天然氣脫碳尾氣處理工藝研究

王鵬

摘要：本文針對(duì)某脫碳裝置低熱值尾氣進(jìn)行了分析，比較了常規(guī)的回收法和破壞法處理工藝，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，制定了吸附提濃與催化氧化聯(lián)合工藝方案。對(duì)比分析了顆?；钚蕴亢突钚蕴祭w維的優(yōu)缺點(diǎn)，確定活性碳纖維為吸附劑。制定的工藝方案占地面積小、凈化效果好、無(wú)二次污染，是一種處理低熱值脫碳尾氣的良好工藝。

關(guān)鍵詞：脫碳;低熱值;尾氣處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TE644

某油氣處理終端為油、氣處理工藝兼有的處理廠，由于天然氣投產(chǎn)后，終端進(jìn)站氣CO2最高可達(dá)16%，終端外輸氣不滿足外輸氣質(zhì)要求，該終端改造增建了脫碳裝置，使脫除后的凈化天然氣CO2含量小于2.8%。而脫碳后的排放尾氣為低熱值尾氣，其揮發(fā)性有機(jī)物含量超標(biāo)，需要增設(shè)相應(yīng)的尾氣處理設(shè)施。

一、天然氣脫碳工藝簡(jiǎn)介

本油氣處理終端脫碳裝置采用活化MDEA工藝，活化劑可以加快MDEA與CO2的反應(yīng)速度，可用的活化劑有哌嗪、DEA、咪唑或甲基咪唑等。

原料天然氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾分離器并換熱后進(jìn)入吸收塔，與塔內(nèi)自上而下的貧胺液逆流接觸，CO2被脫除，濕凈化氣中CO2含量≤2.8%，出塔濕凈化氣去已建的分子篩脫水裝置進(jìn)行脫水。吸收塔底出來(lái)的富胺液經(jīng)閃蒸罐降壓閃蒸，然后與再生塔底貧液換熱后進(jìn)入再生塔上部解析再生。再生塔底的貧液經(jīng)貧富液換熱器降溫后，通過(guò)貧液提升泵送進(jìn)入貧液空冷器冷卻，再經(jīng)貧液增壓泵增壓后進(jìn)入吸收塔頂部循環(huán)使用。再生塔塔頂酸氣經(jīng)塔頂冷卻器冷卻后進(jìn)再生塔頂回流罐，分出的含CO2尾氣經(jīng)脫硫裝置后進(jìn)入尾氣處理設(shè)施脫除VOCs，分出的液

體經(jīng)再生塔頂回流泵增壓后回流至再生塔頂部。再生塔塔底重沸器由熱媒系統(tǒng)提供的導(dǎo)熱油供熱。

二、脫碳尾氣處理工藝研究

脫碳尾氣處理方法可分為回收法和破壞法。廢氣中揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）濃度小于10000～30000mg/m3，一般宜采用燃燒（氧化）破壞法處理，處理裝置包括催化氧化（RCO）裝置、蓄熱燃燒（RTO）裝置、加熱爐、焚燒爐、鍋爐等;而大于該濃度，宜優(yōu)先采用吸附、吸收、冷凝、膜分離以及它們的組合工藝回收處理。如果要求凈化氣非甲烷總烴小于120mg/m3或更低，一般最終需要采用燃燒（氧化）破壞法。

本文所述脫碳裝置尾氣主要含有CO2、甲烷、C2～C10烴類(lèi)等，詳細(xì)組成見(jiàn)表1。由表1可以看出，該尾氣為低熱值、低VOCs含量的脫碳尾氣，宜選用破壞法進(jìn)行處理。本裝置尾氣體積流量：7500m3/h，烴總排放濃度約1850mg/m3。

