高含硫天然氣凈化技術(shù)現(xiàn)狀及研究方向

余婭妮 何軼群 余春娟

長慶油田采氣一廠第一凈化廠 陜西靖邊 718500

前言

天然氣中含有一定量的硫化氫和二氧化碳，其在燃燒之后產(chǎn)生的物質(zhì)會對環(huán)境形成較大的污染，需要對其進(jìn)行凈化處理。國家在立法方面也對于天然氣的凈化技術(shù)提出了更高的要求，其新的天然氣凈化行業(yè)大氣污染標(biāo)準(zhǔn)，對于一類天然氣中的二氧化碳含量及總硫含量進(jìn)行了一定的調(diào)整，其中二氧化碳的標(biāo)準(zhǔn)由以往的3%降到2%,總硫含量由100mg/m3降至60mg/m3；硫磺回收、尾氣處理裝置排放的尾氣中二氧化硫的含量由960mg/m3調(diào)整至500mg/m3，高含硫天然氣凈化技術(shù)受到了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，對其技術(shù)現(xiàn)狀及研究方向進(jìn)行深入的討論也是十分有必要的。

一、高含硫天然氣凈化技術(shù)現(xiàn)狀

1.脫硫脫碳技術(shù)現(xiàn)狀

如果天然氣中有機(jī)硫、硫化氫、二氧化碳的含量較大，國外一般的是利用物理化學(xué)溶劑法，包括Sulfinol法、Flex-sorb PS法等；物理溶劑法，包括Selexol法、Purisol法等,脫除天然氣中的硫元素和碳元素。如果天然其中的硫化氫及二氧化碳的含量極大，對其進(jìn)行脫硫脫碳處理時，一般是DEA法、MDEA法，或者將MDEA作為基本條件研發(fā)的配方脫硫脫碳溶劑法等。如果天然氣中有機(jī)硫的含量較大，凈化后氣體的總硫含量需要要求較低，國外一般是運(yùn)用組合工藝進(jìn)行脫硫脫碳[1]。

2.硫磺回收技術(shù)現(xiàn)狀

對包含較多硫化氫及二氧化碳的天然氣進(jìn)行脫硫處理后，其產(chǎn)生的酸氣中硫化氫的含量較低。一般硫磺回收裝置酸氣中包含的硫化氫越多，硫的回收效果越好，硫副產(chǎn)品也較少，尾氣中二氧化硫的排放量也較低。含硫量一般的天然氣，脫硫處理后，酸氣中含有50%～80%的硫化氫，如果使用三級克勞斯硫磺回收裝置，其總硫回收率可達(dá)98%左右，副產(chǎn)品中有機(jī)硫含量在0.2%以內(nèi)，配合一般的水解技術(shù)，能夠有效的減少硫損失。天然氣含硫量較高時，脫硫處理后，其酸氣中所含的硫化氫在50%左右，甚至不足40%，三級克勞斯硫磺回收裝置的總硫回收率也有所下降，只能達(dá)到96%左右，副產(chǎn)中有機(jī)硫的含量也提高到0.5%左右，且一般的水解技術(shù)也無法較為理想的減少硫損失[2]。

二、技術(shù)研究方向

1.脫硫脫碳技術(shù)研究方向

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，高含硫天然氣的凈化技術(shù)也有了新的突破，其中物理溶劑法和空間位阻胺—物理溶劑法是現(xiàn)代較為先進(jìn)的脫硫脫碳技術(shù)，具體情況如下：①物理溶劑法硫化氫、二氧化碳、甲烷在溶解劑中的溶解度差異較大，物理溶劑法則是利用該性質(zhì)，對其進(jìn)行凈化處理并分離。酸氣和化學(xué)溶劑的反應(yīng)熱大于其在物理溶劑中的溶解熱，故溶劑再生所需的能源消耗少。物理溶劑法不僅能夠?qū)⑻荚睾土蛟匾煌摮?，選擇性除去硫化氫，也能夠有效的脫除有機(jī)硫。但是對于酸性較高的天然氣凈化方面，尚未進(jìn)行深入的研究，需要加強(qiáng)該方面的探討；②空間位阻胺-物理溶劑法天然氣中碳、硫比例不同，有機(jī)硫的含量不同，可以有針對性的選擇位阻胺、位阻胺與MDEA聯(lián)合法、位阻胺＋MDEA＋物理溶劑聯(lián)合發(fā)等，其特點(diǎn)在于再生性性區(qū)別較大，腐蝕性及發(fā)泡性能也有一定的差異[3]。

2.硫磺回收技術(shù)研究方向

以往的硫磺回收技術(shù)中，利用還原—直接氧化型EU-ROClaus工藝，其總硫回收率可以達(dá)到99.4%，而現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中對于總硫回收率的要求是99.83%，其原因主要是該凈化工藝中，直接氧化段對于硫的轉(zhuǎn)化僅僅能得到85%，且無法有效的提高效率。該工藝中的直接氧化段需要使用催化及，完善該工藝時對該類催化劑進(jìn)行的優(yōu)化，直接氧化段的硫轉(zhuǎn)化率有了明顯的提升，達(dá)到了95%左右，因此硫磺回收技術(shù)中，對高效硫化氫直接氧化催化劑進(jìn)行改造是其研究的只哎喲方向。在尾氣處理技術(shù)中，運(yùn)用還原吸收類工藝能夠有效的提升設(shè)備的總硫回收率，甚至超過99.7%，運(yùn)用范圍十分廣闊?，F(xiàn)代可以采用過固體吸附劑吸附尾氣中的二氧化硫，并利用脫附再生，收集二氧化硫，集中處理，該工藝也能夠有效的代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝，具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

總結(jié)

天然氣作為現(xiàn)代社會中極為重要的能源之一，部分天然氣的性質(zhì)較為特殊，其中含有一定量的二氧化碳及硫化氫，其在燃燒后會生產(chǎn)污染環(huán)境的廢氣，需要對其進(jìn)行嚴(yán)格的凈化處理。國家頒布的天然氣凈化行業(yè)的新標(biāo)準(zhǔn)使得高含硫天然氣凈化技術(shù)受到了重大的考驗(yàn)，需要技術(shù)人員對于該項(xiàng)凈化技術(shù)的現(xiàn)狀分析，并在傳統(tǒng)技術(shù)的技術(shù)上不斷創(chuàng)新，優(yōu)化高含硫天然氣的凈化效果，保護(hù)環(huán)境。

[1]宋建建,劉建忠,韓永強(qiáng).淺談高含硫氣田的集輸工藝技術(shù)[J].油氣田地面工程.2009(03)：37-38.

[2]王金玉,王治紅,黃志宇.高含硫天然氣凈化工藝技術(shù)進(jìn)展[J].石油化工應(yīng)用.2008，27(06):4-8.

[3]于艷秋,毛紅艷,裴愛霞.普光高含硫氣田特大型天然氣凈化廠關(guān)鍵技術(shù)解析[J].天然氣工業(yè).2011，31(03)：1-4.