天然气净化过程基本包括原料气脱酸、脱水脱汞系统工艺过程，首先经过预处理撬块的井口气直接进入净化撬块，脱酸工艺（主要指二氧化碳和硫化氢）采用溶剂吸收法，吸收剂为MDEA；脱水工艺采用分子筛脱除微量水分；脱除的重烃直接进入火炬系统燃烧处理；脱汞工艺采用浸硫活性炭吸附法；

工艺技术选择

二氧化碳的用途很多，来源也很广泛，一般讲，根据二氧化碳的来源不同和用户对二氧化碳的要求不同，主要分离方法有五种：

1、吸收法：包括物理吸收和化学吸收，这种方法在气源中二氧化碳浓度低于 20％时适用。

2、变压吸收法：适用于二氧化碳浓度在 20％～60％之间的气源，经过吸附后的产品纯度较高，但预处理过程复杂，成本太高不能长期运行。

3、膜分离法：适用于气源比较干净，且对二氧化碳产品浓度要求不超过 95％的场合，目前还没有成功应用的范例。

4、低温精馏法：适用于气源中二氧化碳浓度 95％以上，且产品浓度要求较高，又需要液化储运的场合。

5、催化燃烧法：适用于二氧化碳浓度 95%以上，且产品纯度要求不高的场合，因建设投资大，生产成本高，已经被全面淘汰。

气体脱除 CO2 的方法也可分为湿法和干法两大类。

湿法脱碳技术分为：物理吸收法、物理化学吸收法以及化学吸收法。物理法脱碳工艺是根据溶液在不同压力下对二氧化碳的溶解度不同的原理（亨利定律），利用加压吸收、减压再生等过程实现二氧化碳的吸收及溶液的再生，其中以 NHD 脱碳工艺*代表性。化学法脱碳是根据化学反应的可逆平衡性原理，利用低热加压吸收、加热减压再生等过程实现二氧化碳的吸收及溶液的再生，该法代表性技术为热钾碱法脱碳工艺。在两者结合的基础上又产生出物理化学吸收法，如 MDEA 脱碳工艺。

干法脱碳技术主要为吸附，分为变压吸附和变温吸附。

变温吸附是利用吸附剂的平衡吸附量随温度升高而降低的特性，采用常温吸附、升温脱附的操作方法。可用于 CO2 和 H2O 等杂质的深度脱除，但其吸附剂的再生过程需要蒸汽加热且再生时间长，不适用于 CO2 含量较高的环境。

变压吸附技术是利用吸附剂对气体混合物中各组分的吸附能力随着压力的变化而呈现差异的特性，对混合气中的不同气体组分进行选择性吸附，实现不同气体分离的装置。具有工艺简单，每套设备数量少，操作方便，装置开停车十分方便等优点，具体为：

变压吸附脱碳工艺技术*，自动化程度高，开停车及正常操作方便， 只需调整吸附时间或原料气流量就可调节净化气中 CO2 含量。

吸附剂使用寿命可达 15 年，运行费用低。

检修工作量小，整套装置仅对真空泵每年大修一次（真空解吸流程）。

与湿法脱碳相比，变压吸附流程简单，无液位控制，操作安全性更大。

常用的沼气脱碳方法比较见表 1-3。

表 1-3 CO2 的脱除方法

湿法脱碳技术主要用于合成氨厂原料气脱碳及天然气脱碳，处理气量规模较大，装置投资相对较低。但脱碳液对碳钢设备均有一定的腐蚀性，运行成本相对较高，操作较为复杂。对于沼气脱碳，由于其操作流量通常较小，选用变压吸附技术， 具有流程设备简单、自动化程度高、能耗较低等优点。因此，沼气脱碳推荐采用变压吸附法。

PSA 脱碳系统

变压吸附脱碳拟采用 6-2-2/V 流程。即 6 台吸附器，2 塔同时进料，2 次均压， 抽真空解吸工艺。整个操作过程都是在环境温度下进行，各吸附器交替循环操作， 每个吸附器在一次循环中都必须经过：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）、终充（FR）等步骤。在脱碳吸附器出口端获得除去杂质的净化气，即本装置产品天然气。逆放及抽真空步骤排出的解吸气，其主要成分为 CO2，可经收集后用于制取液体 CO2，或高空排放。

