天然氣中含有酸性組分時，不僅在開采、處理和儲運(yùn)過程中會造成設(shè)備和管線腐蝕，而且用作燃料時會污染環(huán)境，危害用戶健康；用作化工原料時會引起催化劑中毒，影響產(chǎn)品收率和質(zhì)量。此外，天然氣中CO₂含量過高還會降低其熱值。因此，當(dāng)天然氣中酸性組分含量超過商品氣質(zhì)量指標(biāo)或管輸要求時，必須采用合適的方法將其脫除至允許值以內(nèi)。脫除的這些酸性組分混合物稱為酸氣(acid gas)，其主要成分是H₂S、CO₂，并含有水蒸氣和少量烴類。從酸性天然氣中脫除酸眭組分的工藝過程統(tǒng)稱為脫硫脫碳或脫酸氣。如果此過程主要是脫除H₂S和有機(jī)硫化物則稱之為脫硫；主要是脫除C0₂則稱之為脫碳。原料氣經(jīng)濕法脫硫脫碳后，還需脫水(有時還需脫油)和脫除其他有害雜質(zhì)(例如脫汞)。脫硫脫碳、脫水(脫油)后符合一定質(zhì)量指標(biāo)或要求的天然氣稱為凈化氣，脫水前的天然氣稱為濕凈化氣。脫除的酸氣一般還應(yīng)回收其中的硫元素(硫磺回收)。當(dāng)回收硫磺后的尾氣不符合向大氣排放標(biāo)準(zhǔn)時，還應(yīng)對尾氣進(jìn)行處理。

    當(dāng)采用深冷分離方法從天然氣中回收天然氣凝液(NGL)或生產(chǎn)液化天然氣(LNG)時，由于對氣體中CO₂含量要求很低，這時就應(yīng)采用深度脫碳的方法。

    國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局在安監(jiān)總管一字[2008]7號文件《關(guān)于印發(fā)陸上石油天然氣建設(shè)項目安全設(shè)施設(shè)計專篇編寫指導(dǎo)書的通知》中，明確規(guī)定了天然氣處理廠建設(shè)項目初步設(shè)計《安全設(shè)施設(shè)計專篇》的編寫內(nèi)容。其中，包括危險有害因素分析、初步設(shè)計中采取的主要防護(hù)技術(shù)措施、安全設(shè)施設(shè)計后的風(fēng)險狀況分析等。

    天然氣處理過程的危險有害因素主要為火災(zāi)、爆炸、毒性和噪聲等。限于篇幅，有關(guān)火災(zāi)、爆炸和噪聲等的危險危害性與防護(hù)內(nèi)容本書在第三章中一并敘述，其他各章不再重復(fù)。此處僅介紹天然氣脫硫脫碳、硫磺回收和尾氣處理過程中由于含硫天然氣泄漏、排放所引起的職業(yè)危害一含硫天然氣中H：S的毒性危害與防護(hù)。

    天然氣脫硫脫碳方法很多，這些方法一般可分為化學(xué)溶劑法、物理溶劑法、化學(xué)一物理溶劑法、直接轉(zhuǎn)化法和其他類型方法等。

    1. 化學(xué)溶劑法

    化學(xué)溶劑法系采用堿性溶液與天然氣中的酸性組分(主要是H₂S、CO₂)反應(yīng)生成某種化合物，故也稱化學(xué)吸收法。吸收了酸性組分的堿性溶液(通常稱為富液)在再生時又可使該化合物將酸性組分分解與釋放出來。這類方法中最具代表性的是采用有機(jī)胺的醇胺(烷醇胺)法以及有時也采用的無機(jī)堿法，例如活化熱碳酸鉀法。

    目前，醇胺法是最常用的天然氣脫硫脫碳方法。屬于此法的有一乙醇胺(MEA)法、二乙醇胺(DEA)法、二甘醇胺(DGA)法、二異丙醇胺(DIPA)法、甲基二乙醇胺(MDEA)法，以及空間位阻胺、混合醇胺、配方醇胺溶液(配方溶液)法等。

