天然氣凈化過程基本包括原料氣脫酸、脫水脫汞系統(tǒng)工藝過程，首先經(jīng)過預(yù)處理撬塊的井口氣直接進(jìn)入凈化撬塊，脫酸工藝（主要指二氧化碳和硫化氫）采用溶劑吸收法，吸收劑為MDEA；脫水工藝采用分子篩脫除微量水分；脫除的重?zé)N直接進(jìn)入火炬系統(tǒng)燃燒處理；脫汞工藝采用浸硫活性炭吸附法；

工藝技術(shù)選擇

二氧化碳的用途很多，來源也很廣泛，一般講，根據(jù)二氧化碳的來源不同和用戶對(duì)二氧化碳的要求不同，主要分離方法有五種：

1、吸收法：包括物理吸收和化學(xué)吸收，這種方法在氣源中二氧化碳濃度低于 20％時(shí)適用。

2、變壓吸收法：適用于二氧化碳濃度在 20％～60％之間的氣源，經(jīng)過吸附后的產(chǎn)品純度較高，但預(yù)處理過程復(fù)雜，成本太高不能長期運(yùn)行。

3、膜分離法：適用于氣源比較干凈，且對(duì)二氧化碳產(chǎn)品濃度要求不超過 95％的場(chǎng)合，目前還沒有成功應(yīng)用的范例。

4、低溫精餾法：適用于氣源中二氧化碳濃度 95％以上，且產(chǎn)品濃度要求較高，又需要液化儲(chǔ)運(yùn)的場(chǎng)合。

5、催化燃燒法：適用于二氧化碳濃度 95%以上，且產(chǎn)品純度要求不高的場(chǎng)合，因建設(shè)投資大，生產(chǎn)成本高，已經(jīng)被全面淘汰。

氣體脫除 CO2 的方法也可分為濕法和干法兩大類。

濕法脫碳技術(shù)分為：物理吸收法、物理化學(xué)吸收法以及化學(xué)吸收法。物理法脫碳工藝是根據(jù)溶液在不同壓力下對(duì)二氧化碳的溶解度不同的原理（亨利定律），利用加壓吸收、減壓再生等過程實(shí)現(xiàn)二氧化碳的吸收及溶液的再生，其中以 NHD 脫碳工藝*代表性?；瘜W(xué)法脫碳是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的可逆平衡性原理，利用低熱加壓吸收、加熱減壓再生等過程實(shí)現(xiàn)二氧化碳的吸收及溶液的再生，該法代表性技術(shù)為熱鉀堿法脫碳工藝。在兩者結(jié)合的基礎(chǔ)上又產(chǎn)生出物理化學(xué)吸收法，如 MDEA 脫碳工藝。

干法脫碳技術(shù)主要為吸附，分為變壓吸附和變溫吸附。

變溫吸附是利用吸附劑的平衡吸附量隨溫度升高而降低的特性，采用常溫吸附、升溫脫附的操作方法?？捎糜?/span> CO2 和 H2O 等雜質(zhì)的深度脫除，但其吸附劑的再生過程需要蒸汽加熱且再生時(shí)間長，不適用于 CO2 含量較高的環(huán)境。

變壓吸附技術(shù)是利用吸附劑對(duì)氣體混合物中各組分的吸附能力隨著壓力的變化而呈現(xiàn)差異的特性，對(duì)混合氣中的不同氣體組分進(jìn)行選擇性吸附，實(shí)現(xiàn)不同氣體分離的裝置。具有工藝簡單，每套設(shè)備數(shù)量少，操作方便，裝置開停車十分方便等優(yōu)點(diǎn)，具體為：

變壓吸附脫碳工藝技術(shù)*，自動(dòng)化程度高，開停車及正常操作方便， 只需調(diào)整吸附時(shí)間或原料氣流量就可調(diào)節(jié)凈化氣中 CO2 含量。

吸附劑使用壽命可達(dá) 15 年，運(yùn)行費(fèi)用低。

檢修工作量小，整套裝置僅對(duì)真空泵每年大修一次（真空解吸流程）。

與濕法脫碳相比，變壓吸附流程簡單，無液位控制，操作安全性更大。

常用的沼氣脫碳方法比較見表 1-3。

表 1-3 CO2 的脫除方法

濕法脫碳技術(shù)主要用于合成氨廠原料氣脫碳及天然氣脫碳，處理氣量規(guī)模較大，裝置投資相對(duì)較低。但脫碳液對(duì)碳鋼設(shè)備均有一定的腐蝕性，運(yùn)行成本相對(duì)較高，操作較為復(fù)雜。對(duì)于沼氣脫碳，由于其操作流量通常較小，選用變壓吸附技術(shù)， 具有流程設(shè)備簡單、自動(dòng)化程度高、能耗較低等優(yōu)點(diǎn)。因此，沼氣脫碳推薦采用變壓吸附法。

