适合高含硫天然气的脱硫脱碳工艺研究

在分析了目标高含硫天然气组分及含量的基础上,采用MDEA/DEA混合胺溶液对高含硫天然气进行脱硫脱碳处理,并对MDEA/DEA法脱硫脱碳工艺的主要参数进行了优化。确定最佳工艺参数为：MDEA/DEA混合胺溶液中MDEA和DEA的质量浓度分别为41.0%和5.0%、MDEA/DEA混合胺溶液循环量为105 m³·h^-1、吸收塔压力为4 MPa、吸收塔塔板数为20块、MDEA/DEA混合胺溶液温度为40℃,在此条件下,净化气中H₂S和CO₂的含量分别为10.69 mg·m^-3和2.74%,能够达到GB 17820-2018中二类天然气的质量要求。     

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。     

含硫天然气脱硫工艺关键参数优化

为了提高含硫天然气的脱硫处理效率，以中国石油某天然气净化厂的原料气为研究对象，在分析了其组分及含量的基础上，采用Aspen HYSYS软件对MDEA法脱硫工艺的关键参数进行了优化，主要考察了吸收塔压力、贫胺溶液循环量、吸收塔塔板数、贫液温度、原料气温度以及再生塔回流比等参数对脱硫效果的影响。结果表明：吸收塔压力越高、贫胺溶液循环量越大、再生塔回流比越高，净化气中H₂S的含量就越低；而贫液温度和原料气温度越高，净化气中H₂S的含量就越高；随着吸收塔塔板数的逐渐增多，净化气中H₂S含量则呈现出“先降低后升高”的趋势。由此得出适合目标天然气的最佳脱硫工艺参数为：吸收塔压力为3.5MPa，贫胺溶液循环量为105m³·h^-1，吸收塔塔板数为20块，贫液温度为40℃，原料气温度为20℃，再生塔回流比为0.8。在此工艺参数条件下净化气中H₂S的含量低于6mg·m^-3，能够满足GB 17820-2018中的一类气标准。     

高含有机硫天然气的净化研究与探索

在使用单一甲基二乙醇胺（MDEA）溶液脱除天然气中H₂S的过程中,随着有机硫含量不断地增加,常常造成出料气中H₂S和总硫含量均不能满足国家二类天然气质量要求。在改变关键参数后,脱硫效果仍然不能改善。因此,本文针对高含量的有机硫,开展了MDEA+DIPA、MDEA+DEA、环丁砜+MDEA、环丁砜+DIPA 4组高效脱硫剂的复配研究,通过对比H₂S及有机硫在溶液中的吸收分压,筛选出了吸收效果较优的脱硫剂组合为：环丁砜+MDEA。随后再利用BBD响应面分析法,以环丁砜、MDEA、H₂O的不同配比为变量,以H₂S和总硫脱除率最高为目标函数进行寻优,经过混料实验与复合优化,最终得出最优脱硫剂配比为：23.3%环丁砜+54.6%MDEA+22.1%H₂O。最优配比脱硫剂经现场装置使用后的效果表明,H₂S脱除率达到99.964%,总硫脱除率达到99.833%,出料气中H₂S含量为14.4mg/m³,总硫含量为78.5mg/m³,满足二类气标准。     

UDS-2高效复合脱硫溶剂在元坝净化厂脱硫装置的应用

介绍了华东理工大学研发的新型UDS-2高效复合脱硫溶剂在元坝净化厂300×104Nm3/d脱硫装置的运行情况,考察了UDS-2脱硫、脱碳及脱有机硫效果,并对运行中出现的问题做了具体分析。该溶剂通过在元坝净化厂脱硫装置8个月的工业应用,结果表明,UDS-2能有效脱除含硫天然气中的有机和无机硫化物,具有良好的H2S和有机硫脱除效果,对硫化物尤其是包括COS、硫醇等在内的有机硫化物的脱除选择性优于常规脱硫溶剂。溶剂的性能稳定,对设备腐蚀性小,在有机硫含量较高场合较为适用。     

