天然氣濕氣脫硫脫水工藝技術(shù)方案的選擇

劉愛鋒

（中國石化達(dá)州天然氣有限公司天然氣凈化廠，四川達(dá)州 635002）

天然氣濕氣脫硫脫水工藝技術(shù)方案的選擇

劉愛鋒

（中國石化達(dá)州天然氣有限公司天然氣凈化廠，四川達(dá)州 635002）

當(dāng)今社會，天然氣作為一種清潔能源在人們的生活中發(fā)揮著十分重要的作用，這也帶動了天然氣工業(yè)的迅速發(fā)展。天然氣濕氣脫硫脫水工藝是保障天然氣安全使用的重要內(nèi)容。本文分析了各類天然氣濕氣脫硫脫水工藝的工藝原理、優(yōu)缺點及選擇依據(jù)，對天然氣行業(yè)從業(yè)人員有一定參考價值。

天然氣濕氣；脫硫；脫水；工藝原理

1 含硫天然氣概念及危害

天然氣是一種成分復(fù)雜的混合氣體，主要包含各類烷烴、飽和水、二氧化碳、硫化物以及其他一些雜質(zhì)成分。油氣田中剛開采出的天然氣硫含量較高，主要以有機(jī)硫、各種硫化物的形式存在，當(dāng)使用硫含量較高的天然氣時會產(chǎn)生以下兩方面危害：①長期使用后產(chǎn)生的硫化物會危及人體健康，產(chǎn)生的硫化物與人身體中的水分結(jié)合，形成酸性人體環(huán)境；②燃燒后的大量硫化物釋放到大氣中造成環(huán)境污染，久而久之會引發(fā)酸雨、加重溫室效應(yīng)，對農(nóng)作物、鋼結(jié)構(gòu)、建筑物造成一定的危害。

2 脫硫工藝方案

脫硫方案主要有化學(xué)脫硫、物理脫硫及生物脫硫三種方法。

2.1 化學(xué)脫硫

化學(xué)脫硫即通過化學(xué)反應(yīng)吸收原料氣中的硫化物，主要有干法脫硫和濕法脫硫兩大類。

干法脫硫即利用固體物質(zhì)與天然氣中的硫化物進(jìn)行反應(yīng)，常見的干法脫硫有海綿鐵法、活性炭法、泡沸石法等，其中海綿鐵法應(yīng)用較為廣泛，由于其脫硫能力有限，只用于含硫化物濃度較低或中等的天然氣脫硫過程中。

濕法脫硫即使原料天然氣與添加某類試劑的溶劑接觸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到吸收硫化物的目的。主要的脫硫方法有：熱堿法、氨洗法、液相氧化法等方法。熱堿法與氨洗法類似，使原料天然氣與含有強(qiáng)堿弱酸鹽或氨基的水溶液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而吸收硫化物。液相氧化法是利用有機(jī)催化劑使天然氣中的硫化物轉(zhuǎn)化為硫磺，之后再通過化學(xué)方法處理轉(zhuǎn)化為其氧化物的形式，吸收效果較好。

2.2 物理脫硫

物理脫硫的原理是利用硫化物的可溶性、凝固點、分子體積等物理性質(zhì)將硫化物從天然氣中分離出來。常見的物理脫硫方法有：物理溶劑法、低溫分離法、膜分離法等。

物理溶劑法是使用對于硫化氫氣體溶解性較好的有機(jī)復(fù)合物例如多乙二醇二甲醚法、N甲基吡咯烷酮法、低溫甲醇法等方法，對硫化物進(jìn)行吸收；膜分離法是根據(jù)天然氣中各組分分子直徑不同，利用薄膜表皮層中的毛細(xì)管孔對氣體分子進(jìn)行篩選分離，其同時還具有濃縮、純化、精制的功能，進(jìn)而在各行業(yè)中廣泛應(yīng)用。

2.3 生物脫硫

生物脫硫原理是利用某些微生物自身的特點，可將天然氣中的硫化氫轉(zhuǎn)化為硫單質(zhì)，之后再對其進(jìn)行回收。應(yīng)用脫硫桿菌、氧化硫硫桿菌等微生物，在良好的環(huán)境中，對天然氣中的硫化物進(jìn)行催化反應(yīng)，將不可溶于水的硫化物轉(zhuǎn)化為可溶于水的化合物。因其需要較高的技術(shù)水平，微生物穩(wěn)定難度大，應(yīng)用于工業(yè)方面還需進(jìn)一步研究。

