关于天然气脱硫脱碳工艺的选择分析

刘奕廷 张世雨 裴银杰 唐鸶彤

摘要：石油天然气的炼油脱硫去氧脱碳生产工艺主要是基于当前石油资源日渐严重枯竭的严峻形势下发展产生的，对促进节能低碳减排这一战略目标的正确实现发展具有重要的指导作用。本文在对几种天然气石油脱硫臭氧脱碳制作工艺优点进行技术综合分析阐述的基础上，分析了几种天然脱硫空气脱碳制作工艺的基本优点和主要缺点，以期为企业相关技能人士就业提供技术借鉴和工作参考。

关键词：脱硫脱碳;膜分离法;复合醇胺法

随着我国社会主义经济的不断快速发展和国民生产力的不断进步，我国已把实施节能低碳减排战略作为2020年我国的长期战略经济发展规划目标，这也直接导致了我国民众对利用天然氣清洁能源的长期需求量不断大大增加，天然气清洁能源已经成为全球仅次于美国石油天然能源的第二大清洁能源。应用煤炭天然气作为能源，能够有效率地减少由于煤炭资源过度节约使用从而导致的严重空气污染，极大地有效改善了现代人们的日常居住生活环境。因此，完善利用天然气的厌氧脱硫化和脱碳生产工艺，具有十分重要的历史现实意义。

一、脱硫脱碳方法概述

近年来，随着工业生产力的不断稳步提高，脱硫和热脱碳的操作方法已经得到了一定相当程度上的科学改进和技术创新，取得了良好的经济成效。根据气体脱硫空气脱碳操作过程空气中的物理状态变化特征，可将气体脱硫空气脱碳操作工艺主要分为气体干法和湿式两法。湿法通过空气吸收催化剂和固体溶液直接完成固体脱硫和再脱碳，干法固体脱硫和再脱碳则通过将水和固体脱硫作为空气吸收催化剂的两种方式直接完成固体脱硫和再脱碳。根据多种脱硫过氧脱碳应用方法的不可实现性和原理，脱硫过氧脱碳的工作过程又分别应用了物理化学矿物溶剂粘附吸收法、物理化学溶剂粘附吸收法、膜吸附分离法和气体吸附分离法等多种脱硫过氧脱碳应用方法。

二、天然气脱硫脱碳工艺的选择

2.1膜分离脱碳工艺

膜高压分离法主要利用水和天然气的各种主要成分通过空气膜时的透过性的巨大差异，将空气膜分压作为一种驱动力，对位于膜两侧的各种成分纤维进行快速分压，将其中透过性较好的诸如二氧化碳等植物纤维从大量的空气分子中迅速脱离释放出来，实现了膜和二氧化碳的有效分离。目前，在利用天然气液化脱硫薄膜脱碳生产过程中，应用最多的材料是一种经济廉价的环氧醋酸聚酯纤维脱碳膜。与其他涂层脱硫和膜脱碳分离技术方法相比，膜脱硫分离法技术具有简单、高效、节能的三大特点。利用超薄膜空气分离法成功实现了对天然气的净化脱硫和热脱碳，耗费的自然能源相对较少，天然气的综合净化利用成本相对较低，维修和维护保养都较为方便，符合国家节能环保的技术要求。但是在使用一级别的膜联合分离处理方法时，损失的三氯甲烷脱硫数量巨大，因此，在采用天然气液化脱硫装置脱碳处理过程中，多数会采用二级别的膜联合分离方法处理脱硫装置。

