[发明专利]一种促进天然气中COS、CS2脱除的方法

说明书

本发明在醇胺法常用的吸收塔中部位置即吸收温度较高处附近增加一段水解催化段，在催化水解段装填100~300mm的COS和CS₂水解催化剂，利用吸收反应的热量加速催化水解的进行，旨在增加常规条件下COS和CS₂的脱除程度至70%~80%，较传统方式提高近一倍，去掉因COS和CS₂脱除程度较低、总硫较高导致的吸收装置负荷不能提升的瓶颈。

技术领域

本发明涉及一种促进天然气等含COS、CS₂的气体脱除COS和CS₂，降低净化气中总硫含量的方法，属于气体净化处理技术领域。

背景技术

天然气是一种优质、高效、清洁的低碳能源和化工原料，其资源地位日益突出。为了减少CO₂、粉尘等污染物的排放量，全球天然气的消费量持续平稳增加，中国则处于快速增长。实际上，全球天然气消费量连续三十年保持2%左右的增长率，我国每年的天然气消费量增速也大于8%。可见国内外天然气消费量的持续增加，同时也将加快、加大天然气的开采量。据统计，全球剩余气田中有近40%储量的天然气为含CO₂和H₂S的酸性劣质天然气，部分酸性天然气还含较高含量的COS、CS₂。国内外天然气消费量的持续增加，必将推动劣质天然气的开采。

在天然气脱除酸气的净化过程中，一般广泛使用醇胺法脱除酸性天然气中的CO₂和H₂S。醇胺法使用的醇胺主要有N-甲基二乙醇胺（MDEA）、二乙醇胺（DEA）、一乙醇胺（MEA）、二异丙醇胺（DIPA）等。醇胺对于COS、CS₂的脱除原理主要有三种：1)发生水解反应，生成H₂S和CO₂后被醇胺吸收；2)与醇胺直接反应，生成相对稳定的化合物（可再生或不可再生）；3)被醇胺溶液物理溶解。显而易见，通过原理3)物理溶解脱除COS、CS₂是普遍适用的，只是脱除程度则需视胺的分子结构与性质、溶液构成和操作条件而定了。事实上，COS在所有的胺溶液中都会发生水解反应，只是水解的速率和程度依赖于胺的结构（影响碱性）、反应温度和接触时间等因素。研究发现，随着碱性的增强、反应温度的升高和接触时间的延长，水解程度能够得到提高。就热力学而言，COS、CS₂水解在低温下有很高的平衡常数，然而在低温下水解反应速率很慢，但若有强碱催化则水解速率较快。醇胺溶液都具有一定的碱性，且伯、仲、叔醇胺的碱性依次减弱，在它们的催化作用下，COS、CS₂进行水解反应转化成H₂S和CO₂后被醇胺溶液所脱除。另外，考虑到COS、CS₂占天然气原料气中比例很低，醇胺法通过上述三种原理脱除COS、CS₂的效果受H₂S和CO₂分压的影响，一般在H₂S和CO₂基本脱除的情况下COS、CS₂的脱除才会有较高效果。在实际操作中，从经济性考虑是不可能将CO₂脱尽，因此COS的脱除可能会影响净化气总硫，限制吸收装置处理量的提高，增加净化处理的成本。

发明内容

本发明旨在解决天然气中COS和CS₂的脱除不依赖于H₂S和CO₂的脱除，同时增加常规条件下COS和CS₂的脱除程度，解决因COS和CS₂脱除程度较低、总硫较高导致的吸收装置负荷不能提升的瓶颈。