气 体 处 理
该工艺适用于从天然气中脱除氮气。原料气中氮气的含量为5% ~30%，在变压吸附(PSA)系统中，通过分子筛及一种专利吸附剂的吸附，净化后的天然气达到管道输送质量要求，其中氮气的含量为3% ~4%。工艺流程见图9。姜斌是谁
图9 分子筛脱氮流程示意
经乙二醇脱水的天然气在压力为0.7~5.6MPa的条件下送入一系列吸附器中，在一个或多个吸附器中脱除氮气，同时，净化后的达到管道输送质量要求的天然气从吸附床层流出，压力与进料气相同。一般使用4~9个吸附器。当吸附剂被氮气饱和后，失效的吸附器被移走，代之以新的吸附器。失效的吸附器被降压，产生富含甲烷的低压气体，经压缩/循环到进料气，而含有氮气的低压燃料气被排出。为最大限度地利用吸附剂的容量，通常采用单级真空式吸送器将氮气移出。该工艺要求吸附剂具有分子大小选择性，吸附剂的孔隙允许较小的氮气分子吸附，而较大的甲烷分子不受影响。二氧化碳随氮气一起被完全脱除，氧气的脱除效果与氮 气相当。该系统能在较宽的氮气浓度范围内灵活操作，吸附容量可达30%，积木式的结构为安装提供了便利。
该工艺在较宽的流量范围内具有很好的经济性，一套2MMscfd装置的总安装成本为$0.50/Mft3原料气；而对一套10MMscfd的装置，其总安装成本低于$0.50/Mft3原料气。积木式结构降低了安装成本，并使设备布置方便灵活。 第一套装置已运行一年多，将含18%氮气的原料气脱除至符合管道输送要求。
专利许可者：Engelhard Corp
10 PURASPEC工艺
该工艺用于脱除气态或液态烃中10-6级的H2S, COS及10-9级的汞，以满足管道或石油化工的要求。流程见图10。
图10 PURASPEC工艺流程示意
在装有化学吸附剂的固定床上，采用一种有效彻底、不可逆的选择吸附方法，将杂质从湿的或干燥的烃类原料中脱除，原料无损失。若要求较低的系统压力降，则可采用径向流反应器的设计。操作温度为-7~205℃（无需提供热量），压力为大气压~13.79MPa。
装置：目前世界上约有100套装置在石油/天然气公司运行，处理的天然气量达2×109scfd，液体天然气量达5,000 t/d。
专利许可者：Synetix
11 Purisol工艺
采用物理吸收法，在N-甲基吡咯烷酮中脱除天然气、燃料气及合成气中的酸性气体。典型应用如下：（1）将高浓度CO2脱至低残留水平；（2）通过简单的闪蒸再生，将含大量的酸性气体的原料气净化至中等纯度；（3）H2S的选择性脱除。该方法尤其适合于上述第3种应用，用于以煤或石油为原料的IGCC（煤气化联合循环发电）装置。N-甲基吡咯烷酮是目前市场上选择性最好的溶剂，且价廉易得，性质稳定，不腐蚀，在其他工业领域也有着广泛的用途。
工艺流程几图11。
图11 Puriso工艺流程示意
原料气冷却后，其中的HCN与有机硫化物在预洗时被脱除，H2S在主吸收塔（1）中通过加热再生脱除，贫液冷却至比环境温度稍低。微量的N-甲基吡咯烷酮在塔（1）顶部用水反洗。从塔（1）中流出的富液在再吸收塔（2）中于中压下闪蒸。闪蒸气中微量的H2S用少量的N-甲基吡咯烷酮贫液再吸收。来自再吸收塔（2）的脱硫气体压缩后回到塔（1）中的燃料气中，塔（2）中闪蒸过的溶剂用热贫液加热，在（3）中再次闪蒸，闪蒸后的热气体冷却后送回再吸收塔（2），（3）中的溶剂在（4）中加热再生。最后得到冷却的、富含H2S的酸性气体，在氧化Claus单元被处理，尾气加氢，生成的水通过急冷脱除后，再次压缩进入塔（2）直接脱硫，最后成为燃料气。
这一封闭循环无废气产生，且脱硫效率较高。净化后得到的有用气体，加上循环利用的CO2，使燃气涡轮的输出功率得到提高，从而提高了整个IGCC装置的效率。
500MW IGCC电厂的物料平衡见表1。
表1 500MW IGCC电厂的物料平衡
| 原料气 | 燃料气 |