PSA 脫碳系統(tǒng)

變壓吸附脫碳擬采用 6-2-2/V 流程。即 6 臺(tái)吸附器，2 塔同時(shí)進(jìn)料，2 次均壓， 抽真空解吸工藝。整個(gè)操作過程都是在環(huán)境溫度下進(jìn)行，各吸附器交替循環(huán)操作， 每個(gè)吸附器在一次循環(huán)中都必須經(jīng)過：吸附（A）、一均降（E1D）、二均降（E2D）、逆放（D）、抽真空（V）、二均升（E2R）、一均升（E1R）、終充（FR）等步驟。在脫碳吸附器出口端獲得除去雜質(zhì)的凈化氣，即本裝置產(chǎn)品天然氣。逆放及抽真空步驟排出的解吸氣，其主要成分為 CO2，可經(jīng)收集后用于制取液體 CO2，或高空排放。

一、 各系統(tǒng)說明

1、原料氣脫酸氣單元

壓力約4MPa.G的原料氣進(jìn)入脫酸氣單元，本單元采用MDEA溶液的方法脫除原料氣中的CO₂和H₂S等酸性氣體。

天然氣從吸收塔下部進(jìn)入，自下而上通過吸收塔；*再生后的MDEA溶液（貧液）從吸收塔上部進(jìn)入，自上而下通過吸收塔，逆向流動(dòng)的MDEA溶液和天然氣在吸收塔內(nèi)充分接觸，氣體中的CO₂被吸收而進(jìn)入液相，未被吸收的組份從吸收塔頂部引出，進(jìn)入脫碳?xì)饫鋮s器和分離器。出脫碳?xì)夥蛛x器的氣體進(jìn)入原料氣干燥單元。

處理后的天然中CO₂含量小于50ppmV。

吸收了CO₂的MDEA溶液稱富液，至閃蒸塔，降壓閃蒸出的天然氣送往燃料系統(tǒng)。閃蒸后的富液與再生塔底部流出的溶液（貧液）換熱后，升溫到～98℃去再生塔上部，在再生塔進(jìn)行汽提再生，直至貧液的貧液度達(dá)到指標(biāo)。

出再生塔的貧液經(jīng)過貧富液換熱器、貧液冷卻器，貧液被冷卻到~40℃，被貧液泵加壓后，從吸收塔上部進(jìn)入。

再生塔頂部出口氣體經(jīng)酸氣冷卻器，進(jìn)入酸氣分離器，出酸氣分離器的氣體送往酸氣排放系統(tǒng)，冷凝液經(jīng)過回收泵加壓后送至閃蒸分離器。

再生塔再沸器的熱源由來自導(dǎo)熱油系統(tǒng)的導(dǎo)熱油提供。

本單元主要工藝設(shè)備為吸收塔和再生塔。

2、原料氣干燥單元

本裝置采用變溫吸附技術(shù)進(jìn)行氣體分離提純，變溫吸附技術(shù)是以吸附劑（多孔固體物質(zhì)）內(nèi)部表面對(duì)氣體分子的物理吸附為基礎(chǔ)，利用吸附劑對(duì)氣體的吸附容量隨吸附溫度和壓力不同而變化的特性，吸附劑對(duì)不同氣體組份有選擇性吸附的條件下，低溫高壓時(shí)吸附混合氣中的某些組份，未被吸附組份通過吸附器層流出，高溫低壓時(shí)脫附這些被吸附的組份，以進(jìn)行下一次低溫高壓吸附，可采用多個(gè)吸附塔而達(dá)到氣體的連續(xù)分離的目的。

