解析低温甲醇法净化天然气工艺流程的研究

王静?张丰足

摘 要：在对天然气净化及低温甲醇净化法进行论述的基础上，探讨了低温甲醇法净化的特点。同时，针对天然气的实际净化处理需要，设计了简化的净化处理工艺流程，为天然气净化处理提供参考。

关键词：甲醇法；天然气净化；工艺处理

1 天然气净化及低温甲醇净化法

天然气净化摘要是指敬爱那个天然气中的H2S和CO 等酸性类气体以及水分等予以清除。其中，针对气体的净化方法主要包括气液吸收法、气固相催化转化法、固体吸附法、分子筛选分离法、分子膜分离法等。但是，当前使用最为广泛的净化方法还是气液吸收法。该种天然气净化方法通常需要使用几种工艺相结合的方式才能将天然气中的H2S和CO 等酸性类气体以及水分清除干净，其整体处理工艺流程较为复杂，同时涉及到的工艺设备也较多，控制点多，整个投资运营费用相对较高。

而所谓的低温甲醇法净化就是在对应的压力与低温环境下，使用甲醇溶液将气体中所含的酸性气体、水分等从天然气中脱离开来。当前，低温甲醇法净化方法主要用于合成氨、合成甲醇以及其他合成类气体的净化流程中。同时，该种方法也是一种高效的天然气净化方法。

2 低温甲醇法净化的特点

低于液化天然气的生产过程而言，原料天然气的温度通常要下降到-135℃以下，以达到净化原理的反应环境。同时，为了避免在低温环境下H2O和CO2在低温情况下形成水合物、干冰等而造成对设备管口堵塞的问题，通常要求将原料的天然气含水量下调至1*10-6以下，将原料中的CO2的含量下调至100*10-6以下。这时，在低温环境下，天然气的净化必然达到设计要求。由于对应的净化要求比较高，因此工厂在处理过程中通常会提出对应的预处理参数，如表1所示。

当前，天然气液化过程中最常用到的净化方法一般是使用溶剂吸收法进行预处理，之后再通过沸石分子筛选吸收，最终达到深度净化的目的。例如，2*104m3/d液化天然气净化装置通常是采用低温甲醇吸收与分子筛吸附相互组合的方式进行净化。溶剂吸收方法通常是根据吸收作用的不同而分为化学吸收方法与物力吸收方法两种。其中，化学吸收方法主要用于对酸性组分分压较低的原料气或者天然气进行净化，而物理吸收法则主要对酸性组分分压较高的原料气进行净化。其中，常用到的物理溶剂包括甲醇、碳酸丙烯酯等；而常用的化学溶剂这包括醇胺、碱金属的盐溶液和胺酸盐溶液等。

总的来讲，低温甲醇化净化天然气的工艺流程具有如下的特点：

（1）溶解度较高，甲醇在低温高压状态下能够有效的溶解于H2S、COS、H2O等中，具有较高的溶解度，是热钾碱溶液中溶解度的10倍以上。同时，不会由于化学化而产生大量的热能，有效的降低了天然气的净化成本，减少了净化设备的一次性投资；

（2） 选择性较强，甲醇虽然在低温高压状态下能够有效的溶解于H2S、COS、H2O等中，但是其对其他组分的溶解度则相对较小，这将使得其可以同时将有害物质分离出去；

（3） 甲醇的化学性质以及热稳定性较好，在吸收净化过程中不会出现气泡等现象，而且有利于生产的稳定；

（4） 在低温状况下因为甲醇的粘度较小，因此其具有良好的导热及传质能力；

（5） 甲醇的腐蚀能力较弱，不需要对设备进行特殊的防腐处理，有效的节省了投资；

（6） 甲醇的价格较低，而且容易获，有效的降低了生产成本；

（7） 但是，因为甲醇有毒，因此需要进行冷藏，而由于天然气中的甲烷含量相对较高，因此通过处理之后，可能造成其中甲烷组分含量的下降。

3 低温甲醇法净化天然气工艺处理流程

低温甲醇法属于一种技术较为先进、经济性较佳的净化方法。在其工艺处理流程中，其主要包括五个塔，即吸收塔、二氧化碳吸收塔、硫化氢浓缩塔、甲醇热再生塔以及甲醇/水分离塔五个部分构成。在处理过程中，按照原料气的组成成分以及净化目标值的不同，低温甲醇净化工艺流程的变换形式呈现出多样化的特征，但是整体上来讲都是在该工艺流程的基础上发展、设计开发而来的。

根据当前天然气净化处理流程的主要情况，本文对上述经典的“五塔”工艺处理流程进行了对应的简化：

（1） 因为天然气粗组分中并不含有硫化氢，因此在流程设计过程中可以将吸收塔中的脱硫处理部分予以省略，同时将硫化氢处理浓缩塔予以去除；

（2） 因为粗天然气中并不含有水分，因此可以将甲醇额水分分离塔省略；

（3） 因为粗天然气中含硫量很低（基本不含硫），同时二氧化碳的含量也较低，因此可以使用闪蒸罐来替代二氧化碳解吸塔。這样将可以将气体中的二氧化碳气体予以清除，本设计过程中使用了两级闪蒸的处理方法。

通过将该处理流程用于实际的流程分析，最终得到的低温甲醇净化工艺流程中保留了其中甲醇吸收塔、甲醇再生塔，得到的新的简化工艺流程如图1所示。实践证明，该处理流程能够很好的胜任粗天然气的净化工作。

4 结论

文章通过探讨天然气的实际组分及对应的净化工况，设计开发出了一个吻合粗天然气处理条件的低温甲醇工艺处理流程。该流程不但可以有效的满足粗天然气的生产工艺需要，而且能够应用于原料气的净化处理中，具有较强的推广意义。同时，该流程的结构相对简单，耗能较少，经济实用性较强，通过低温甲醇法处理之后的天然气净化度较高，是一种值得推广的天然净化方法。

参考文献

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