[发明专利]一种提高天然气中COS、CS2

说明书

本发明属于气体净化技术领域，目的是针对醇胺法天然气净化在COS和CS₂的脱除程度偏低、总硫较高的情况下，又不便于采用传统COS和CS₂催化水解工艺流程而提出的改进方式。本发明提供了一种提高天然气中COS、CS2脱除率的方法，将COS和CS₂水解催化剂通过沉积+浸渍或者涂层的方式改性塔板或填料，并将改性塔板或填料替代常规塔板或填料，将COS和CS₂的脱除程度提高至80%以上，高出了传统塔板或填料近一倍，取得了很好的COS和CS₂技术效果。本发明提出的方式非常便于现有醇胺法装置因COS和CS₂脱除程度偏低而导致总硫高，影响产品质量的技术改造。

技术领域

本发明属于天然气净化处理技术领域。涉及一种提高天然气中COS、CS₂脱除率的方法。

背景技术

天然气作为一种优质、高效、清洁的低碳能源和化工原料，其资源地位日益突出。2019年全球天然气产量同比上升3.4％，全球天然气消费量同比增长3.5％，继续保持了3％以上的较高的增长水平。2019年IEA预测，全球天然气消费在未来5年仍将持续增长。我国2019年天然气表观消费量同比增长9％，生产天然气同比增加9.9％。尽管我国天然气投资势头会保持强劲，但是国内产量仍无法跟上需求的跨越式增长。因此，天然气行业发展的首要措施依然是稳步提高国内油气勘探开发力度，保障天然气供应，把对外依存度控制在合理水平。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，部分劣质酸性天然气中还含较高含量的COS、CS₂。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，必将推动劣质天然气的开采。

在天然气净化工艺中，广泛使用醇胺法脱除酸性天然气中的CO₂和H₂S。当前使用的醇胺溶剂主要是N-甲基二乙醇胺(MDEA)和MDEA的各种配方溶剂。总体上，醇胺法对天然气COS、CS₂脱除程度偏低，难以使得净化气满足较高的产品标准，如GB17820-2018《天然气》要求进入长输管道的天然气总硫低于20mg/m³。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。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。

申请日为2005年7月22日，公开号为EP1791622A1的专利《PROCESS FOR THEREMOVAL OF COS FROM A SYNTHESIS GAS STREAM COMPRISING H2S AND COS(从包含H2S和COS的合成气中去除COS的过程)》,提到使用固体水解剂将气流中COS转化为H2S和CO₂，获得比醇胺催化水解更好的效果。工业上对于含COS、CS₂较多的天然气比较倾向于使用吸收-水解-吸收的工艺流程，并且获得相当好的COS、CS₂水解率，大幅降低净化气中总硫，如普光天然气净化厂。

申请日为2006年5月22日，公告号为CN101175547B的专利《去除污染物的方法》提出使用铁氧化物在一定优选温度、压力和空速下实现气流中COS的精脱硫。