一、 各系统说明

1、原料气脱酸气单元

压力约4MPa.G的原料气进入脱酸气单元，本单元采用MDEA溶液的方法脱除原料气中的CO₂和H₂S等酸性气体。

天然气从吸收塔下部进入，自下而上通过吸收塔；*再生后的MDEA溶液（贫液）从吸收塔上部进入，自上而下通过吸收塔，逆向流动的MDEA溶液和天然气在吸收塔内充分接触，气体中的CO₂被吸收而进入液相，未被吸收的组份从吸收塔顶部引出，进入脱碳气冷却器和分离器。出脱碳气分离器的气体进入原料气干燥单元。

处理后的天然中CO₂含量小于50ppmV。

吸收了CO₂的MDEA溶液称富液，至闪蒸塔，降压闪蒸出的天然气送往燃料系统。闪蒸后的富液与再生塔底部流出的溶液（贫液）换热后，升温到～98℃去再生塔上部，在再生塔进行汽提再生，直至贫液的贫液度达到指标。

出再生塔的贫液经过贫富液换热器、贫液冷却器，贫液被冷却到~40℃，被贫液泵加压后，从吸收塔上部进入。

再生塔顶部出口气体经酸气冷却器，进入酸气分离器，出酸气分离器的气体送往酸气排放系统，冷凝液经过回收泵加压后送至闪蒸分离器。

再生塔再沸器的热源由来自导热油系统的导热油提供。

本单元主要工艺设备为吸收塔和再生塔。

2、原料气干燥单元

本装置采用变温吸附技术进行气体分离提纯，变温吸附技术是以吸附剂（多孔固体物质）内部表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂对气体的吸附容量随吸附温度和压力不同而变化的特性，吸附剂对不同气体组份有选择性吸附的条件下，低温高压时吸附混合气中的某些组份，未被吸附组份通过吸附器层流出，高温低压时脱附这些被吸附的组份，以进行下一次低温高压吸附，可采用多个吸附塔而达到气体的连续分离的目的。

原料气干燥单元设三台脱水吸附器切换操作，其中一台吸附、一台加热冷吹、一台预吸附。

从原料天然气脱酸性气体单元来的原料气进入吸附器底部，通过分子筛吸附脱除水分后，从吸附器顶部出来，干燥后天然气中进入原料气体脱汞单元。

原料气干燥单元用净化后的少量的原料气作为冷吹和再生介质，再生气出吸附塔后通过冷却、分离后进入塔前循环。

再生气通过再生加热器（采用导热油换热方式）加热至再生温度260～280℃，然后从吸附器上部进入，将吸附剂吸附的水解吸。再生气从干燥器下部出来，经再生冷却器冷却后进入再生气分离器，分离其中的液体后循环至吸附器前。

经过该单元后，干燥天然气中的水≤1ppm。

主要设备为吸附塔、再生加热器、再生冷却器和再生分离器。

3、原料气脱汞与过滤单元

从原料气干燥单元来的天然气进入浸硫活性炭吸附器，汞与浸硫活性炭上的硫产生化学反应生成硫化汞，吸附在活性炭上，从而达到脱除汞之目的。从脱汞器出来的天然气的汞含量小于0.01μg/Nm³。

脱汞器设置两台，浸硫活性炭按照检测情况更换。

过滤单元设一台过滤器，根据阻力数据切换使用，达到过滤分子筛与活性炭粉尘之目的。

经脱粉尘后，原料气中的粉尘颗粒小于1μm。

主要设备为脱汞器和粉尘过滤器。

1、井口气天然气净化脱碳设备价格脱CO₂工艺选择

天然气中含有的CO₂统称为酸性气体，它们的存在会造成金属腐蚀并污染环境。此外，CO₂含量过高，会降低天然气的热值。因此，必须严格控制天然气中酸性组分的含量，以达到工艺和产品质量的要求。

用于天然气脱除酸气的方法有溶剂吸收法、物理吸收法、氧化还原法和分子筛吸附法。目前普遍*和广泛应用的溶剂吸收法。它是以可逆的化学反应为基础，以碱性溶剂为吸收剂的脱硫方法，溶剂与原料气中的酸组分（主要是CO₂）反应而生成化合物；吸收了酸气的富液在升高温度、降低压力的条件下又能分解而放出酸气，从而实现溶剂的再生利用。

溶剂吸收法所用溶剂一般为烷醇胺类，主要有一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、二异丙醇胺（DIPA）、甲基二乙醇胺（MDEA）等。本方案从适用性和经济性的角度考虑，选择甲基二乙醇胺（MDEA）作为脱除酸性气体的溶剂。

