4.2.1 天然气脱硫脱碳

天然气中的硫化物主要以硫化氢（H₂S）存在，同时还可能有一些有机硫化物，如硫醇（CH₄S）、硫醚（CH₃SCH₃）及二硫化碳（CS₂）等。天然气脱硫工艺除用于脱除H₂S和有机硫化物外，通常还可用于脱除CO₂。目前天然气脱硫工艺有多种方法，包括以醇胺法（简称胺法）为主的化学溶剂法、以砜胺法为主的化学-物理溶剂法、物理溶剂法、直接转化法（亦称氧化还原法）、吸附法和非再生法等，其中占主导地位的是醇胺法和砜胺法。

醇胺法和砜胺法两者的工艺过程相同，只是使用的吸收剂不同。醇胺法是以醇胺水溶液为吸收剂，属化学吸收，砜胺法则以醇胺的环丁砜水溶液为吸收剂，是以醇胺的化学吸收和环丁砜的物理吸收联合的化学-物理吸收，此吸收方法被称为Sulinol法。图4-2所示为醇胺法和砜胺法的典型工艺流程，包括吸收、闪蒸、换热及再生四个环节。吸收环节使天然气中的酸性气体脱除到规定指标；闪蒸用于除去富液中的烃类（以降低酸性气体中的烃含量）；换热是以富胺液回收贫胺液的热量；再生是将富液中的酸性气体解吸出来以恢复其脱硫性能。

原料气经气液进口分离器1后，由下部进入吸收塔内与塔上部喷淋的醇胺溶液逆流接触，净化后的天然气由塔顶流出。吸收酸性气体后的富胺溶液由吸收塔底流出，经过闪蒸罐7，释放出吸收的烃类气体，然后经过滤器8除去可能的杂质。富胺溶液在进入再生塔10之前，在换热器9中与贫胺溶液进行热交换，温度升至82～94℃进入再生塔10上部，沿再生塔向下与蒸汽逆流接触，大部分酸性气体被解吸，半贫液进入再沸器13被加热到107～127℃，酸性气体进一步解吸，溶液得到较完全再生。再生后的贫胺溶液由再生塔底流出，在换热器9中先与富液换热并在溶液冷却器进一步冷却后循环回吸收塔。再生塔顶馏出的酸性气体经过冷凝器11和回流罐12分出液态水后，酸性气体送至硫磺回收装置制硫或送至火炬中燃烧，分出的液态水经回流泵返回再生塔。

图4-2  醇胺法和砜胺法的典型工艺流程

1—进口分离器；2—吸收塔；3—出口分离器；4—醇胺溶液泵；5—溶液冷却器；6—升压泵；7—闪蒸罐；8—过滤器；9—换热器；10—再生塔；11—塔顶冷凝器；12—回流罐；13—再沸器；14—缓冲罐