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1、天然气脱硫技术的研究进展 姓名：常俊丽 指导老师：任保增 专业：化学工艺 学号：201212232693 天然气脱硫技术的研究进展 n研究背景 n脱硫方法及原理 n脱硫方法的比较 n脱硫技术的发展前景 n参考文献 研究背景 随着不可再生能源的稀缺及环保要求的逐年提 高，世界各国对具有经济、安全、环保等优势 的天然气的开发、利用和研究也随之深入。 天然气是清洁、高效、经济的能源和化工原料 ，是石油和煤炭最好的替代能源。随着天然气 工业的发展，其开发和利用越来越受到人们的 重视。 研究背景 n1.化工原料气的净化度要求 天然气可用作原料的化工产品，如合成氨，甲醇，氢 聚丙烯。硫化氢及有机硫化物，羰
2、基硫化物，二硫化 碳，在天然气如果原料气中硫含量过高，不仅设备会 造成腐蚀，但在合成反应或聚合催化剂中毒，失活。 因此，要求作为化工原料，净化要求：总硫含量 1mg/m3以下，要求气体的精脱硫。 n2.燃料气的净化度 天然气作为燃料燃烧时，其中的硫化物会被转换为硫 氧化物排放到大气中，形成酸雨，大气污染，生态环 境被破坏。因此，作为燃料的天然气必须进行脱硫。 脱硫方法及原理1.干法脱硫 干法脱硫是利用脱硫剂对某些有机硫转化吸收或用物 理、化学吸收脱除天然气中的微量H2S进行精细脱硫 的过程。 （1）氧化锌法 原理： n由于氧化锌脱硫剂低温下硫容较低(常温下一般不超过 10)，因而主要于高温(2
3、00400)下脱除H2S。 干法脱硫 (2)氧化铁法 氧化铁属常温脱硫剂，该法是经典而有效的脱硫方法，其 工艺简单、容易操作、能耗低，所以至今仍被广泛应用于 城市燃气、天然气脱硫工艺中。 干法脱硫 （3）活性炭法 n脱硫机理：利用活性炭表面活性集团的催化作用， 加速气体中H2S和O2发生反应。 2H2S+02=2H20+2S n活性炭吸附方式可以脱除大量的H2S，用于粗脱硫 。 n改性活性炭经浸渍活性金属(如铜、碱金属或碱土 金属等)后可以大大提高脱硫精度，常用于精细脱 硫。 干法脱硫 （4）分子筛脱硫 n分子筛本身或改性后可精细脱除气体中有机硫化 物，由于呈弱碱性，因而不能在强酸、强碱及 6
4、00以上的高温中使用。 n常用于脱硫的有NaX型，如13X型分子筛和CaA分 子筛如5A型分子筛。 n分子筛能吸附1520(质量分数)的噻吩，还 可效地选择性的吸附气体中硫化氢和硫醇，可将 它们从300 mg/m3脱除至10 mg/m3。 干法脱硫法的比较 干法脱硫的脱硫剂一般是不可再生的。 国内干法脱硫剂应用情况 n2008年中闲石化胜利油田有限公司河口压气站天然气处理 采用的便是海绵铁法脱硫工艺。 n90 年代长庆气田就是使用美国Sulfatreat研制的Sulfatreat 脱硫剂进行天然气脱硫。 n目前在川东、川西南和川南矿区的多套装置使用CT8-4、 CT8-4A、CT8-4B三种氧
5、化铁脱硫剂。 n3018脱硫剂是大连化物所在上世纪90年代开发的以煤制活 性炭为载体的脱硫剂在陕-京输气管线、克拉玛依油田、大 庆油田、中原油田等得到应用，运行效果良好。 n湖北省化学研究院研制T703(原为EF-2)脱硫剂是目前国内 性能最好的氧化铁精脱硫剂，应用于天津大港油田天然气 脱硫。 脱硫方法及原理 2.湿法脱硫 n天然气湿法脱硫是通过气-液接触，将气 体中的H2S转移至液相，气体得到净化， 而后对脱硫液进行再生循环使用。 n包括:化学吸收法、物理吸收法和混合吸 收法。 湿法脱硫 （1）化学吸收法 n常见的脱硫剂：乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙 醇胺(TEA)、二甘醇胺(
