天然气脱硫技术主要分为干法脱硫和湿法脱硫两大类,以下是一些具体的技术及其特点:
氧化铁法:
特点:具有脱硫精度高、硫容高、强度好、可无人值守的特点。
应用:被广泛应用于天然气、合成气、沼气、煤气、煤层气及各种化工含硫物料中H₂S的脱除。
反应机理:FeOOH + 2H₂S → FeSSH + 2H₂O
工作硫容:≥35%(W)
局限性:为反应法脱硫,无法控制脱硫深度,为精脱工艺。随着脱硫剂的饱和,脱硫塔穿透,脱硫效果会明显下降,需及时更换脱硫剂。
活性炭法:
特点:利用活性炭的催化和吸附作用脱除硫化氢。
应用:适用于低含硫气体的处理,多用于精脱硫。
反应机理:活性炭催化作用下,H₂S与气体中少量的O₂发生氧化反应,生成单质S吸附于活性炭表面。
再生:利用过热蒸汽对活性炭脱硫剂进行再生,使单质硫从活性炭中析出。
分子筛法:
特点:利用分子筛的孔径筛分作用脱除硫化物。
应用:适用于对脱硫精度要求较高的场合。
氧化锌法:
特点:氧化锌与硫化物作用生成十分稳定的硫化锌,净化度很高。
应用:适于脱除微量硫,即原料中硫含量较低而又要求净化度高的场合。
反应:ZnO + H₂S = ZnS + H₂O;ZnO + COS = ZnS + CO₂;ZnO + CS₂ = 2ZnS + CO₂等。
醇胺法:
特点:通过MEA(一乙醇胺)、DEA(二乙醇胺)、MDEA(甲基二乙醇胺)等醇胺溶剂中和硫化氢。
应用:广泛应用于天然气脱硫领域。
优势:可连续操作,处理量大,适宜在处理富含硫的天然气时应用。
湿式氧化法:
特点:以碱性溶液为吸收剂,并加入载氧体为催化剂,吸收H₂S并将其氧化成单质硫。
应用:如改良ADA法(蒽醌二磺酸钠法)、栲胶法等。
改良ADA法:以蒽醌二磺酸钠为催化剂,以稀碳酸钠溶液为吸收剂,脱硫效率在98%以上。
栲胶法:以纯碱作为吸收剂,以栲胶为载氧体,以NaVO₂为氧化剂,脱硫效率达99%以上。
物理吸收法:
特点:采用有机溶剂作为吸收剂,加压吸收H₂S,再经减压将吸收的H₂S释放出来,吸收剂循环使用。
应用:如环丁砜法、Selexol法(多乙二醇二甲醚法)、低温甲醇洗法等。
低温甲醇洗法:能在-60℃下高效脱除硫化氢、有机硫及二氧化碳,且能耗低、净化度高,被广泛应用于合成氨、甲醇等大型煤化工装置。
联合吸收法:
特点:结合物理吸收法和化学吸收法的优点,提高脱硫效率和选择性。
应用:如砜胺法(Sulfinol法),其脱硫溶液由环丁砜(物理溶剂)和醇(化学溶剂)复配而成。
生物脱硫法:
特点:利用微生物的新陈代谢效果实现脱硫目的,操作条件较为温和,且操作流程简单,费用合理。
应用:适用于中低含硫量的天然气净化处理。
工艺:如BioSR、Thiopaq、Shell-Paques等工艺,均是对细菌的间接氧化效果加以利用而达到脱硫的目的。