谈天然气脱硫脱碳方法的研究进展

综述了甲基二乙醇胺（ MDEA）法、砜胺法、LO-CAT法及CT8-5法等天然气脱硫脱碳方法的应用状况,对脱硫脱碳方法的适用范围、溶剂的变质过程、脱除效果进行了比较和分析,并展望了天然气脱硫脱碳方法未来的发展方向。通过对比分析得出,当原料气压力较高且硫含量高时,适宜采用LO-CAT法处理;若原料气中硫含量低时,应采用砜胺Ⅲ法;当原料气压力较低时,采用MDEA法和CT8-5法均适宜,但使用CT8-5法时溶剂更稳定,不易变质。若需要从原料气中选择性脱除H2S和有机硫、可适当保留CO2的工况,应选用砜胺Ⅲ法。     

基于分子管理的脱有机硫复配型溶剂的开发与应用

基于分子管理理念, 对脱有机硫复配型溶剂进行组成设计。采用两维溶解度参数理论, 筛选出与甲硫醇溶解度参数接近的溶剂作为复配溶剂中提高甲硫醇脱除率的组分;并根据胺的碱性、空间位阻效应对其与COS反应速率的影响规律, 选择具有较小空间位阻效应和适当强度碱性的环状胺类作为提高COS脱除率的溶剂组分。根据原料气的有机硫分布特点, 将所筛选的溶剂组分按一定比例配入N-甲基二乙醇胺(MDEA)中, 获得了两种复配溶剂(UDS-I, UDS-II)。脱硫实验结果表明, 对于COS占有机硫总量94%的天然气, UDS-I溶剂的COS脱除率较MDEA高出近44个百分点, 其净化天然气质量满足一类气的指标要求;对于甲硫醇占有机硫总量79%的焦化液化气, UDS-II溶剂的甲硫醇脱除率较MDEA高出近50个百分点, 其净化液化气的总硫含量满足民用液化气指标要求。     

"两气"脱硫装置脱除有机硫的溶剂配方研究

针对MDEA水溶液脱除有机硫效率低的问题 ,本文研究了物理溶剂类、醇胺类添加剂对脱除有机硫的影响 ,筛选出复合型配方溶剂 ,其对有机硫脱出率比MDEA水溶液高 30 %以上。该研究结果对现有装置的挖潜改造、提高现有装置的脱硫能力具有指导意义     

气田火炬系统安全运行控制技术研究

某净化厂具有30×10⁸m³的高含硫天然气(H₂S的体积分数为5.55%,有机硫含量362.4mg/m³,CO₂的体积分数为6.57%)处理能力。为了保障火炬系统连续长周期安全平稳运行,集中梳理了火炬系统连续运行出现的典型问题,重点从高温热辐射、SO₂中毒、高空坠落等方面分析了火炬系统在生产装置不停工检修时的风险,并就火炬系统安全运行从4个方面提出安全对策,旨在保证事故工况时高含硫天然气的安全泄放。     

微气泡和微液滴双强化脱硫反应器操作分析

中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心开发了微气泡和微液滴双强化脱硫反应器。该脱硫反应器采用微气泡和微液滴双强化手段改进吸收方式，将过去脱硫塔内毫米级的大气泡变为200μm以下的微气泡，将液体流动方式由溢流式变为喷淋式，提高了醇胺法脱硫的气液传质效率，并采用新型内构件代替塔板，简化了脱硫塔的复杂程度，相比板式吸收塔具有更小的高度。试验探究了新型脱硫反应器运行时，溶剂液位高度、吸收温度及溶剂循环量对净化效率的影响情况，并考察了不同溶剂液位高度下的压力降。结果表明：该脱硫反应器的压力降较小，脱硫效率较高，能够满足净化气H₂S质量浓度≤50mg/m³的要求；当原料气处理量为50m³/h时，最佳操作条件为溶剂液位高度800mm、吸收温度40℃、溶剂循环量0.8m³/h。     