6、DGA)、二异丙醇胺(DIPA)、甲 基二乙醇胺(MDEA) 。 nMDEA的吸收原理如下: (快反应)(1) (慢反应)(2) (瞬间反应)(3) nMDEA对H2S具有较高的选择性 湿法脱硫 （2）物理吸收法 采用有机复合物做吸收剂 n脱硫原理：利用吸收剂对硫化物的溶解性脱硫，在脱硫 过程中不发生化学反应。 n多乙二醇二甲醚法( Selexol 法），低温甲醇法(Rectiol 法)，N甲基吡咯烷酮法( Purisol法），磷酸三丁酯法(24 tasolvan法)。 n优点:处理量大、再生容易；溶剂循环量和设备体积小、 专用系统简单、基建和操作费用低，溶剂一般无腐蚀性 、不易产生泡沫，可同
7、时脱除有机硫(硫醇和COS)而本 身不降解，稳定性好。 n缺点：溶剂价格昂贵和存在共吸现象。 湿法脱硫 （3）混合吸收法 将化学吸收剂和物理吸收剂相混合，达到同时 具备化学法和物理法优点的目的。 Sulfinol法 Hybrisol法 活化MDEA法 n混合脱硫法优点：高效节能、不易起泡、脱硫 效率高。 生物脱硫 n生物脱硫 n生物脱硫技术包括：生物过滤法、生物 吸附法和生物滴滤法。 n在生物脱硫过程中，氧化态的含硫污染 物必须先经生物还原作用生成硫化物或 H2S，然后再经生物氧化过程生成单质硫 ，才能脱除。 生物脱硫 脱硫原理： n氧化亚铁硫杆菌脱硫： (1)气体中H2S的化学吸收： (2)
8、吸收溶液在细菌作用下再生，细菌在此过程 中获得能量: n总的反应过程： 生物脱硫 n脱氮硫杆菌的脱硫： n脱氮硫杆菌在好氧条件下，以氧为电子受体氧 化还原硫化合物而获得能量，其氧化H2S的过 程为： n厌氧条件下，脱氮硫杆菌以反硝化反应方式同 时进行脱硫，以硝酸盐中的氧来氧化硫化合物 ，NO3-则被还原为N2，其氧化H2S过程为： 脱硫方法的比较 n干法脱硫由于脱硫剂一般不能再生，在工业上 应用较少。 n湿法脱硫处理量大，操作连续，适用于高含硫 天然气的处理，目前广泛用于天然气和炼厂气 的净化，但是普遍存在着动力消耗大、设备体 积大、运行费用高、控制条件严格等缺点。 n生物脱硫工艺难以推广应用
9、的最根本原因在于 脱硫效果和脱硫速率无法与化学工艺比拟。 脱硫技术的发展前景 n生物脱硫是一种优势明显、具有广阔发展前景 的新型脱硫技术。它能在常温常压下利用微生 物的代谢过程进行脱硫，既不需要价格昂贵的 处理溶液和催化剂，也没有大量废弃物的排放 。 n生物脱硫有利于降低能耗，提高经济效益，并 且对环境友好，对于日益严格的环保标准，今 后这项技术无疑将会成为研究的热点，生物脱 硫工艺的应用也必将逐步实现规模化。 脱硫技术的发展前景 n生物脱硫技术未来的发展： n一方面将集中在菌种改造上，即应用基 因工程方法提高生物活性和改善脱硫效 果。 n另一方面，着眼于实际应用，将更加重 视混合菌种的有效应
10、用、耐盐嗜热微生 物的筛选和重油脱硫以及配套技术的开 发。 参考文献 n1.蒲延芳,闻学兵,赵文涛. 干法脱除H2 S的研究进展. 全国气体净化信息站2009年技 术交流会论文集. 4144. n2.舒欣,李春光,任家君等. 国内天然气干法脱硫剂的比较研究J. 广东化工. 2010,37(1):8990. n3.潘卫华. 几种气体脱硫技术概还及比较J. 河北企业. 2011,(5):127128. n4.李新建.天然气湿法脱硫工艺J. 河南化工. 2008, 25(9):810. n5.陈胜永,岑兆海, 何金龙等.新形势下天然气净化技术面临的挑战及下步的研究方 向J.石油与天然气化工. 2012,41(3):264267. n6.李红菊,唐哓东,赵红义等.天然气脱硫技术J. 石油化工腐蚀与防护. 2009,26(5):46. n7.徐海升,刘永毅,薛岗林等.天然气脱硫化氢技术进展J.石化技术与应用. 2012,30(4):365369. n8.易成高,于寒颖,赵 欢等. 石油和天然气生物脱硫技术分析和展望J.石油化工. 2010,39(6):681687. n9.龙晓达.生物脱硫技术及其应用前景探讨. 全国气体净化信息站2006年技术交流 台论文集. 5662. n10.谢璐,奕亚芬, 胡新颜等. 脱硫剂的研究进展J. 辽宁化工. 2011,40(10):1084 1087.
