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用MDEA脱出天然气中的硫化氢
作者：刘泉洲 张楌 史亚丽
来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第10期
摘 要：采用固体脱硫剂的脱硫方法统称为干法，采用溶液或者溶剂作为脱硫方法统称为湿法，湿法以胺法（MDEA）脱硫法最为主流技术，本文通过对MDEA脱硫进行工艺与经济的分析。
关键词：天然气酸性气体脱除；脱碳脫硫方法的分类；MDEA脱硫
天然气开发和使用最重要的环节就是天然气使用前的净化，在天然气的开采以及加工工业领域中，基于安全以及经济等多方面考虑，从客观上要求整个工程每一个环节的展开都需要在严密的控制之下完成。天然气酸性组分的脱除，其目的是按不同用途把天然气中的酸性气体脱除到要求的范围内。就其过程的物态特征而言，可分为干法和湿法两大类；在习惯上将采用溶液或溶剂作脱硫剂的方法统称为湿法，将采用固体作脱硫剂的脱硫方法统称为干法。就其作用机理而言，可分为化学溶剂吸收法、物理溶剂吸收法、物理-化学吸收法、直接氧化法、固体吸收/吸附法及膜分离法等。 1 天然气酸性气体脱除
在天然气中含有的硫化氢（H2S）、二氧化碳（CO2）和有机硫化合物，统称为酸性气体。在天然气中的有机硫化合物主要有二硫化碳（CS2）、羰基硫（COS）、硫醇（RSH）、硫醚（RSR）及二硫醚（RSSR）等。硫化氢是一种具有臭鸡蛋的刺激性恶臭味的无色气体，有毒，它可以麻痹人的中枢神经系统，经常与硫化氢接触能引起慢性中毒；硫化氢具有强烈的还原性，易受热分解，在有氧存在时易腐蚀金属；易被吸附于催化剂的活性中心使催化剂“中毒”；在有水存在时能形成氢硫酸对金属有较强的腐蚀；H2S还会产生氢脆腐蚀。二氧化碳在有水存在时，会对金属形成较强的腐蚀；同时CO2含量过高，会降低天然气的热值。从天然气中脱除酸性组分的工艺过程称为脱硫、脱碳，习惯上统称为天然气脱硫。
脱碳脱硫方法的分类化学溶剂法。以碱性溶液为吸收溶剂（化学溶剂），与天然气中的酸性组分（主要是H2S和CO2）反应生成某种化合物。化学吸收法可分为：
①醇胺法，主要包括：一乙醇胺（MEA）法、二乙醇法（DEA）法、二甘醇胺（DGA）法、二异丙醇胺法（DIPA）法、甲基二乙醇胺（MDEA）法等。液法，主此法适用于从天然气中大量脱硫和二氧化碳；
②碱性盐溶要包括：改良热减法、氨基酸盐法；它们虽然能脱除硫化氢，但主要用于脱除二氧化碳，在天然气工业中应用不多。
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物理溶剂法。采用有机化合物为吸收溶剂（物理溶剂），对天然气中的酸性组分进行物理吸收而将它们从气体中脱除，主要包括多缩乙二醇法和砜胺法等。物理吸收法的溶剂通常靠多级闪蒸进行再生，不需蒸汽和其它热源，还可同时使气体脱水。
化学-物理溶剂法。这类方法又称混合溶液法或联合吸收法。目前，典型的化学-物理吸收法为砜胺法（Sulfinol）法，包括DIPA-环丁砜法（Sulfinol-D法，砜胺Ⅱ法）、DEA-环丁矾法（Sulfinol-M法，砜胺Ⅲ法）等。
直接转化法。这类方法以氧化一还原反应为基础，故又称为氧化还原法。此法包括借助于溶液中氧载体的催化作用，把被碱性溶液吸收的H2S氧化为硫，然后鼓人空气，使吸收剂再生，从而使脱硫与硫回收合为一体。
其他类型方法。除上述方法外，还可采用分子筛法、膜分离法、低温分离法及生物化学法等脱除H2S和有机硫。此外，非再生的固体（例如海绵铁）、液体以及浆液脱硫剂则适用于H2S含量低的天然气脱硫。膜分离法借助于膜在分离过程中的选择性渗透作用脱除天然气的酸性组分。 2 MDEA脱硫
MDEA法处理工艺技术较为成熟，MDEA溶液对硫化氢有很强的选择性吸收能力和化学稳定性。在较高压的压力和较低的温度条件下，硫化氢与胺发生正反应生成胺盐，胺盐发生解析再生反应重新生成胺和酸气，产生的酸气浸入硫磺回收吸收氧化塔，硫化氢在吸收塔内转化为单质硫，空气通过鼓风机浸入吸收氧化塔，使催化剂再生。硫化氢和催化剂再生在同一塔内完成。
保持溶液清洁主要包括两个方面：防止杂质进入溶液系统和尽可能从溶液中除去杂质和（或）降解产物。在实际生产中，主要是通过原料气过滤和溶液过滤来实现的。原料气过滤根据原料气的特点采用各种物理手段将原料气中的微粒、液滴等去除。防止设备腐蚀，在胺法装置中发现的腐蚀类型有均匀腐蚀、电化学腐蚀、缝隙腐蚀、坑点腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀开裂及氢脆腐蚀。要加强防腐除了有正确的设计外，在操作中加强溶液过滤也是一个很重要的防腐手段。除此之外还应避免氧进入装置；溶剂应隔绝空气；溶剂储罐应用惰性气体保护；装置开工前就进行彻底的置换，除掉系统中的氧；合理的酸气负荷和管线液体流速。降低消耗指标，降低消耗指标就应在操作中尽量减少溶液的损耗、蒸汽消耗以及动力消耗等。减少溶液的损耗应从减少装置的跑、冒、滴、漏；减少过滤设备清洗时的溶液损失；平稳操作，减少因系统发泡、波动而造成溶液损失。 3 结语
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MDEA脱硫工艺技术成熟，已成功用于多套天然气脱硫装置，运行非常平稳，可适用于各类天然气中的硫化氢脱除，适用的浓度范围广，对于既要求脱除硫化氢，又要求脱除二氧化碳的天然气处理装置尤为适用，操作弹性可达50%-120%，可以充分的满足原料气量的波动。 参考文献：
[1]王育明.天然气处理工艺的优化[J].油气田地面工程， 2012.
[2]李艳贵.酸性天然气硫化氢脱除技术探讨[J].中国石油和化工标注质量，2013.