3 脫水工藝方案

含硫天然氣通常采用干氣輸送方式，即天然氣中的水含量應(yīng)在允許安全范圍之內(nèi)，其目的是避免在傳輸過程中形成天然氣水合物造成輸送管路堵塞或者水分與硫化物形成酸液，腐蝕輸送管道。主要的脫水工業(yè)有溶劑吸收法、吸附法、低溫分離法、膜分離法等。脫水工藝的膜分離法與脫硫工藝的膜分離法原理類似，利用膜的選擇透過性將天然氣中的水分分離出來。溶劑吸收法、吸附法、低溫分離法都是較為成熟的脫水工藝方案，其中分子篩作為吸附劑的吸附法應(yīng)用最多。

3.1 溶劑吸收法

溶劑吸收法是利用溶液或溶劑對水蒸氣的良好吸收能力實現(xiàn)對天然氣中水分的分離。主要應(yīng)用的脫水劑為三甘醇，考慮經(jīng)濟(jì)性應(yīng)實現(xiàn)脫水劑的循環(huán)利用。脫去水分后的天然氣水露點可低至-30℃，在天然氣輸送過程中效果較為理想，提高三甘醇濃度、增加循環(huán)量能夠更好地實現(xiàn)對天然氣中水分的吸收，但是存在三甘醇再生難度大、易被空氣氧化、系統(tǒng)較復(fù)雜等問題，因此適用于水露點要求不高的場合。

3.2 吸附法

吸附法是利用對水分吸附能力較強(qiáng)的干燥劑、吸附劑將天然氣中的水分進(jìn)行分離，主要在填充干燥劑的干燥塔中進(jìn)行。常見干燥劑、吸附劑為分子篩、活性氧化鋁、硅膠等，其特點是加工成型后吸附表面積大；只對天然氣中的水分進(jìn)行吸收而幾乎不吸收其他成分；再生加熱時不會發(fā)生粉化變形或熱熔融現(xiàn)象。由于吸附法的價格低廉，消耗燃料少，經(jīng)濟(jì)性從而被廣泛應(yīng)用。

3.3 低溫分離法

低溫分離法是在壓力一定時，天然氣中的含水量與溫度成正比關(guān)系，降低溫度時，水分會從天然氣中凝析出來，在降溫過程中應(yīng)同時注入甘醇或甲醇等水合物抑制劑，來防止在此過程中天然氣與水分結(jié)合形成天然氣的水合物堵塞管路。

4 結(jié)語

天然氣是一種高效、優(yōu)質(zhì)的化工原料和清潔能源，具有巨大資源潛力，天然氣脫硫脫水工藝方法的選擇涉及到天然氣處理廠的穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運行。本文對天然氣脫硫脫水工藝進(jìn)行了分析，在選擇天然氣脫硫脫水工藝時，應(yīng)根據(jù)天然氣的雜質(zhì)成分及所要求的技術(shù)指標(biāo)，還應(yīng)充分考慮各工藝的優(yōu)缺點、當(dāng)?shù)貤l件等因素，從技術(shù)、環(huán)境、投資、安全多方面綜合分析。新興的更加經(jīng)濟(jì)高效的天然氣脫硫脫水技術(shù)還有待進(jìn)一步深入研究。

[1] 葉姜瑜，沈秀紅，王琳，等.Bio-SR工藝去除硫化氫氣體的研究[J].環(huán)境工程學(xué)報，2012，（2）：584-593.

S e l e c t i o n o f T e c h n i c a l S c h e me f o r D e h y d r a t i o n a n d D e h y d r a t i o n o f N a t u r a l G a s

Liu Ai-feng

In today’s society，natural gas as a kind of clean energy plays a very important role in people’s life，which also led to the rapid development of the natural gas industry.Natural gas moisture desulfurization and dehydration process is an important part of the safe use of natural gas.This paper analyzes the process principle，advantages and disadvantages and selection basis of all kinds of natural gas moisture desulfurization and dewatering process，which has certain reference value for the employees of natural gas industry.

natural gas moisture；desulfurization dehydration；process principle

TE644

B

1003-6490（2017）08-0186-02

2017-6-3

石嵐（1988—），女，內(nèi)蒙古赤峰人，助理工程師，主要從事工藝操作工作。

收稿日期：2017-06-01

作者簡介： 劉澤軍（1963—），男，山東濱州人，高級工程師，主要研究方向為安全管理。

收稿日期：2017-06-02

作者簡介： 劉愛鋒（1987—），男，河北張家口人，助理工程師，主要從事天然氣凈化工作。