天然气脱硫脱碳工艺

天然气中的H2S是一种具有很大毒性的气体,高浓度的硫化氢对人有生命危险;CO2含量过高会降低天然气的热值及长输管道的有效输送效率,因此要按照不同的用途将CO2、H2S等杂质脱除。常见的天然气脱硫脱碳的方法主要有:化学吸收法、物理吸收法、氧化还原法、生物脱硫和膜分离脱硫技术等。     

膜吸收天然气脱硫方法

本发明属于油气储运工程技术领域，主要应用于油气田天然气净化分离，能有效的脱除天然气中的H2S、有机硫等酸性气体。其使用微孔中空纤维膜分离天然气中的硫，采用天然气通过减压阀进入到膜分离器的管腔，在膜的另一侧天然气中的硫化氢气体渗入到管腔外部，并被通过膜分离器壳程的吸收液体吸收。吸收液体流出膜分离器，经过换热器加热，通过滑片泵将吸收液体抽人膜再生器中，吸收液中的硫化氢气体渗入膜管腔，被真空泵抽出，进入尾气罐，同时再生后的吸收液体流出再生器，通过过滤器净化，进行另一循环，从而完成天然气的脱硫过程。     

膜技术在含烃类气体分离中的研究及前景

气体膜分离技术在膜分离中占有相当的比重。简要介绍了气体膜分离技术的基本原理,并对天然气、沼气、炼厂气等含烃类气体的膜法处理技术与传统加工技术进行对比,突出了膜法的技术及经济优势。着重介绍了用于含烃气体处理的各种材质膜的研究以及应用现状,并对气体分离膜、膜组件的发展及应用前景进行的简单的阐述。     

用于生物气提纯的促进传递膜

由生物气提纯获得的生物甲烷具有高热值,可作为天然气的替代品。生物气中除主要成分甲烷以外还含有大量的CO2和少量的水、H2S以及其他痕量杂质组分,需经过净化提纯方可获得高纯度的生物甲烷。膜分离技术用于生物气提纯具有绿色、高效、能耗低等特点,特别地,促进传递膜因其特殊的传质机制,对于生物甲烷系统提纯具有显著优势。综述了促进传递膜材料及其制备技术,讨论了生物气中水、H2S杂质对膜过程的影响,同时尝试对膜法生物气提纯的经济性和发展前景进行了分析。     

吸附-膜分离集成工艺净化小型井口天然气

随着我国环保要求的日益严苛,天然气净化工艺的研究已成为天然气加工利用的重要领域。目前国内处理量2×10~5m~3/d以上的油气田的脱硫及脱碳技术和设备较多,而且工业化应用也较为成熟。但是针对小型井口气的净化措施较少,考虑到成本,上述较大规模净化天然气的工艺对其并不适用。因此,本文针对小型井口天然气的净化处理,提出了吸附脱硫-膜分离脱碳集成的天然气净化工艺,并对吸附脱硫和膜分离脱碳工艺各自的特点及应用进行了介绍。     

利用高分子膜从天然气混合物中分离CO2（-）

设计人员现在可以采用各种技术处理天然气使之符合管道气要求。天然气处理除了脱除水分外,还要脱除酸性气如CO2和H2S.根据经济性、工艺可靠性和环境友好方面的优势,在各种分离技术中,膜分离技术比传统工艺如胺法吸附更可行、更有价值。半渗透膜距首次应用于天然气处理至今已有20余年。然而,随着非均匀膜发展,高分子膜在天然气分离方面也有技术突破,与其他工艺相比,聚合膜保留了选择性,但渗透率得以提高。将基础聚合物结构与渗透性和选择性相结合,合成出新型聚合物。考虑到本身所固有的分离特性、工艺条件和设计参数,用于天然气分离的膜大部分呈空心丝、毛细管和螺旋缠绕。本文讨论膜在天然气分离应用领域中的技术突破。本文着重介绍膜的性能以及目前在分离CO2／CH4方面的研究进展。此外文章也讨论了所采用的膜材质。     

气体膜分离技术的应用及发展前景

介绍了适用于气体分离的各种材料,并着重介绍气体膜分离技术在各领域的应用实例,如天然气中H2S的脱除及油田CO2回收利用,医用氧,空气和水蒸气的分离,从炼厂气中回收氢气等等,最后预测分析了我国气体膜分离技术的发展方向。     

