[发明专利]一种耦合酸气提浓的天然气脱硫脱碳系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于天然气处理技术领域，具体涉及一种耦合酸气提浓的天然气脱硫脱碳系统及方法。

背景技术

由于我国能源需求与日俱增，同时环保要求更加严格，天然气作为一种优质、高效、清洁的能源，在一次能源消费中的比例日益提高。随着我国天然气开发不断增多，无论是以管输气为目的的天然气处理厂还是以LNG液化为目的的含硫天然气预处理装置，天然气处理装置规模越来越大。目前我国设计建设的天然气处理装置单列处理量均低于国外水平，处理规模的增大主要通过增加成套装置列数来实现。国外天然气处理整体朝着大型化方向发展，采用单套大型化装置技术实现天然气高效处理，提高经济效益，但大型化天然气处理技术仍掌握在国外公司手中。

脱硫脱碳装置是含硫天然气处理中主体装置，用以脱除原料天然气绝大部分H₂S、CO₂、有机硫等杂质气体。大型脱硫脱碳技术面临装置操作波动大、溶剂损耗多和下游装置处理负荷大等问题。因此，突破大型化脱硫脱碳技术是解决大型化天然气处理技术的关键。

目前全世界广泛使用的大型天然气脱硫脱碳工艺都是以常规胺法脱硫脱碳工艺为基础进行的改进。国外公司的改进思路主要分为两种：一种是通过采用高效脱硫脱碳溶剂实现相同处理规模情况下减小设备尺寸，如aMDEA工艺；另一种是采用改进工艺流程，使脱硫脱碳装置满足大型化后的装置稳定性要求，如MDEAmax工艺。下面将分别介绍上面两种典型的工艺：

(1)aMDEA工艺采用利用aMDEA专利溶剂对H₂S具有高的选择性，特别是原料气中H₂S含量很低而CO₂分压极高的场合，在大型脱硫脱碳装置中使用较低的溶液循环量实现在保证产品气CO₂含量合格的情况下高效脱除绝大部分H₂S。由于aMDEA溶剂的化学和热稳定性比较好，选择性脱硫效率比普通MDEA溶剂高，溶剂用量较少，可以一定程度减小装置设备规模。该工艺虽然利用aMDEA对H₂S具有高的选择性，已经减少了溶液对CO₂的吸收，但要保证原料气中较高的CO₂能够脱除到相对较低的水平，仍有可观数量的CO₂溶解在aMDEA溶液中，随着溶液再生过程脱除的H₂S和CO₂进入酸气中，并送至下游硫磺回收装置或其他酸气处理装置，这些下游装置的作用是处理酸气中有毒的H₂S，实现硫高效回收和尾气达标排放，在酸气处理过程中CO₂仅作为惰性气体不参与任何反应。aMDEA工艺并没有考虑到硫磺回收装置的设备尺寸与酸气总量成正比关系，而酸气中CO₂的存在使得硫磺回收装置的设备尺寸有很大程度的浪费，这种浪费现象在大型化天然气处理过程中将更加突出，有可能当酸气中CO₂浓度高到一定程度，使硫磺回收装置设备尺寸超大，并且成为大型天然气处理装置全流程中新的设计、制造或运输瓶颈。