸收法有较高的酸气负荷，因为砜胺溶液中含有醇胺类化合物，因此净化气中酸气含量低，较易达到管输要求的气质标准。由于砜胺法兼有物理吸收法和化学吸收法二者的优点，因而自 1964年工业化以来发展很快，现在已成为天然气脱硫的重要方法之一。但是该方法不能深度
7、脱硫，常用于硫的粗脱，与其它方法配合使用。 五、低温甲醇洗工艺 低温甲醇洗技术以其优越的性能，在化肥工业、石油工业、城市煤气工业等领域得到了广泛的应用。低温甲醇洗因用途的不同而采用的再生解析过程流程有所不同。 低温甲醇洗法用于天然气净化过程具有以下特点：溶解度高，甲醇在低温高压下，对 CO2、H2S、COS 和 H20有较大的溶解度，是热钾碱溶液的 10倍。而且不用化学法再生时的大量热能，大大降低了净化成本，减少了设备投资；选择性强，甲醇对 C02、H2S、COS 和 H20的溶解度大，但对其它组分的溶解度小，这样就可以同时将有害物质吸收分离掉；化学稳定性和热稳定性好，在吸收过程中不起泡，有利
8、于稳定生产；在低温下甲醇粘度小，具有良好的传热、传质性能；腐蚀性小，不需要特殊的防腐材料，节省设备投资；甲醇价廉易得。缺点是甲醇有毒，需要冷源。 六、膜分离工艺 从天然气中脱除 H2S、CO2、H2O 是利用由于各种气体通过膜的速率各不相同这一原理，从而达到分离的目的。气体渗透过程可分三个阶段：（1）气体分子溶解于膜表面；（2）溶解的气体分子在膜内活性扩散、移动；（3）气体分子从膜的另一侧解吸。气体分离是一个浓缩驱动过程，它直接与进料气和渗透气的压力和组成有关。 为了提高膜的分离效率，目前工业上采用的膜分离单元主要有中空纤维型和螺旋卷型两类。可根据具体的处理条件恰当地进行选择。中空纤维型膜的单
9、位面积价格要比螺旋卷型薄膜便宜.但膜的渗透性较差，因而需要的膜面积就较大；另外中空纤维型管束直径较小（通常小于 300微米） ，用它来传输渗透气，如果渗透气流量过大，则会导致管束内压力显著下降而影响膜的分离效率。而螺旋卷型的设计很好地解决了这个问题，由于它是将比中空纤维型膜选择性渗透层更薄的膜弄成卷型放入管状容器内.因此具有较高的渗透流量而膜的承受能力也得到了提高，同时，还可根据特殊的要求将单元设计成适当的尺寸以便于安装和操作。因此尽管螺旋卷型薄膜单位面积价格比中空纤维型膜要贵 35 倍，但因其具有上述优点，国外天然气的膜处理装置多采用螺旋卷型分离单元。 膜分离技术适合处理原料气流量较低、含酸
10、气浓度较高的天然气，对原料气流量或酸气浓度发生变化的情况也同样适用，但不能作为获取高纯度气体的处理方法。对原料气流量大、酸气含量低的天然气不适合，而且过多水分与酸气同时存在会对膜的性能产生不利影响。目前。国外膜分离技术处理天然气主要是除去其中的 CO2，分离 H2S的应用相对较少.而且处理的 H2S浓度一般也较低，多数应用的处理流量不大，有些仅用于边远地区的单口气井。但膜分离技术作为一种脱除大量酸气的处理工艺，或者与传统工艺混合使用，则为含高浓度酸气的天然气处理提供了一种可行的方法。国外在此方面已作了许多有益的尝试。尤其是对一些高含量 H2S天然气的处理，获得了满意效果。 七、发展趋势 随着天然气工业的发展，将会涌现出一些新型的净化工艺，传统的净化工艺与新型工艺的结合互补，是天然气净化工艺发展的趋势，必须重视和加强这些技术的研究和应用，并通过建立示范装置推广膜分离技术，改进净化工艺，提高净化水平。
