天然气作为一种新兴能源其应用越来越广泛,在我国环保标准中严格规定,利用天然气能源时,天然气气体中 H2S 含量不得超过 20mg/m3 .无论在工业或民用气体中,都必须尽可能的除去 H2S。
天然气从厌氧发酵装置产出时,特别是在中温或高温发酵时,携带有大量的 H2S。由于天然气中还有大量的水蒸汽存在,水与天然气中的 H2S 共同作用,加速了金属管道、阀门和流量计的腐蚀和
堵塞.另外,H2S 燃烧后生成的 S02,与燃烧产物中的水蒸气结合成亚硫酸,使设爸的金属表面产生腐蚀,并具还会造成对大气环境的污染,影响人体健康。因此:在使用天然气之前,必须脱除其中的H2S。业内常用的天然气脱硫方法有:干法脱硫、湿法脱硫、生物法脱硫等几种脱硫方法,
一、总述
天然气作为一种新兴能源其应用越来越广泛,在我国环保标准中严格规定,利用天然气能源时,天然气气体中 H2S 含量不得超过20mg /m3 . 无论在工业或民用气体中,都必须尽可能的除去 H2S。
天然气从厌氧发酵装置产出时,特別是在中温或高温发酵时,携带有大量的H2S.由于天然气中还有大量的水蒸汽存在,水与天然气中的H2S 共同作用,加速了金属管道、阀门和流量计的腐蚀和堵塞。另外,H2S 燃烧后生成的 $02,与燃烧产物中的水蒸气结合成亚硫酸,使设备的金属表面产生腐蚀,并且还会造成对大气环境的污染,影响人体健康。因此,在使用天然气之前,必须脱除其中的 H2S。
二、脱硫原理
1. 干法脱硫
干发脱硫是一种简易、高效、相对低成本的脱硫方式,一般适合用于天然气量小,硫化氢浓度低的天然气脱硫,干法脱除天然气气体中硫化氢 (H2S)的设备基本原理是以02使H2S 氧化成硫或硫
氧化物的一种方法,也可称为干式氧化法。干法设备的构成是,在一个容器内放入填料,填料层有活性炭、氧化铁等。气体以低流速从一端经过容器内填料层,硫化氢(H2S)氧化成硫或硫氧
化物后,余留在填料层中,净化后气体从容器另一端排出。
干式脱硫主要包括主体钢结构、脱硫剂填料、观察窗、压力表、温度表等组件。脱硫塔通常设计为一用一备,交替使用,即一个脱硫,一个再生。
含有硫化氢(H2S)的天然气进入脱硫塔底部,在穿过脱硫填料层到达项端的过程中,H2S 与脱
硫剂发生以下的化学反应:
第一步:Fe203 • H20 + 3 H2S = Fe2S3 + 4 H20 (脱硫)
第二步:Fe2S3 + 3/2 02 + 3 H20= Fe203 • H20 + 2 H20+ 3S(再生)
含含有硫化氢的天然气首先与底部入口处荷载相对高的脱硫剂反应,反应器上部是负載低的脱硫剂层,通过设计良好的天然气空速和线速,干式脱硫能到达良好的精脱硫效果。
在天然气进入干式脱硫塔之前,应设置有冷凝水罐或天然气颗粒过滤器。该装置可以消除天然气
中夹杂的颗粒杂志,并使得天然气在进入脱硫前含有一定湿度.
当观察到脱硫剂变色,或系统压力损失过大时,应交替使用另一个脱硫塔。当前的脱硫塔在天然气放空后,进行自然通风,对脱硫剂进行再生。当再生效果不佳时,应从塔体底部将废弃的脱硫剂排除,在底部排放废弃填料的同时,相同体积的新鲜脱硫填料加入反应器中。
2。湿法脱硫
温法脱硫可以归纳分为物理吸收法、化学吸收法和氧化法三种。物理和化学方法存在硫化氢再处理问题,氧化法是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,湿法氧化法是把脱硫剂溶解在水中,液体进入设备,与天然气混合,天然气中的硫化氢(H2S) 与液体产生氧化反应,生成单质硫吸收硫化氢的液体有氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、硫酸亚铁等。成熟的氧化脱硫法,脱硫效率可达99.5%以上。
在大型的脱硫工程中,一般采用先用湿法进行粗脱硫,之后再通过干法进行精脱硫。
湿法脱硫塔主体包括洗涤塔、硫化氢采样与监测系统、碱液配置槽、供水软水装置、液位控制系统、支撑件和连接件。脱硫系统通过对出气硫化氢浓度的监控以及PH值监控,实现全自
动运行.
运行时,天然气由下至上通过脱硫塔,Na2C03 溶液(或 NaOH 溶液)从项部向下喷淋,使得 H2S气体与碱液发生了充分的化学反应。
碱液存储在脱硫塔的下方,通过计量泵自动添加,计量死的添加控制通过对出气H2S 浓度的监控自动运行。
当采用碳酸钠 (Na2C03) 试剂脱硫时,主要发生如下反应:
H2S + Na2C03 = NaHS + NaHGO3 ( 1 )
C02 + Na2C03 + H20 = 2 NaHCO3 ( 2 )
由于天然气中含有的大量CO2 成分,同样会消耗碱液。 系统应能对反应条件(包括反应温度、PH值)等进行控制,设置最优反应条件,尽可能地减少碱液的消耗量。
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