硫化氢原料—天然气含硫废气回收工艺介绍

1. 背景介绍

原料气在净化厂内集气总站混合，再进入天然气净化厂净化装置进行净化处理。含硫原料气通过原有管线先进入原脱硫装置进行粗脱硫，采用选择性溶剂脱除H₂S、硫醇和部分CO₂后的湿净化天然气再进入本次新建的脱有机硫装置（装置包括COS水解装置和脱硫装置两部分，设计处理规模400×10⁴m?/d，），将天然气中COS水解成H₂S和CO₂，水解后的气体再通过精脱硫， 气体中几乎全部H₂S、部分CO₂和绝大部分有机硫被胺液吸收脱除，湿净化气最后进入原脱水装置进行水露点（水露点<-5℃）控制，产品气满足《天然气》（GB17820-2018） 一类气标准要求后进行外输。2.工艺选择

天然气脱硫的方法有很多，这些方法一般可分为化学溶剂法、物理溶剂法、化学—物理溶剂法、氧化还原法、固体脱硫法和其他类型方法等。目前常用的脱硫方法中，若采用单一的MDEA等水溶液作为脱硫溶剂，存在对有机硫脱除能力差等不足之处，产品气的总硫含量不能达到国家标准规定的气质标准，本工程不适用单一化学吸收法。物理溶剂吸收法目前主要应用于合成氨脱碳等工艺中，由于对烃类吸收量较大，闪蒸气量大且CO₂含量较高不易处理，需增加脱碳装置或增压后回原料气造成脱硫装置规模增大，溶液循环量较大，且需在低温下（约5℃）操作需增加一套低温装置，且酸气中的烃类含量较高，不利于回收装置的操作，因此不适合本项目。氧化还原法溶液硫容量小， 溶液循环量太大，能耗高，本工程不推荐氧化还原法。在其他脱有机硫工艺中，溶剂吸收（MDEA+环丁砜）+分子筛法工艺适合原料气主要成分为硫醇工况，因此不适合本工程；溶剂吸收（MDEA+环丁砜）+加氢催化法+溶剂精脱法适用于含有少量有机硫的工况，且需要原料气中含有H2（不低于0.5%），对于本项目需增设制氢设施，该工艺方法流程复杂，且需要氢源所以本工程不推荐采用此方法。综合上述，且结合实际情况，可采用的脱除工艺为高效溶剂吸收法、溶剂吸收+COS水解法+溶剂精脱。

①高效溶剂一次性脱除工艺 

该工艺流程与常规MDEA脱硫一致，原料气通过与全脱性高效脱硫剂在吸收塔中接触，脱除天然气中的H2S、CO2、有机硫，使得净化气中的H2S含量小于6mg/m3，总硫小于20mg/m3，符合《天然气》（GB17820-2018）一类气标准。工艺流程简单，占地少，操作维护方便，技术成熟可靠。

②水解+两级选择性溶剂吸收工艺 

该工艺流程为原料气进入脱硫吸收塔进行粗脱硫，从吸收塔顶出来的粗脱后的天然气进入水解部分。粗脱后的天然气进入水解反应器将天然气中COS水解成H2S和CO2 后进入二级脱硫吸收塔，得到湿净化气。从二级吸收塔来的富胺液通过二级贫液循环泵升压后进入一级吸收塔。从一级吸收塔出来的富液进入再生系统，再生后的贫液经贫液循环泵升压进入二级吸收塔，完成溶液循环，溶剂采用高效选择性溶剂。在满足《天然气》（GB17820-2018）一类标准基础上，采用COS水解+两级选择性溶剂吸收工艺相对于高效溶剂一次性脱除工艺，可提高产品气商品率；可提高酸气硫化氢浓度；相比一次性脱除工艺，循环量进一步降低，可减少净化厂主体工程改造工程量，有利于减少净化厂改造对周边环境的影响，保持净化厂长时间平稳运行，同时原料气经过该工艺有效脱硫处理后，尾气 SO2容易达标控制，从环保角度考虑，项目采用COS水解+两级选择性溶剂吸收工艺更环保。综合上述对比，从环保角度考虑，本次改造推荐方案2，净化厂将采用选择性溶剂吸收+COS水解+溶剂精脱工艺，使用的脱硫剂为高效脱硫溶剂。

3.工艺介绍

①一级脱硫装置吸收塔;具体地从集气总站来的原料气进入一级脱硫装置吸收塔，在塔内自下而上与二级吸收塔来的半富液逆流接触，对原料气进行预脱硫处理，原料气中几乎全部H2S和部分甲硫醇、 乙硫醇、甲硫醚、CO2被胺液吸收脱除，塔顶气去一级脱硫装置湿净化气分离器分液后进 入新增的羰基硫水解单元。吸收塔塔底富液进入一级脱硫装置解吸塔

②原料天然气水解反应器 从原脱硫装置吸收塔出来的湿净化气天然气进入羰基硫（COS）水解单元。首先湿净化气天然气经水解天然气进出口换热器加热至124℃、天然气加热器被3.3MPa(g)中 压蒸汽加热至150℃后进入水解反应器，在水解反应器中天然气中的COS在水解催化剂的作用下几乎全部被水解成H₂S和CO₂，水解后的天然气经过天然气进出口换热器、 水解天然气空冷器和水解天然气后冷器降温至40℃，再经水解反应器出口分离器和粉尘过滤器，过滤除掉天然气中可能携带的催化剂粉尘后，进入二级吸收塔下部进行脱硫处理。

③二级脱硫装置吸收塔:原料天然气二级脱硫吸收部分水解后的天然气进入二级吸收塔下部，在塔内与自上而下的脱硫溶剂贫液逆流接触，气体中几乎全部H2S、有机硫和部分CO2被胺液吸收脱除，从二级吸收塔顶出来的湿净化天然气进入二级湿净化气分离器进行分液，送至原有脱水装置进行脱水处理。含硫废气：炼厂含硫废气、焦炉煤气和高炉煤气也可作为选择作为废气资源化利用的原料。参考文献：崔吉宏. 采用羰基硫水解工艺优化高含硫天然气 脱硫操作模拟研究[J]. Energy Chemical Industry, 2021, 42(2).免责声明：所载内容来源于网络等其他资源，化设之友对文中观点保持中立，仅供参考，交流。转载稿件版权归原作者和机构所有，如有侵权，请联系我们删除。