摘要：市场经济的不断发展，促使社会各行业对于天然气的依赖程度越来越高，充分地说明了合理选择天然气生产工艺的重要性。天然气的组成成分较多，包含着着二氧化碳、硫化氢、有机硫等气体。这些气体和水接触时，将会发生一系列的化学反应，对于天然气运输管道有着一定的腐蚀作用。为了改变这种不利的发展现状，相关的技术人员应该优化天然气脱硫装置的工艺设计方案，增强设备的脱硫效果，为环境质量的增强提供可靠地保障。基于此，本文对天然气脱硫装置工艺设计对环境的保护进行了详细地分析与探究。
关键词：天然气；脱硫装置；工艺设计；环境保护
1天然气脱硫装置工艺设计的必要性
目前天然气的应用范围正在不断地扩大，为可持续发展战略的顺利实施带来了积极的推动作用，加快了我国和谐社会建设的步伐。除此之外，遇水后的天然气气体也会导致催化剂中毒现象的出现，影响着相关产品的质量安全性。这些方面的具体内容，客观地说明了做好天然气脱硫装置工艺设计的必要性。在先进的天然气脱硫装置工艺设计的作用下，天然气在运输和使用的过程中，自身的环保效果将会得到不断地增强，在方便人们生活的同时也增强了环境质量，有利于实现我国和谐社会建设中的更多战略目标。
2 天然气脱硫装置工艺设计原则
为了使天然气脱硫装置设计能够达到预期的效果，减少设计过程中的工作失误，技术人员需要遵循一定的设计原则，规范设计过程中的相关行为。由于天然气组成成分中包含硫化氢、二氧化碳、氨气等气体，脱硫装置使用中应该对这些含硫成分的气体进行针对性的处理，为天然气清洁效果的增强提供可靠地保障。同时，为了增强经过脱硫装置工艺处理后的天然气的环保效果，设计人员也应该充分考虑脱硫装置工作时的温度。选择最佳的温度条件，提高天然气脱硫装置的生产效率。
3 天然气脱硫净化工艺分析
3.1 化学法脱硫脱碳
化学吸收法脱硫和脱碳最具有代表性的是就是醇胺法，即利用化学性质呈现碱性的醇胺作为吸收剂，与硫化物和二氧化碳反应，使天然气得到净化的工艺。常用的醇胺溶液有甲基二乙醇胺（MDEA）、一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）和二异丙醇胺（DIPA）等。其本质是利用胺类水解时候产生的胺根离子与酸根反应的特性进行脱硫和脱碳。其反应机理为：
醇胺法脱硫和脱碳最早由美国联合化工公司开发，后经德国巴斯夫公司和法国的Elf Aquitaine公司进一步开发，目前技术已经趋于成熟。该工艺属于典型的化学吸收法，脱硫脱碳比较彻底，脱硫脱碳可以在一起进行，节省人员成本。但该工艺属于化学吸收法，并且反应属于可逆反应，其吸收过程受温度等影响大，且反应后的盐类不能分离。且醇胺溶液价格昂贵，湿法吸收溶剂的耗损量大，工艺极大地增加了运行成本。
3.2 物理化学法脱硫脱碳
组合吸收法也是目前中小型工厂普遍采用的脱硫脱碳工艺，即利用碱性溶液化学反应吸收脱除硫化物，利用 NHD 溶液脱除二氧化碳，将天然气净化的工艺。该工艺在不同单位中使用的脱硫工艺也不同，主要有栲胶脱硫法和ADA 法。
3.2.1 栲胶法脱硫
栲胶法是典型的湿法化学吸收法，利用热的碳酸钠溶液中加入栲胶和五氧化二钒，利用栲胶中的丹宁和五氧化二钒在水中形成络合物，最终和硫化物反应得到盐类以将其除去。以下是反应原理：
3.2.2 NHD脱碳技术
