醇胺法脱硫也称为胺法脱硫、有机胺脱硫,该工艺是一种利用MDEA复合脱硫液等化学溶剂吸收的气体的净化技术,主要用于脱除天然气、炼厂气等中的硫化氢(H₂S)和二氧化碳(CO₂)。其核心原理是利用醇胺溶液的弱碱性与酸性气体发生可逆反应:低温下吸收酸气生成胺盐,高温下分解胺盐实现溶液再生。
目前全球的大型天然气脱硫,醇胺法承担着80%以上含硫天然气的净化任务,有机胺法是天然气脱硫工业中最主要的一种方法,以醇胺法处理含硫天然气,再以克劳斯硫回收装置从再生出的酸气中回收硫,是天然气净化工艺最基本的技术。
一、醇胺法工艺流程
有机胺法脱硫采用"吸收-再生"循环工艺,核心 流程包括:原料气预处理、净化吸收处理、富液再生解析、贫液循环、尾气处理等流程。
原料气预处理
天然气中常含有井下带出的泥浆、钻井液、缓蚀剂、酸化液、液烃及固体夹带,此类液体、固体杂质如不去除,会造成设备腐蚀,溶液发泡,换热器堵塞等严重现象。因此原料气在进入脱硫设备前都要进行预处理,预处理一般分为重力分离、过滤分离,经过二级过滤后可除去小于5μm的固体和液体颗粒。
吸收净化系统(低温吸收35-38℃)
原料天然气从吸收塔底进入,与顶部喷淋的脱硫液(MDEA)逆流接触,通过弱碱性溶液与H₂S的快速质子化反应实现选择性脱硫(脱除率≥99.9%),达到净化要求的净化气从吸收塔顶排出,经过分离器除去脱硫液夹带后进入下一级脱水、脱烃设备,已达到水露点,烃露点质量要求。
主反应:
R2R1N+H2S→R2R1N++HS-(瞬间完成,实现选择性吸收,是可逆反应)
对CO₂仅发生缓慢水解反应,与硫化氢反应速率差异达3个数量级,实现选择性吸收
富液再生系统(高温再生100-110℃)
在低温下吸收了H₂S、CO₂等酸气的胺液通常称为富液,富液因为饱含酸气而失去吸收能力,需要在高温下进行再生,以恢复脱硫液的净化能力。
富液出吸收塔后先进入闪蒸罐,闪蒸出溶解在富液中的烃类,闪蒸汽可用作工厂的燃料气,降低能源消耗。闪蒸后的富液经过过滤器过滤掉循环液中的杂质,可减少脱硫液发泡。过滤后经过贫富液换热器与完成再生的高温贫液进行热交换,以回收其能量。然后从再生塔顶部进入与重沸器产生的上升蒸汽(温度100-110℃)逆流接触,发生以下解吸反应进行酸气释放:
高温低压条件下:
(HOCH₂CH₂)₂CH₃NH⁺+ HS⁻→H₂S + MDEA。
(HOCH₂CH₂)₂CH₃NH⁺+ HCO₃⁻ → CO₂ + H₂O + MDEA
从塔下部上升的热蒸汽既加热了胺液又汽提出胺液中的酸气,脱硫液流至再生塔下部时所吸收的酸气已解析出绝大部分,此时胺液称为半贫液。此时胺液还没有完全得到再生,半贫液进入重沸器以器内与蒸汽进一步接触汽提,使所吸收的残余酸气析出而成为贫液。
出重沸器的热贫液经贫富液换热器回收热量,然后再经溶液冷却器冷却至40℃以下后通过溶液循环泵加压送至吸收塔,从而完成溶液的循环。
脱硫液的净化
胺法工艺的核心任务是获得净化指标合格的净化气,包括H₂S、CO₂及总硫等指标,净化气的的H₂S、CO₂及总硫含量取决于贫液质量,贫液再生越完全,过滤越干净净化效率越高。
在胺法工艺中,脱硫液清洁是保证装置平稳运行的关键因素,为此需设过滤器以除去溶液中的固体杂质。过滤器可过滤贫液,也可过滤富液,当溶液中可能含有重烃或有害的有机物时,则可使用活性炭吸附器。
尾气处理
从再生塔顶部出来的酸气一蒸汽混合物入冷凝器使其中的水蒸气大部分冷凝下来,此冷凝水进入回流罐,作为回流液以泵送入再生塔。酸气则送至克劳斯硫回收装置或其他酸气处理设施。
二、应用范围
✅ 天然气脱硫,H2S含量3000ppm以上的高含硫天然气净化;
✅ LNG预处理脱硫,用于精脱H2S、CO₂等酸性气体,已达到LNG的生产需求;
✅ 炼厂气净化炼厂气净化:处理催化裂化、焦化、液化石油气装置产生的含硫气体;
✅ 合成氨原料气净化:脱除合成气中H₂S、CO₂等杂质,保护催化剂活性;
✅ 高碳硫比原料气处理,CO₂/H2S比超过100的原料气脱硫;
✅ 有机硫脱除:用于含有机硫的原料气处理,如:羰基硫、硫醇、硫醚等有机硫化合物;
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