原料氣干燥單元設(shè)三臺(tái)脫水吸附器切換操作，其中一臺(tái)吸附、一臺(tái)加熱冷吹、一臺(tái)預(yù)吸附。

從原料天然氣脫酸性氣體單元來的原料氣進(jìn)入吸附器底部，通過分子篩吸附脫除水分后，從吸附器頂部出來，干燥后天然氣中進(jìn)入原料氣體脫汞單元。

原料氣干燥單元用凈化后的少量的原料氣作為冷吹和再生介質(zhì)，再生氣出吸附塔后通過冷卻、分離后進(jìn)入塔前循環(huán)。

再生氣通過再生加熱器（采用導(dǎo)熱油換熱方式）加熱至再生溫度260～280℃，然后從吸附器上部進(jìn)入，將吸附劑吸附的水解吸。再生氣從干燥器下部出來，經(jīng)再生冷卻器冷卻后進(jìn)入再生氣分離器，分離其中的液體后循環(huán)至吸附器前。

經(jīng)過該單元后，干燥天然氣中的水≤1ppm。

主要設(shè)備為吸附塔、再生加熱器、再生冷卻器和再生分離器。

3、原料氣脫汞與過濾單元

從原料氣干燥單元來的天然氣進(jìn)入浸硫活性炭吸附器，汞與浸硫活性炭上的硫產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成硫化汞，吸附在活性炭上，從而達(dá)到脫除汞之目的。從脫汞器出來的天然氣的汞含量小于0.01μg/Nm³。

脫汞器設(shè)置兩臺(tái)，浸硫活性炭按照檢測(cè)情況更換。

過濾單元設(shè)一臺(tái)過濾器，根據(jù)阻力數(shù)據(jù)切換使用，達(dá)到過濾分子篩與活性炭粉塵之目的。

經(jīng)脫粉塵后，原料氣中的粉塵顆粒小于1μm。

主要設(shè)備為脫汞器和粉塵過濾器。

1、井口氣天然氣凈化脫碳設(shè)備價(jià)格脫CO₂工藝選擇

天然氣中含有的CO₂統(tǒng)稱為酸性氣體，它們的存在會(huì)造成金屬腐蝕并污染環(huán)境。此外，CO₂含量過高，會(huì)降低天然氣的熱值。因此，必須嚴(yán)格控制天然氣中酸性組分的含量，以達(dá)到工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的要求。

用于天然氣脫除酸氣的方法有溶劑吸收法、物理吸收法、氧化還原法和分子篩吸附法。目前普遍*和廣泛應(yīng)用的溶劑吸收法。它是以可逆的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，以堿性溶劑為吸收劑的脫硫方法，溶劑與原料氣中的酸組分（主要是CO₂）反應(yīng)而生成化合物；吸收了酸氣的富液在升高溫度、降低壓力的條件下又能分解而放出酸氣，從而實(shí)現(xiàn)溶劑的再生利用。

溶劑吸收法所用溶劑一般為烷醇胺類，主要有一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、二異丙醇胺（DIPA）、甲基二乙醇胺（MDEA）等。本方案從適用性和經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，選擇甲基二乙醇胺（MDEA）作為脫除酸性氣體的溶劑。

MDEA（N-Methyldiethanolamine）即N-甲基二乙醇胺，分子式為CH₃-N(CH₂CH₂OH)₂，分子量119.2，沸點(diǎn)246~248℃，閃點(diǎn)260℃，凝固點(diǎn)-21℃，汽化潛熱519.16kJ/kg，能與水和醇混溶，微溶于醚。在一定條件下，對(duì)二氧化碳等酸性氣體有很強(qiáng)的吸收能力，而且反應(yīng)熱小，解吸溫度低，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，無毒而不降解。

純MDEA溶液與CO₂不發(fā)生反應(yīng)，但其水溶液與CO₂可按下式反應(yīng)：

CO₂ + H₂O == H⁺ + HCO₃^- (1)

H⁺ + R₂NCH₃ == R₂NCH₃H⁺ (2)

式（1）受液膜控制，反應(yīng)速率極慢，式（2）則為瞬間可逆反應(yīng)，因此式（1）為MDEA吸收CO₂的控制步驟，為加快吸收速率，在MDEA溶液中加入活化劑(R₂^/NH)后，反應(yīng)按下式進(jìn)行：

R₂^/NH + CO₂ == R₂^/NCOOH (3)

R₂^/NCOOH + R₂NCH₃ + H₂O ==R₂^/NH + R₂CH₃NH⁺HCO₃^- (4)

(3)+(4)：

R₂NCH₃+ CO₂ + H₂O == R₂CH₃NH⁺HCO₃^- (5)