天然气脱硫新技术

天然气脱硫新技术是根据氧化催化原理,在常温下将气体中的H2S直接转化为单质硫。该技术可用于天然气、石油伴生气、炼厂气、煤制气及其它工业气体的脱硫,还可代替氧化锌保驾脱硫。     

络合铁脱硫工艺在采气井站的应用

正近年来在油田的开发过程中,出现了一批H2S含量的油、气井,个别油井伴生气H2S含量高达100g/m3。通过对国内外天然气脱硫方法的调研,我们发现络合铁工艺可将H2S直接转化为元素硫,无二次污染,脱硫液可再生循环使用,吸收压力低、再生简单、流程短、配套少、适合规模采气井站的脱硫处理,现就运行近2年的络合铁脱硫装置有关情况介绍如下。1络合铁脱硫技术技术原理及主要络合铁脱硫技术是一种以铁为催化剂的湿式氧化还原     

高酸性天然气中有机硫脱除溶剂（CT8-20）的研究

针对川东北高酸性气田天然气中有机硫含量有可能升高的问题，通过技术攻关，研究开发出了CT8—20脱硫溶剂，主要用于从高含H2S和CO2的天然气中脱除有机硫。该脱硫溶剂主要有3个特点：（1）具有较高的H2S脱除效率，净化气中H2S含量可达到GB17820—1999规定的一类天然气指标。（2）对CO2具有一定的选择性吸收的效果。（3）对高酸性天然气中的有机硫具有较强的脱除能力，其脱除率可达90％左右。     

多级膜吸收天然气脱硫的实验研究

利用聚丙烯中空纤维膜组件为吸收器,甲基二乙醇胺作为液态吸收剂,采用多级级联的工艺,以含硫天然气为研究体系,研究了吸收液流量和压力与原料气的流量和压力对传质系数和H2S脱除率的影响。与传统的脱硫方法相比,投资费用减少40%,运行费用减少30%。研究结果表明:多级膜吸收技术脱硫效率可以达到95%以上,且随着吸收液流量的增大而增大;可将硫含量控制在2.5 mg/m3以下,达到输送或使用标准。     

利用膜技术回收烟气中的硫

根据我国农田生态系统硫素平衡状况,农作物每年需要4500万t硫,而当前我国硫资源短缺,燃煤烟道气中每年排放高达2600万tSO2未被很好利用：提出用膜技术回收烟道气中SO2,介绍了该技术的特点：     

Shell-Paques生物脱硫技术及其应用

Shell-Paques技术是具有代表性的生物脱硫及硫回收工艺,其采用脱氮硫杆菌并使之在弱碱性溶液条件下吸收H2S,从含硫酸性气中脱除H2S,并在自然产生的微生物及空气的作用下,将所吸收的硫化物氧化成元素硫。该技术具有净化效率高、适应范围广、操作维护方便、环保效益好、副产生物硫磺等特点,可用于合成气、天然气、炼厂气等含有H2S的酸性气的净化过程。介绍了Shell-Paques生物脱硫技术的基本原理、工艺流程、技术特点及其在国内外的应用概况。     

PEBA/氮硫共掺杂多孔碳球混合基质膜的制备及CO2分离性能研究

为了获得高性能的混合基质膜,有效捕集烟道气中的CO₂,设计了对CO₂有优异的扩散选择性和吸附选择性的氮硫共掺杂多孔碳球添加剂,实现了烟道气中CO₂/N₂的高效分离。选用表面含氧基团丰富的葡萄糖作为碳源,硫脲作为氮源和硫源,通过水热法制备了氮硫共掺杂碳球（NSC）,并用KOH活化,获得了具有多孔结构的氮硫共掺杂碳球（NSPC）,再加入聚醚嵌段酰胺（PEBA）中制备出PEBA/NSPC混合基质膜。采用FTIR、XRD和BET表征了材料的化学结构和孔结构,借助力学性能表征了膜的两相界面相容性。系统研究了PEBA/NSPC混合基质膜中葡萄糖与硫脲的质量比、NSC和KOH的质量比、NSPC的添加量、操作压力、操作温度,以及模拟烟道气条件对膜CO₂渗透性、CO₂/N₂选择性的影响。结果表明：NSPC材料成功实现了氮、硫元素的共掺杂,而且具有较好的孔结构。在操作温度25℃、操作压力0.2 MPa的条件下,混合基质膜中NSPC添加量为3%（质量）时气体分离性能最优,CO₂渗透系数和CO₂/N₂选择性分别为589 Barrer和64,相比纯PEBA膜分别提高了244%和139%。这是因为多孔碳球的微孔结构显著提高了CO₂的扩散选择性,同时氮、硫元素的掺杂因为酸碱相互作用和良好亲和性有效提高了CO₂的吸附选择性。稳定性实验表明,PEBA/NSPC混合基质膜在360 h连续运行过程中气体分离性能稳定,具有较好的工业应用前景。     