天然气脱汞吸附剂的制备及其性能评价

天然气中含汞会对天然气的开发及使用带来危害，实验采用固定床吸附法脱除天然气中的汞。实验以Al₂O₃和活性炭复合颗粒为载体，通过浸渍法负载S、CuS和CuS _x 多组分活性物，制备了天然气脱汞吸附剂，考察了制备工艺条件的影响。采用X射线衍射检测（XRD）与扫描电镜（SEM）对活性物负载情况进行了表征。结果表明，在载体上成功负载了CuS和S，其中CuS质量分数为12.80%，总S质量分数为8.32%。以含汞空气模拟含汞天然气，考察了进气口汞含量、停留时间对脱汞吸附剂脱汞效果的影响。结果表明，脱汞剂处理汞含量为300μg/m³的天然气，停留时间为1s时，出口汞含量为24.99μg/m³，已达到工业天然气要求。当停留时间为2s、进气口汞含量达到600μg/m³时，经脱汞剂脱汞后，出口汞含量为18.92μg/m³，达到小于28μg/m³要求。脱汞吸附剂的汞容量达到6.36%。     

离子液氧化脱硫(H2S)的流程设计及实验研究

依托铁基离子液的氧化性能,以其为氧化性脱硫剂,设计了离子液氧化脱硫除硫化氢的流程工艺。组装了以动力波反应器为喷淋吸收塔,空气鼓泡再生塔以及硫磺分离罐为单元操作设备的实验装置。并以此完成了10 m³·h^-1焦炉煤气侧线验证实验,获得近90%的脱硫效率,为离子液在工业脱硫污染控制方面的应用积累了宝贵的经验。     

MSBR工艺在污水处理厂中的应用——以江苏某污水处理厂为例

江苏某县因地形限制需新建污水处理厂,总规模为10万m³/d,近期规模为5万m³/d,出水水质需达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准。该厂对脱氮要求较高,且拟建地块的吨水用地指标偏低。通过工艺比选,生物处理工艺采用高度集约化的MSBR工艺,深度处理工艺采用滤布滤池,介绍了相关设计参数。MSBR采用7池构型,设计总水力停留时间为16.2 h,回流污泥可在泥水分离区进行脱氮。该厂实际运行后,出水水质达到设计的一级A标准,出水NH₃-N浓度低于1.0 mg/L,去除率为97.9%;出水TN浓度为10.98 mg/L,去除率为65.4%。全厂吨水用地指标为0.611m²/(m³·d),低于传统生物二级处理工艺,单位处理成本为1.28元/m³。MSBR工艺适用于脱氮要求高和用地紧张的工程项目。     

污水处理厂优于一级A提标改造工程设计案例——以深圳某污水处理厂为例

深圳市某污水处理厂设计规模为20万m³/d,提标改造工程需将出水水质由《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中的一级B标准提升至《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中的"准Ⅳ类水标准"。提标改造工程对现有生物反应池处理能力进行充分复核,根据复核结果确定了MBBR的改造方向以提高氮类污染物的去除效果。同时,增设磁混凝沉淀池+超滤膜的组合深度处理工艺进一步去除SS和TP。本工程总投资为2.84亿元,提标改造后污水厂新增单位经营成本0.57元/m³。本工程主体部分于2018年建成通水,各项出水水质指标稳定达标,重点关注指标SS、TN、NH₃-N、TP的去除率分别由改造前的96%、52%、89%、89%提高至99%、75%、98%、98%。本项目采用的设计思路和设计参数可供同类污水处理厂提标改造工程参考。     

提高UDS溶剂脱除塔河油田伴生天然气中有机硫效率

为了解决新疆塔河油田伴生天然气中高含量有机硫的脱除难题,需开发高效脱硫溶剂。基于已在天然气净化领域工业应用的UDS-2溶剂的初始组成,采用量子化学计算并结合溶解度COSMO-RS模型预测优选提高甲硫醇(MeSH)溶解性能的溶剂组分,改进原UDS-2溶剂对MeSH的脱除性能,并分别在常压和高压吸收实验装置上对比考察不同溶剂对模拟塔河油田伴生天然气的吸收净化效果。结果表明,聚合度为5的聚乙二醇二甲醚（PEGDME-3）与MeSH分子之间的相互作用最强,对MeSH的溶解性能最好,相同条件下,MeSH在PEGDME-3中的亨利系数最小,40℃时的亨利系数为14.9 MPa·L/mol。PEGDME-3调配入原UDS-2溶剂中获得的改进UDS溶剂,对MeSH和总有机硫的脱除率较改进前原UDS-2溶剂分别提高了10.1%～11.4%和7.2%～8.5%。所得结论将有助于进一步提高UDS溶剂的有机硫脱除效率,满足塔河油田伴生天然气高含量有机硫的脱除净化需求。     