由式（3）～（5）可知，活化劑吸收了CO₂，向液相傳遞CO₂，大大加快了反應(yīng)速度。MDEA分子含有一個(gè)叔胺基團(tuán)，吸收CO₂后生成碳酸氫鹽，加熱再生時(shí)遠(yuǎn)比伯仲胺生成的氨基甲酸鹽所需的熱量低得多。

從能耗、處理規(guī)模和投資運(yùn)行成本等角度，MDEA胺液法是最合適的工藝，因此本方案選擇MDEA胺液法脫酸氣。

2、井口氣天然氣凈化脫碳設(shè)備價(jià)格脫水工藝選擇

天然氣中水分的存在往往會(huì)造成嚴(yán)重的后果：水分與天然氣在一定條件下形成水合物阻塞管路，影響冷卻液化過程；另外由于水分的存在也會(huì)造成不必要的動(dòng)力消耗；由于天然氣液化溫度低，水的存在還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備凍堵，故必須脫水。

天然氣脫水工藝方法一般包括：低溫脫水、固體干燥劑吸附和溶劑吸收三大類。冷凍分離主要用于避免天然氣在溫度低時(shí)出現(xiàn)水合物，然而它所允許達(dá)到的低溫是有限的，不能滿足天然氣液化的要求；溶劑吸收通常包括濃酸（一般是濃磷酸等有機(jī)酸）、甘醇（常用的是三甘醇）等，但這些方法脫水深度較低，不能用于深冷裝置；固體干燥劑脫水法常見的是硅膠法、分子篩法或這兩種方法的混合使用。

天然氣液化脫水必須采取固體吸附法，由于分子篩具有吸附選擇能力強(qiáng)、低水汽分壓下的高吸附特性，以及同時(shí)可以進(jìn)一步脫除殘余酸性氣體等優(yōu)點(diǎn)，因此本方案采用4A分子篩作為脫水吸附劑。

3、井口氣天然氣凈化脫碳設(shè)備價(jià)格脫汞工藝選擇

目前，脫汞工藝主要有兩種：即美國UOP公司的HgSIV分子篩吸附法和采用浸硫活性炭使汞與硫產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成硫化汞并吸附在活性炭上。前者成本高，適用于汞含量高的場(chǎng)合；后者運(yùn)行成本低，適用于汞含量低的場(chǎng)合。

一方面，HgSIV分子篩運(yùn)行成本很高；另一方面，本裝置的原料氣中汞含量比較低。因此，采用浸硫活性炭脫汞，此種工藝本公司已有有成功的使用經(jīng)驗(yàn)。

一、 各系統(tǒng)說明

1、原料氣脫酸氣單元

壓力約4MPa.G的原料氣進(jìn)入脫酸氣單元，本單元采用MDEA溶液的方法脫除原料氣中的CO₂和H₂S等酸性氣體。

天然氣從吸收塔下部進(jìn)入，自下而上通過吸收塔；*再生后的MDEA溶液（貧液）從吸收塔上部進(jìn)入，自上而下通過吸收塔，逆向流動(dòng)的MDEA溶液和天然氣在吸收塔內(nèi)充分接觸，氣體中的CO₂被吸收而進(jìn)入液相，未被吸收的組份從吸收塔頂部引出，進(jìn)入脫碳?xì)饫鋮s器和分離器。出脫碳?xì)夥蛛x器的氣體進(jìn)入原料氣干燥單元。

處理后的天然中CO₂含量小于50ppmV。

吸收了CO₂的MDEA溶液稱富液，至閃蒸塔，降壓閃蒸出的天然氣送往燃料系統(tǒng)。閃蒸后的富液與再生塔底部流出的溶液（貧液）換熱后，升溫到～98℃去再生塔上部，在再生塔進(jìn)行汽提再生，直至貧液的貧液度達(dá)到指標(biāo)。

出再生塔的貧液經(jīng)過貧富液換熱器、貧液冷卻器，貧液被冷卻到~40℃，被貧液泵加壓后，從吸收塔上部進(jìn)入。

再生塔頂部出口氣體經(jīng)酸氣冷卻器，進(jìn)入酸氣分離器，出酸氣分離器的氣體送往酸氣排放系統(tǒng)，冷凝液經(jīng)過回收泵加壓后送至閃蒸分離器。

再生塔再沸器的熱源由來自導(dǎo)熱油系統(tǒng)的導(dǎo)熱油提供。

本單元主要工藝設(shè)備為吸收塔和再生塔。