H2，% | 43.12 | 43.36 |
N2 + Ar，% | 1.49 | 团章程2.31 |
CO + CH4，% | 45.9 | 45.95 |
CO2，% | 8.27 | 8.38 |
H2S + COS | 1.20% | < 50×10-6 |
Cho细胞流量/(kmol·h-1) | 18 666.3 | 18 610.0 |
压力/MPa | 5.20 | 4.95 |
| | |
公用工程消耗如下：
轴功率（无电能回收）：4,300 kW；
中压蒸汽：20.6 t/h；
冷却水(Δ= 10℃)：1,650 m3/h；
N-甲基吡咯烷酮蒸发损失：2 kg/h；
软化水：2.2 t/h。
目前有七套装置在运行或在建。
专利许可者：Lurgi Oel-Gas-Chemie GmbH
12 低温甲醇洗工艺
在低温下采用有机溶剂脱除酸性气体。通常用甲醇脱除H2S、COS及CO2，同时也能将有机和无机杂质脱除。该方法能使净化气中硫的含量低于0.1×10-
6，CO2的含量降至10-6范围。该法优于其他方法之处在于所用溶剂价廉易得，性能稳定，流程灵活方便，公用工程费用低。流程示意见图12。
图12 低温甲醇洗工艺流程示意
在甲醇合成气生产中采用低温甲醇洗装置选择性脱硫及CO2。原料气（来自SGP-POX）经冷却，其中的微量组分在经低温甲醇预洗时脱除。预洗后的气体用富CO2溶剂脱硫至硫含量低于0.1×10-6，富H2S溶剂首先在闪蒸再生罐（4）中闪蒸至中压再生，以回收H2与CO；然后加热至沸点，用甲醇蒸汽汽提；汽提后的富H2S气体送入Claus装置。在CO变换装置（6）中变换过的一部分脱硫气体，其中CO2的典型含量为33%。变换过的气体再次进入低温甲醇洗装置，经冷却后CO2在两级吸收塔（2）中被脱除。塔底气在闪蒸再生罐（5）中用闪蒸再生的甲醇将CO2气体含量降至5%；剩余的CO2在塔顶采用热再生的低温甲醇脱除。这样，合成气中CO2含量约降至3%。闪蒸后的CO2不含硫，可排放至大气中或进一步利用。系统的能量平衡由常规制冷装置维持。在原料气冷却时加入甲醇以防止冷冻结冰，冷凝的甲醇/水混合物在甲醇/水塔中分离（图中未显示）。
2,000t/d甲醇装置的物料平衡见表2。
表2 2,000t/d甲醇装置的物料平衡
| 原料气 | 合成气 | CO2 | Claus 气 |
H2，% | 43.80 | 67.69 | 0.59 | 1.38 |
N2 + Ar，% | 0.25 | 0.25 | < 0.01 | 0.03 |
CO + CH4，% | 52.57 | 29.03 | 0.26 | 8.96 |
CO2，% | 2.30 | 3.03 | 99.15 | 42.28 |
H2S + COS | 1.08% | < 0.1×10-6 | 微量 | 47.35% |
流量/ (kmol·h-1中国药理学通报) | 8,482.5 | 8,415.0 | 1,868.7 | 193.5 |
压力节能与新能源汽车产业发展规划/MPa | 5.6 | 4.85 | 0.12 | 0.25 |
| | | | |
公用工程消耗如下：
轴功率（无电能回收）：1,640 kW；
低压蒸汽：5.5 t/h；
制冷剂（242K）：4,200 Kw；
冷却水（Δ= 10℃）：133 m3/h；
甲醇蒸发损失：40 kg/h。
目前有超过100套装置在运行或在建。
专利许可者：Lurgi Oel-Gas-Chemie GmbH and Linde AG.
（续2，未完待续）
（施小红、梁锋译自《p62Hydrocarbon Processing, Gas Processes 2002》）
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