煤系硫铁矿的干-湿法生产不溶性硫磺工艺研究

以煤系硫铁矿为原料，在一定温度和还原气氛下进行干法热解处理。并对干法处理所得FeS渣，H2S和SO2气体进行湿法催化氧化生产不溶性硫磺，该工艺不溶性硫磺转化率可达50%，得到的产品不经CS2浸取提纯。其不溶性硫磺含量在90%以上，稳定性在90%以上，该工艺为煤系硫铁矿综合利用开辟一条新路。     

煤热解过程中气态产物分布的研究

利用固定床热解装置对3种不同煤种进行了热解研究,考察了温度和煤的性质对热解气态产物以及硫元素逸出规律的影响,结果表明:除了煤的性质外,温度是影响热解产物分布的重要影响因素;同时CO和CO2的逸出量与煤中氧元素的含量有关,而生成CH4和气态烃的量与H/O原子比有很大关系;热解过程中含硫物质以H2S和少量COS的方式逸出到气相,而逸出的气态硫也与煤的含硫量有直接关系.     

耦合酸气提浓的脱硫脱碳工艺

针对高碳硫比的酸性天然气的净化,提出了一种耦合酸气提浓的脱硫脱碳新工艺. 以某高碳硫比原料气为例,采用PROMAX和AMSIM模拟软件进行工艺模拟和参数分析. 结果表明,二级闪蒸压力为300 kPa、闪蒸温度为118℃时,闪蒸气量和二次吸收塔顶的尾气量均较大,再生后的酸气浓度较高,能耗比常规工艺低. 该工艺在满足产品质量要求的同时能将再生后的酸气浓度由20.65vol%提升至30.16vol%,提高了天然气处理单元操作的稳定性,降低了一次性投资和操作运行成本.     

微孔中空纤维膜接触器烟气脱硫性能的研究

对中空纤维膜接触器用于烟气脱硫的工艺进行了实验研究并建立了脱硫率计算模型。采用疏水性聚丙烯中空纤维膜组装膜组件,用SO2钢瓶气与空气配制模拟烟气,气相走中空纤维膜内侧,以Na2SO3溶液为吸收剂进行脱硫实验研究。实验结果表明,该脱硫工艺脱硫率高且稳定。当Na2SO3吸收液浓度大于5%,液相阻力可以忽略;脱硫率随气速的增大而减小,而随膜组件有效长度、膜传质系数的增大而增大。忽略液相传质阻力,用传质速率与物料衡算方法及传质经验关联式,建立微孔中空纤维膜接触器烟气脱硫率计算模型,模型计算值与实验值误差小于9.5%,模型能比较可靠地模拟烟气脱硫过程,通过该模型可以快捷计算脱硫率。     

高硫煤焦化过程气体返回耦合脱硫实验研究

通过模拟工业焦化过程,针对一种高硫煤考察了不同气体种类、气体流量及加热速率下,气体返回焦化过程对固体产物焦炭中硫含量变化及气相中H2S气体逸出行为的影响. 结果表明,焦化过程中通入H2, CH4和N2气体可以抑制热解气中的硫在逸出过程中返回到固体焦炭中,H2达到的焦炭脱硫量最大,其次是CH4和N2;气相中硫逸出行为表明,煤热解第一高峰阶段也是硫析出时的高峰阶段,800℃后均可达到总析出硫量的90%;增大气体流量、减小加热速率有利于使硫向气相转移,从而使固体焦炭中的硫分配降低;固体焦炭中硫含量变化亦表明,H2气氛下脱硫效果较佳,在空塔速度0.8, 1.3, 2.1 mm/s和3.0, 1.5℃/min两种加热速率下可使焦炭中硫含量分别降低0.36%~0.39%和0.46%~0.56%.