MDEA（N-Methyldiethanolamine）即N-甲基二乙醇胺，分子式为CH₃-N(CH₂CH₂OH)₂，分子量119.2，沸点246~248℃，闪点260℃，凝固点-21℃，汽化潜热519.16kJ/kg，能与水和醇混溶，微溶于醚。在一定条件下，对二氧化碳等酸性气体有很强的吸收能力，而且反应热小，解吸温度低，化学性质稳定，无毒而不降解。

纯MDEA溶液与CO₂不发生反应，但其水溶液与CO₂可按下式反应：

CO₂ + H₂O == H⁺ + HCO₃^- (1)

H⁺ + R₂NCH₃ == R₂NCH₃H⁺ (2)

式（1）受液膜控制，反应速率极慢，式（2）则为瞬间可逆反应，因此式（1）为MDEA吸收CO₂的控制步骤，为加快吸收速率，在MDEA溶液中加入活化剂(R₂^/NH)后，反应按下式进行：

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，活化剂吸收了CO₂，向液相传递CO₂，大大加快了反应速度。MDEA分子含有一个叔胺基团，吸收CO₂后生成碳酸氢盐，加热再生时远比伯仲胺生成的氨基甲酸盐所需的热量低得多。

从能耗、处理规模和投资运行成本等角度，MDEA胺液法是最合适的工艺，因此本方案选择MDEA胺液法脱酸气。

2、井口气天然气净化脱碳设备价格脱水工艺选择

天然气中水分的存在往往会造成严重的后果：水分与天然气在一定条件下形成水合物阻塞管路，影响冷却液化过程；另外由于水分的存在也会造成不必要的动力消耗；由于天然气液化温度低，水的存在还会导致设备冻堵，故必须脱水。

天然气脱水工艺方法一般包括：低温脱水、固体干燥剂吸附和溶剂吸收三大类。冷冻分离主要用于避免天然气在温度低时出现水合物，然而它所允许达到的低温是有限的，不能满足天然气液化的要求；溶剂吸收通常包括浓酸（一般是浓磷酸等有机酸）、甘醇（常用的是三甘醇）等，但这些方法脱水深度较低，不能用于深冷装置；固体干燥剂脱水法常见的是硅胶法、分子筛法或这两种方法的混合使用。

天然气液化脱水必须采取固体吸附法，由于分子筛具有吸附选择能力强、低水汽分压下的高吸附特性，以及同时可以进一步脱除残余酸性气体等优点，因此本方案采用4A分子筛作为脱水吸附剂。

3、井口气天然气净化脱碳设备价格脱汞工艺选择

目前，脱汞工艺主要有两种：即美国UOP公司的HgSIV分子筛吸附法和采用浸硫活性炭使汞与硫产生化学反应生成硫化汞并吸附在活性炭上。前者成本高，适用于汞含量高的场合；后者运行成本低，适用于汞含量低的场合。

一方面，HgSIV分子筛运行成本很高；另一方面，本装置的原料气中汞含量比较低。因此，采用浸硫活性炭脱汞，此种工艺本公司已有有成功的使用经验。

一、 各系统说明

1、原料气脱酸气单元

压力约4MPa.G的原料气进入脱酸气单元，本单元采用MDEA溶液的方法脱除原料气中的CO₂和H₂S等酸性气体。

天然气从吸收塔下部进入，自下而上通过吸收塔；*再生后的MDEA溶液（贫液）从吸收塔上部进入，自上而下通过吸收塔，逆向流动的MDEA溶液和天然气在吸收塔内充分接触，气体中的CO₂被吸收而进入液相，未被吸收的组份从吸收塔顶部引出，进入脱碳气冷却器和分离器。出脱碳气分离器的气体进入原料气干燥单元。

处理后的天然中CO₂含量小于50ppmV。

吸收了CO₂的MDEA溶液称富液，至闪蒸塔，降压闪蒸出的天然气送往燃料系统。闪蒸后的富液与再生塔底部流出的溶液（贫液）换热后，升温到～98℃去再生塔上部，在再生塔进行汽提再生，直至贫液的贫液度达到指标。

出再生塔的贫液经过贫富液换热器、贫液冷却器，贫液被冷却到~40℃，被贫液泵加压后，从吸收塔上部进入。

再生塔顶部出口气体经酸气冷却器，进入酸气分离器，出酸气分离器的气体送往酸气排放系统，冷凝液经过回收泵加压后送至闪蒸分离器。

再生塔再沸器的热源由来自导热油系统的导热油提供。

本单元主要工艺设备为吸收塔和再生塔。