NHD技术是20世纪广泛采取的脱碳技术，是一种典型的物理吸收法，是利用NHD为吸收剂，进一步吸收脱硫后的气体，吸收后的溶液再用空气进行气提，再经脱水塔脱水，将 NHD再生后使用。NHD 为聚乙二醇二甲醚到聚乙二醇八甲醚的混合物。该组合脱硫脱碳法应用时间长，技术成熟，中小型化工厂多采用此法。栲胶法脱硫比较彻底，NHD 溶液无毒副作用。但此湿法脱硫脱碳湿溶剂浪费量大，溶剂再生时候蒸汽用的多，五氧化二钒是剧毒物质，使用过程中受到多种限制。NHD 价格昂贵，运行过程中消耗量大，其运动黏度大，输送过程中能耗大。脱硫脱碳不能在一起完成，增加运行维护人员比例，大大提高了运行成本。
3.3 物理法脱硫脱碳
低温甲醇洗工艺是最具有代表性的物理脱硫脱碳工艺，该工艺在20世纪50年代，由德国的鲁奇公司和林德公司联合开发，经过几十年的发展，鲁奇和林德公司相继开发了各自特色的净化工艺，全世界已经建立100余套甲醇洗装置。低温甲醇洗利用甲醇在低温下具有物理选择性吸收的特点，即低温甲醇对硫化物和二氧化碳的吸收能力明显高于其他气体，用甲醇作为吸收剂，将硫化物和二氧化碳脱除。流程一般包含一个吸收塔和多个解析塔，吸收塔吸收酸性气体，解析塔解析出酸性气体并将贫液甲醇返回吸收塔，吸收后的甲醇溶剂经过减压、加热等方法再生后实现循环利用。
4天然气净化厂过滤器的应用
4.1 机械过滤器
4.1.1 结构及工作原理
机械过滤器由壳体、支撑隔板、固定杆、滤芯组成。其工作原理是：过滤器运行时，溶液从过滤器底部进入器内，在整个滤芯过滤表面均匀分布，由滤芯外部流向滤芯内部，滤出的颗粒杂质被截留在滤芯外部。
4.1.2 运行状况
机械过滤器在使用过程中，过滤能力大，对溶液能够起到有效过滤，可满足生产要求。
4.2 管式滤布过滤器
4.2.1 结构及工作原理
管式滤布机械式过滤器由壳体、支撑隔板、固定杆、滤芯组成。其工作原理是：过滤器运行时，溶液从过滤器上部进入器内，在整个滤芯过滤表面均匀分布，由滤芯外部流向滤芯内部，滤出的颗粒杂质被截留在滤芯外表面。
4.2.2 运行状况
管式滤布过滤器在使用过程中，过滤效果良好。可用凝结水进行反洗，清洗操作方便，过滤器平均20天清洗一次滤芯，5～6个月更换一次滤芯，过滤前后浊度降低20%～40%。
4.3 活性炭过滤器
运行状况：活性炭过滤器使用过程中，装置拦液次数显著较低，过滤器平均60天用凝结水清洗一次，一年更换一次活性炭，清洗时排出的液体较脏，达到了过滤效果。但活性炭颗粒会在溶液压力作用下发生破碎，被带入下游造成换热设备堵塞，且对降解产物过滤效果不明显，目前正寻求取代活性炭过滤的工艺。
综上所述，脱硫装置在天然气生产中起着重要的保障作用，可以提高天然气的利用效率，增加相关生产企业的经济利益。在对脱硫装置工艺设计的过程中，技术人员应该考虑各种各样客观存在的影响因素，增强设计方案的适用性，最大限度地减少天然气脱硫装置工艺对生态环境的影响。同时，天然气中含硫成分具有特殊的臭味，容易出现催化剂中毒的现象，可能会产生生态环境污染的问题，客观地决定了优化相关脱硫装置工艺设计的必要性。
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论文作者:张亚东
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/21
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