本脫碳裝置尾氣處理同時(shí)存在以下難點(diǎn)：

（1）脫碳裝置占地面積受限，尾氣處理設(shè)施又處于系統(tǒng)最末端，這就要求尾氣處理的設(shè)備占地、整體氣阻要盡可能小。

（2）尾氣熱值低，直接使用RCO、RTO無(wú)法滿足熱值正常工作下限;加配燃料氣和氧氣后增加運(yùn)行費(fèi)用和燃爆風(fēng)險(xiǎn)，且現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留用地?zé)o法滿足防火間距要求。

（3）要求裝置最好能重復(fù)運(yùn)行，以降低運(yùn)行成本。

（4）鑒于廠區(qū)環(huán)保情況，最好不要產(chǎn)生固廢、廢水。

（5）尾氣中VOCs需降至80mg/Nm3以下，且主要成分為乙烷丙烷丁烷。

針對(duì)上述分析和要求，我們將回收法和破壞法相結(jié)合，提出吸附+RCO相結(jié)合的方法。采用吸附劑將VOCs提濃，凈化氣直接排入大氣。采用熱空氣對(duì)飽和吸附劑進(jìn)行再生，再生氣通過(guò)催化氧化將VOCs轉(zhuǎn)化為CO2和水。

三、活性碳纖維吸附+RCO工藝

1.工藝流程

（1）工藝流程框圖

（2）工藝流程

低熱值脫碳廢氣收集后一起經(jīng)由集氣管送入活性碳纖維吸附器。活性碳纖維吸附器中設(shè)置有兩組活性碳纖維A/B，每組設(shè)兩級(jí)吸附器，兩組共用一個(gè)管路系統(tǒng)，運(yùn)行時(shí)互相切換，當(dāng)A組進(jìn)行吸附處理時(shí)，吸附室B組則進(jìn)行脫附和再生。

運(yùn)行時(shí)，廢氣由吸附器下部進(jìn)入，在吸附器內(nèi)廢氣穿過(guò)活性碳纖維氈，其中的油氣被碳纖維吸附下來(lái)，凈化后的氣體由吸附器頂部排出，通過(guò)排氣筒達(dá)標(biāo)排放。當(dāng)吸附室A組吸附飽和后，切換到脫附工序，此時(shí)吸附室B組進(jìn)入吸附狀態(tài)。

脫附時(shí)用熱空氣做脫附介質(zhì)，熱空氣由吸附器頂部進(jìn)入，穿過(guò)活性碳纖維氈，將被吸附濃縮的油氣脫附出來(lái)并帶出吸附器，然后進(jìn)入RCO催化氧化裝置處理后達(dá)標(biāo)排放。吸附室A組完成脫附并經(jīng)再生后，切換過(guò)來(lái)，繼續(xù)進(jìn)行吸附。

四、結(jié)論

脫碳尾氣的處理工藝中，回收法適用于揮發(fā)性有機(jī)物濃度高，有回收價(jià)值，投資小的項(xiàng)目。破壞法適用于揮發(fā)性有機(jī)物濃度低，無(wú)回收價(jià)值，尾氣熱值高或者可配燒燃料氣，建設(shè)用地充足的項(xiàng)目。而對(duì)于尾氣熱值低，要求無(wú)二次污染，公用工程配套不足，預(yù)留用地小的改造項(xiàng)目，本文提出的吸附+RCO處理工藝，采用活性碳纖維吸附，吸附性能遠(yuǎn)高于顆粒活性炭，提濃了尾氣，節(jié)約了能源，且處理設(shè)施占地小，活性碳纖維使用壽命長(zhǎng)，無(wú)二次污染，是一種節(jié)能高效的凈化低熱值脫碳尾氣的處理工藝。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉濤; 吳蒙; 劉素麗; 梁雪美.煤化工尾氣脫碳與低溫甲醇洗集成工藝對(duì)比分析[J].石油化工應(yīng)用， 2017-05.

[2]季開(kāi)慧; 馬西功.低熱值脫碳尾氣處理工藝研究[J].山東化工， 2019-04.

2903501705280