硅锰炉尾气净化脱硫催化剂研究

大连凯特利催化工程技术有限公司针对富含CO工业尾气中硫化物的脱除进行研究,改进原有脱硫剂,开发出一步法催化氧化脱硫剂S-8419,用于硅锰炉尾气、电石炉尾气等富含CO工业尾气中的复杂硫化物的一步脱除。通过模拟硅锰炉尾气研究入口硫浓度、空速、温度、湿度等对脱硫剂性能的影响。结果表明,在总硫体积分数1×10^-3,空速200 h^-1,反应温度50 ℃,增湿温度25 ℃时,S-8419脱硫剂的穿透硫容达到10.82%。在3个月的锰石炉硅锰炉尾气工业侧线实验中,S-8419脱硫剂的脱硫效果完全满足净化指标。     

高含硫天然气净化厂硫化氢气体吸收的影响因素探讨

综合论述了高含硫天然气净化厂对原料气中硫化氢气体吸收处理的方法。普光天然气净化厂在气体吸收溶剂上选择了最新的MDEA脱除溶剂,在工艺上采用了两级吸收的醇胺脱硫和级间冷却技术,充分实现了硫化氢气体的全部吸收。在硫化氢气体吸收过程中,普光天然气净化厂对工艺参数也进行了优化选择,最终实现了节能减排的总方针。     

UDS溶剂组分设计及其脱除黏胶纤维废气中CS2效果

为满足黏胶纤维废气脱硫净化需求,设计开发复配型溶剂并进行优化。基于密度泛函理论,利用AIM拓扑分析和RDG分析研究活性组分与CS₂的相互作用机理,通过分子模拟计算不同活性组分与CS₂分子间相互作用,根据黏胶纤维废气组成特点,设计优化UDS溶剂,进一步在常压实验装置上考察其脱除黏胶纤维废气中CS₂和H₂S效果。分子模拟计算结果表明,哌嗪（PZ）、环丁砜（SUL）、聚乙二醇二甲醚（NHD）、二甲基亚砜（DMSO）4种活性组分与CS₂分子间均为弱相互作用,相互作用的强度顺序为PZ > SUL > NHD > DMSO。选取与CS₂具有较强结合能的活性组分作为提高CS₂溶解性能的溶剂组分。脱硫实验结果表明,在常压、吸收温度50℃、气液比500条件下,优化的UDS-F溶剂可将模拟黏胶纤维废气中CS₂含量由400mg/m³脱除至79mg/m³,脱除率较原UDS-A溶剂高出19个百分点,较甲基二乙醇胺高出65个百分点,表现出优异的脱除性能。同时,其再生贫液在循环使用过程中依旧能够保持较好的H₂S和CS₂净化效果。对其抗发泡性能和抗腐蚀性能进行考察,UDS-F溶剂表现出良好的抗发泡性能和抗腐蚀性能。     

基于整体煤气化联合循环的燃烧前CO2捕集工艺及系统分析

CO₂减排作为应对全球变暖的重要手段而逐渐成为国内外研究热点。为研究燃烧前CO₂捕集系统关键技术,以华能（天津）265MW级整体煤气化联合循环发电系统（IGCC）示范电站为依托,从气化装置抽出合成气约10000m³/h（标况下）,进行一氧化碳耐硫变换、甲基二乙醇胺（MDEA）硫碳共脱、PDS硫回收等技术研究,同时完成我国首套工业规模级燃烧前捕集工艺模拟、系统分析及现场测试。研究结果表明：满负荷运行工况下,每年可捕集CO₂ 7.811万吨,系统单位能耗2.35GJ/t（CO₂）,CO₂捕集率≥ 85%;模拟结果与实际运行数据相吻合。其中MDEA工段能耗占捕集能耗的93.3%,热再生部分则占MDEA工段能耗的81.61%;同时分析了捕集系统各工段CO₂损失过程,增加四段变换可使系统能耗基本不变同时捕集率增加至92.29%;考察了CO₂压缩液化工段能耗及成本。本研究结果可为燃烧前CO₂捕集的设计、工业放大及过程优化提供理论支持。