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天然气作为一种宝贵的资源在生活和生产中有着非常广泛的应用。随着天然气在世界能源结构中地位的不断上升,天然气净化工业的地位也日益重要。经过几十年的研究,我国在天然气脱硫方面取得了一定的成果,但与国外相比,我国天然气脱硫技术还存在着一定的差距。目前,在各类天然气脱硫工艺中,应用最多的是胺法脱硫技术,其中,MDEA因为具有酸气负荷高、对H2S有较好的选择性、腐蚀性低、不易发泡等优点成为胺法脱硫中应用最为广泛的脱硫溶剂。但工业上需要进行脱硫脱碳处理的原料气类型复杂,常规的MDEA水溶液不可能解决所有的问题。特别是原料气中H2S和CO2含量均不太高,CO2含量低于商品天然气国家标准(GB 17820-2012)规定的2%,但CO2/H2S甚高(超过10),此时对脱硫溶剂的要求是在保证H2S净化度的前提下,尽可能加强溶剂的选吸功能以降低能耗,并改善进入硫黄回收装置的酸气质量。本论文针对这类高碳硫比的原料气,研究对H2S具有高选择性的脱硫剂,为此,本论文合成了五种空间位阻胺,并评价其脱硫性能、再生性能、腐蚀性、发泡性等。主要成果如下：1.空间位阻胺的合成。本文设计合成1,3-二(二甲基胺)-2-丙醇(简称BMAP),1,3-二(二乙基胺)-2-丙醇(简称BEAP),1,3-二(叔丁胺基)-2-丙醇(简称BTAP),叔丁氨基乙氧基乙醇(简称TBEE),二叔丁胺基二乙醚(简称TBDE)的实验方法,并研究了合成TBEE的新合成方法,优化了相关实验操作条件。在此基础上,合成了BMAP、BEAP、 BTAP、TBDE和TBEE五种空间位阻胺。其中BMAP、BEAP、BTAP、TBDE是新型空间位阻胺,至今未见文献报道,TBEE是已工业化的空间位阻胺。2.空间位阻胺脱硫效果评价。以H2S和CO2的脱除效率,酸气负荷等指标来评价溶剂的脱硫效果,分别测试了合成的五种空间位阻胺,在温度分别为20℃、30℃、40℃、50℃、60℃,胺液浓度为10%、20%、30%、40%、50%的条件下对原料气(C02:H2S=10)的脱硫效果,并与同等条件下的MDEA溶液脱硫效果做出对比。实验结果表明,在同温度同浓度条件下五种空间位阻胺溶液和MDEA溶液的脱硫选择性S大小顺序为：S(TBDE)>S(BEAP)>S(BTAP)>S(TBEE)>S(BMAP)>S(MDEA);六种胺液的酸气负荷大小顺序为：L(TBDE)>L(BTAP)>L(TBEE)>L(BEAP)>L(BMAP)>L(MDEA)。3.空间位阻胺再生性能评价。将质量浓度为40%的五种空间位阻胺分别进行再生实验,实验温度为120℃,再生时间为20min。经过对再生后溶液中H2S和C02含量检测表明,再生的贫液中酸气含量很少,再生较完全。再生后溶液用于二次脱硫脱碳后溶液中H2S含量与一次脱硫相比降低2%～8,CO2的含量降低3%～20%。在相同条件下,所合成的位阻胺溶液再生后用于二次脱硫的碳容下降率和硫容下降率均低于MDEA,表明位阻胺溶液较之MDEA溶液再生效果更好。4.空间位阻胺腐蚀性评价。采用EDS、XRD和SEM分析20#钢在含有饱和H2S和CO2的MDEA溶液中的腐蚀产物,可知腐蚀主要是由于醇胺中溶解的H2S和CO2造成的,腐蚀产物主要有FeS、Fe2S和FeCO3。通过失重法和电化学方法,分析浓度为40%的五种空间位阻胺对20#钢的腐蚀情况。失重实验结果表明,在较低温度(30℃～50℃)时,20#钢在浓度为40%的MDEA和五种空间位阻胺液中的失重腐蚀速率十分接近并且都比较低。随着温度的升高,腐蚀速率均增大,当温度大于70℃时腐蚀速率迅速增大。电化学实验结果表明,在含有饱和H2S/CO2的浓度为40%的MDEA和五种空间位阻胺溶液中,20#钢的腐蚀速率都受到电荷转移电阻控制,金属阳极表面离子吸附对金属阳极表面活化溶解有较大影响。随着温度升高,20#钢在醇胺溶液中的腐蚀电位负移,电荷转移电阻减小,金属阳极活化溶解速度明显加快,腐蚀速率大大增加。对比电化学实验结果,含有饱和酸气的浓度为40%的六种胺液对20#钢都有一定的腐蚀性,腐蚀速率大小顺序为TBDE>BTAP>TBEE>BEAP>BMAP>MDEA。实验结果与失重实验结果相符合。5.空间位阻胺发泡性评价。根据行业标准SY/T 6538-2002《配方型选择性脱硫溶剂》中测试溶剂发泡性的方法,对合成的五种空间位阻胺进行发泡性评价,实验结果表明,五种空间位阻胺消泡时间均低于35s,说明BMAP、BEAP、TBEE、BTAP以及TBDE均不易发泡。本文所合成的五种空间位阻胺对H2S具有较高的选择性,并且酸气负荷高,再生能耗低,在低温条件下对20#钢腐蚀性弱,不易发泡且合成原料易得、合成路线简单,具有工业化的可能性。本文的研究对于天然气选择性脱硫工艺具有重要意义。