水合物法净化酸性天然气的工艺探讨

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1、学兔兔www.xuetutu.com60天然气化工2011年第36卷水合物法净化酸性天然气的工艺探讨郑志，王树立(1．中国石油福建销售分公司三明油库项目组，福建省三明市365000；2．常州大学石油工程研究院，江苏常州213016)摘要：天然气中H、CO：、有机硫化合物等酸性组分的存在，不仅会造成金属腐蚀、环境污染，还会影响天然气的输送、加工和使用。对酸性天然气进行净化处理，使其满足商品气或管输气的质量要求，是天然气资源利用的一个重要环节。气体水合物相平衡研究表明，单组分CH4、CO：、H2S气体及(CH4+HrS+CO：)三元体系在纯水中生成水

2、合物的条件存在显著差异，可利用水合物的生成过程逐一脱除酸性天然气中的H2s和CO。基于此，提出了一种利用水合分离技术处理酸性天然气的新工艺，以优化流程、降低能耗、提高酸性组分的脱除效率。关键词：水合物；分离技术；酸性天然气；净化中图分类号．TQ028．8文献标识码：A文章编号：1001—9219(2011)02-60—04从气井开采出来的天然气中或多或少含有离法等【5'句。其中，采用溶液或溶剂作脱硫剂的脱硫H2S、CO2、有机硫化合物等酸性气体，会造成金属管方法统称为湿法，采用固体作脱硫剂的脱硫方法统道、生产设备腐蚀和环境污染，且尤以H2s的危害

3、称为干法。最大。当天然气用作化工原料时，它们还会引起催天然气脱硫方法的选择，不仅对于脱硫过程本化剂中毒，影响产品质量。此外，CO：含量过高，会降身，就是对于下游工艺过程的选择都有很大影响。低天然气燃烧热值，且在天然气低温分离过程中，传统干法脱硫，硫容低，脱硫剂再生困难或不可再CO：会形成千冰，堵塞管道和设备。因此，必须严格生，脱硫成本高；湿法脱硫存在设备体积大、投资和控制天然气中酸性组分的含量，其允许值，视天然运行费用高、环境污染等问题。因此，开发新的气体气的用途而定[1】。脱硫净化技术势在必行。水合物分离技术作为一种当天然气中的酸性组分含量超过

4、管输气或商新型的分离手段，近年来，受到国内外的广泛关注171。品气质量要求时，必须采用合适的方法脱除后才能水合分离与低温分离相比，可以节省大量制冷功耗；管输或成为商品气。从天然气中脱除酸性组分的工与变压吸附和膜分离相比，具有压力损失小，分离效艺过程称为脱硫、脱碳，习惯上通称为天然气脱硫。率高等优点；另外还可以简化工艺流程，节省设备投脱除的酸性组分一般还应回收其中的硫元素即硫资，连续化生产，具有明显的技术经济优势嘲。磺回收蠲。当回收硫磺后的尾气不符合向大气排放1水合物与水合分离技术的标准时，还应对尾气进行处理。CO：作为一种潜在碳资源，日益受到人们

5、的重视，对其进行回收、利1．1气体水合物的结构与特性用，不仅可以缓解温室效应，具有显著的环境效益水合物是一种较为特殊的包络化合物埘。在水和社会效益，还可以产生巨大的经济效益口---。合物中，作为主体的水分子形成一种笼形点阵结国内外报道过的脱硫方法有近百种。这些方法构，作为客体的水合物形成物分子(尺寸介于氖和按作用机理可分为化学吸收法、物理吸收法、物理-丁烷之间的非极性气体和少数弱极性气体)则填充化学吸收法、直接氧化法、固体吸收／吸附法及膜分于点阵间的空腔。主、客体分子之间无化学计量关系。形成点阵的水分子之间的作用力为vander收稿日期：2010

6、—08-30；基金项目：中石化总公司资助项目Waals力。温度低于和高于水的正常冰点均可形成(2050534)；江苏省科技厅资助项目(BZ2007032)；作者简介：水合物。目前已发现的水合物晶体结构有I型<2郑志(1983．)，男；硕士，助理工程师，电话13666969552，电邮zhengzhi@tom．com，地址：福建省三明市梅列区东新四路中(52)6(5126、Ⅱ型<16(52)8(51263>、H型<3(52)_银大厦19层。2(43561(512C)>、T型<12(861)12(52I53)12(5学兔兔www.xuetutu.co

7、m第2期郑志等：水合物法净化酸性天然气的工艺探讨6124(41s10国四种。气体分子的尺寸决定了生成水合处的成核吉布斯自由能较小，且主、客体分子由于物的结构类型和所占据的笼的类型；气体饱和蒸气吸附作用形成了较高的浓度，有利于分子簇的生压的大小决定了水合物生成压力的大小。一般说长。界面处形成的水合物结构为大量气体与液体的来，水合物形成物分子直径与水合物笼直径比组合提供了模板，气／液间的混合引起界面处的气／(Rmc)接近0．9时，形成的水合物比较稳定，太小和液晶体结构向液态内部扩散，导致成核的大量出太大都不能形成稳定的水合物。气体混合物中最大现。晶核

8、一旦形成，体系将自发地向吉布斯自由能的分子通常对所形成水合物的结构类型起决定作减少的方向发展。当晶体达到某一稳定的临界尺寸用。时，体系将