高酸性天然气中有机硫脱除技术的研究

【摘要】：天然气原料气中一般含有一定量的酸气,如二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)等,以及有机硫,如二硫化碳(CS2)、羰基硫(COS)、硫醇(RSH)、硫醚(R-S-R')等。在输送和加工之前必须将酸气和有机硫清除干净,即将其中的CO2、H2S和有机硫进行脱除。中国石化集团开发的普光气田和元坝气田含有很高的H2S、CO2,同时还含有较高的COS、CS2, RSH,普光气田的天然气原料气中H2S达到了18%(vol), CO2达到了10%(vol)左右,其有机硫的含量则高达300-500mg/m3。 本研究针对高酸气、高有机硫的天然气原料气的净化进行了研究,开发了新型位阻胺HA配方溶剂,进行了实验室小试、模试和普光侧线试验,并与叔胺甲基二乙醇胺溶剂(MDEA)的净化效果进行了比较,考察对比了位阻胺HA溶剂在气液比、吸收温度、填料高度的性质以及位阻胺HA溶剂的理化性质等,综合考虑小试、模试和侧线试验的结果,实验表明： (1)位阻胺HA溶剂具有更好的酸气脱除能力。在相同的溶剂浓度、溶剂循环量以及填料高度的条件下,在同一装置上,位阻胺HA配方溶剂与MDEA溶液相比,位阻胺HA溶液在脱除酸性气方面可以提高30%的能力。 (2)位阻胺HA溶剂能够很好地脱除原料气中的有机硫。与MDEA溶剂相比,位阻胺HA溶剂在脱除高酸性气体的同时,对有机硫包括COS、RSH、 R-S-R等的脱除效果非常好,又可以简化工艺流程,降低工艺操作难度。 (3)位阻胺HA溶剂在发泡性和腐蚀性方面都优于MDEA溶剂,都具有较低的发泡性和腐蚀性。因此,在MDEA原有装置上,位阻胺HA配方溶剂即可替代MDEA溶剂,不需要进行设备和装置的改造。 【关键词】：高酸性天然气 位阻胺HA溶剂 有机硫 脱硫 MDEA
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE644
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 前言9-10
• 第1章 文献综述10-30
• 1.1 天然气资源及利用10-13
• 1.1.1 世界天然气资源分布10-11
• 1.1.2 天然气的消费结构和利用11-13
• 1.2 有机硫的脱除机理13-15
• 1.2.1 羰基硫COS的脱除13
• 1.2.2 二硫化碳CS_2的脱除13-14
• 1.2.3 硫醇的脱除14-15
• 1.2.4 硫醚的脱除15
• 1.3 国内外天然气脱有机硫现状15-30
• 1.3.1 醇胺法16-20
• 1.3.2 物理溶剂法20-23
• 1.3.3 化学—物理溶剂法23-27
• 1.3.4 位阻胺法27-30
• 第2章 实验准备与方案30-46
• 2.1 实验原料与试剂30-31
• 2.1.1 试验原料气30-31
• 2.1.2 实验试剂31
• 2.2 试验技术方案31-37
• 2.2.1 酸性组分在溶剂中的平衡溶解度的测定31-32
• 2.2.2 常压下高酸性天然气吸收净化32-33
• 2.2.3 实验室高酸性天然气净化实验33
• 2.2.4 模拟流程下高酸性天然气净化试验33-35
• 2.2.5 侧线高酸性天然气净化试验35-37
• 2.3 分析及测试方法37-44
• 2.3.1 溶剂的物性测定37
• 2.3.2 原料气中硫化氢H_2S含量的测定37
• 2.3.3 净化气中硫化氢H_2S含量的测定37
• 2.3.4 溶液中硫化氢H_2S含量的测定37
• 2.3.5 溶液中二氧化碳CO_2含量的测定37
• 2.3.6 硫氮分析仪总硫分析37-40
• 2.3.7 GC气相色谱有机硫组分分析40-44
• 2.4 吸收净化效果的评价44-46
• 2.4.1 原料气中酸性组分脱除率44
• 2.4.2 溶液吸收选择性44-46
• 第3章 位阻胺HA吸收性能的评价与理化性质的测定46-58
• 3.1 位阻胺HA溶剂常压脱硫特性试验46-47
• 3.1.1 动态位阻胺HA酸气吸收性能测定46
• 3.1.2 阻胺HA溶液再生性能测定46-47
• 3.2 实验室吸收性能的评价47-49
• 3.2.1 低压下位阻胺HA溶剂对有机硫的脱除效果47
• 3.2.2 不同压力下位阻胺HA脱有机硫条件试验47-49
• 3.3 位阻胺HA溶剂性质的测定与比较49-58
• 3.3.1 位阻胺HA理化数据49-55
• 3.3.2 位阻胺HA比热的测定55-56
• 3.3.3 位阻胺HA溶液发泡性能的测定56
• 3.3.4 位阻胺HA溶液腐蚀性能的测定56-58
• 第4章 位阻胺HA溶剂模拟流程脱硫试验58-64
• 4.1 位阻胺HA溶剂模试净化效果的评价58-59
• 4.1.1 低含有机硫净化比较试验58
• 4.1.2 高含有机硫净化溶剂评选试验58-59
• 4.2 位阻胺HA对有机硫脱除评价试验59-61
• 4.2.1 不同气液比下低有机硫天然气脱硫试验59-60
• 4.2.2 不同气液比下高有机硫天然气脱硫试验60
• 4.2.3 不同填料高度下高含有机硫天然气的净化试验60-61
• 4.3 模拟净化厂流程的模试试验61-62
• 4.4 模拟高含硫醇天然气气源的模试试验62-64
• 第5章 净化厂侧线试验的研究64-67
• 5.1 试验工艺条件64
• 5.2 试验结果与讨论64-67
• 第6章 位阻胺HA溶剂天然气净化经济性分析67-69
• 第7章 结论69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74

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