    醇胺溶液主要由烷醇胺與水組成。

    2. 物理溶劑法

    此法系利用某些溶劑對氣體中H₂S、CO₂等與烴類的溶解度差別很大而將酸性組分脫除，故也稱物理吸收法。物理溶劑法一般在高壓和較低溫度下進(jìn)行，適用于酸性組分分壓高(大于345kPa)的天然氣脫硫脫碳。此外，此法還具有可大量脫除酸性組分，溶劑不易變質(zhì)，比熱容小，腐蝕性小以及可脫除有機(jī)硫(COS、CS，和RSH)等優(yōu)點(diǎn)。由于物理溶劑對天然氣中的重?zé)N有較大的溶解度，故不宜用于重?zé)N含量高的天然氣，且多數(shù)方法因受再生程度的限制，凈化度(即原料氣中酸性組分的脫除程度)不如化學(xué)溶劑法。當(dāng)凈化度要求很高時，需采用汽提法等再生方法。

    目前，常用的物理溶劑法有多乙二醇二甲醚法(Selexol法)、碳酸丙烯酯法(Fluor法)、冷甲醇法(Rectisol法)等。

    物理吸收法的溶劑通?？慷嗉夐W蒸進(jìn)行再生，不需蒸汽和其他熱源，還可同時使氣體脫水。

    3. 化學(xué)一物理溶劑法

    這類方法采用的溶液是醇胺、物理溶劑和水的混合物，兼有化學(xué)溶劑法和物理溶劑法的特點(diǎn)，故又稱混合溶液法或聯(lián)合吸收法。目前，典型的化學(xué)一物理吸收法為砜胺法(Sulfin01)，包括DIPA-環(huán)丁砜法(Sulfinol-D法，砜胺Ⅱ法)、MDEA-環(huán)丁砜法(Sulfinol-M法，砜胺Ⅲ法)。此外，還有Amisol、Selefining、Optisol和Flexsorb混合SE法等。

    4. 直接轉(zhuǎn)化法

    這類方法以氧化-還原反應(yīng)為基礎(chǔ)，故又稱氧化-還原法或濕式氧化法。它借助于溶液中的氧載體將堿性溶液吸收的H₂S氧化為元素硫，然后采用空氣使溶液再生，從而使脫硫和硫磺回收合為一體。此法目前雖在天然氣工業(yè)中應(yīng)用不多，但在焦?fàn)t氣、水煤氣、合成氣等氣體脫硫及尾氣處理方面卻廣為應(yīng)用。由于溶劑的硫容量(即單位質(zhì)量或體積溶劑能夠吸收的硫的質(zhì)量)較低，故適用于原料氣壓力較低及處理量不大的場合。屬于此法的主要有釩法(ADA-NaVO，法、栲膠-NaVO，法等)、鐵法(Lo-Cat法、Sulferox法、EDTA絡(luò)合鐵法、FD及鐵堿法等)，以及PDS等方法。

    上述諸法因都采用液體脫硫脫碳，故又統(tǒng)稱為濕法。其主導(dǎo)方法是胺法和砜胺法，采用的溶劑主要性質(zhì)見表2-1。

    5. 其他類型方法

    除上述方法外，目前還可采用分子篩法、膜分離法、低溫分離法及生物化學(xué)法等脫除H₂S和有機(jī)硫。此外，非再生的固體(例如海綿鐵)、液體以及漿液脫硫劑則適用于H₂S含量低的天然氣脫硫。其中，可以再生的分子篩法等又稱為間歇法。

    膜分離法借助于膜在分離過程中的選擇性滲透作用脫除天然氣的酸性組分，目前有AVIR、Cynara、杜邦(DuPont)、Grace等法，大多用于從CO₂含量很高的天然氣中分離CO₂。

    上述主要脫硫脫碳方法的工藝性能見表2-2。

表2-2 氣體脫硫脫碳方法性能比較

    ① 某些條件下可以達(dá)到。

    ② 部分選擇性。