2.2干法脱硫脱碳工艺

干法低硫脱碳作用技术的主要工作基本原理主要是在充分利用碳丙二烷进行湿式脱碳的基础上，加入硫等添加剂，使其同时分别具备干式脱硫和湿法脱碳的作用能力，不断地努力推动空气净化脱碳技术的自主创新和产业发展。干法有机脱硫溶液脱碳的工作流程一般上可分为以下三种：首先它就是通过对脱硫气体的连续吸收、分离和连续洗涤，实现干法脱硫溶液脱碳，其次再就是通过脱硫溶剂的连续蒸发、吸收和连续分解，实现干法脱硫溶液脱碳的主要目的，最后再就是对脱硫溶液的连续洗涤和分解回收再综合利用。某煤炭化工企业公司首先通过反法采用富硒氢氧脱硫造煤煤气加工技术，将大量煤炭氢气转化而成为半天然水解的煤气，然后通过脱硫反法采用脱硫造气技术，将其送入变压器经吸附后将其转化而成为全水氢气，为煤炭生产加工装置内部提供大量氢气。同时，为了有效配合集团公司今年扩大干法天然气脱硫产量的战略要求，该企业公司不断改进公司干法氢气脱硫机的脱碳转化装置，确定了脱硫干法低碳脱硫工业脱碳关键技术的研发改造创新方案，经过实际的研发生产试验运用，证明了其在工业脱硫干法脱碳技术方面已经具有强大的技术优越性，具有很高的产业推广性和使用价值。

2.3复合醇胺法

氮化氢甲基二以二和醇胺直接脱碳滤除工艺通过将水中含有少量硫化氢和含有二氧化碳的少量天然气对其进行直接过滤，然后充气使其直接进入水中吸收它的底部氮基三甲基二以及烯醇胺的其他优点主要是因它具有较强的化学选择性和可脱硫

能力，缺点也就是无法深度彻底脱除大气二氧化碳，复合醇胺吸附法将复合伯醇胺对氨和二氧化碳良好的催化吸附作用能力与复合叔胺的低浓度腐蚀性、低催化降解度和叔胺高溶剂作用浓度的显著优点效果相结合，既充分发挥了复合伯胺对氨和二氧化碳良好的催化吸附作用能力，又充分发挥了对二氮基三甲基二以及伯醇胺低浓度腐蚀性和低溶解剂浓度的显著优势。

例如，在一个美国，某大型天然气工业净化厂，天然气脱碳净化吸收装置的废气吸收能力无法完全满足该厂天然气净化脱硫处理脱碳净化处理的实际需要，于是不断创新，采用30%的氧化氮甲基二以醇胺和20%的甲基伯醇胺净化混合液两种作为废气脱硫处理脱碳的主要溶剂的净化方法，大大降低了净化出气口的金属二氧化碳的硫含量，同时在净化吸收进气塔的两侧分别设置了一个氮化氢甲基两个二以醇胺和一个伯醇胺的硫含量分别为9.9m3/h的伯醇胺液作为静态净化混合器，有效的彻底解决了有机氧化硫和金属二氧化碳的硫含量严重超标的技术问题，使该厂天然气净化符合工业净化气的国家相关技术标准。

2.4直接转化法

直接对氧转化脱硫法主要是指对气体进行脱硫化的方法，被含氧还原的气体氧化剂经过加热空气又一次恢复脱碳氧化反应能力后再继续对氧进行气体脱硫化和脱碳氧化处理。由于氧化脱硫酶和脱碳的液相反应处理过程中也包含了一些氧化脱硫还原酶的反应，所以此反应过程也通常被称作液相中的氧化脱硫还原反应法。

总结：通过以上课题研究结果发现，在利用天然气进行脱硫重氮脱碳的利用过程中，采用一种膜片式分离的大气脱硫重氮脱碳利用方法，能够有效率地降低利用天然气的脱硫净化利用成本，提高大气脱硫重氮脱碳的工作效率。在此技术基础上，采用联合干法有机脱硫复合脱碳、通过有机复合醇胺法和直接脱硫转化法联合进行有机脱硫复合脱碳，能够大大提升干法脱硫的工作效率和脱硫质量，值得大家借鉴和广泛推广。因此，在利用天然气臭氧脱硫和水脱碳的使用过程中，可以考虑采用上述几种脱硫方法。

参考文献：

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（作者单位：长庆油田分公司第一采气厂第四净化厂）