絡(luò)合鐵脫硫法在冀東油田應(yīng)用的可行性分析

黃文青 苑瀟

摘 要：絡(luò)合鐵法脫硫工藝由于脫硫精度高、反應(yīng)速度快且對環(huán)境污染小得到廣泛應(yīng)用。本文介紹了絡(luò)合鐵法脫硫機(jī)理?？偨Y(jié)了絡(luò)合鐵法脫硫工藝研究及應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了目前開發(fā)絡(luò)合鐵法脫硫技術(shù)還需解決的主要技術(shù)難題和該技術(shù)的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：脫硫;絡(luò)合鐵法;絡(luò)合鐵脫硫工藝;脫硫劑

0 引言

絡(luò)合鐵脫硫技術(shù)是以鐵為催化劑進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，從而使硫化氫轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫的方法。

絡(luò)合鐵脫硫工藝可以同時滿足環(huán)保和生產(chǎn)的要求，適合小規(guī)模的脫硫處理，投資低，可將H2S直接轉(zhuǎn)化為元素硫，無二次污染，脫硫液可再生循環(huán)使用，目前在塔河油田和勝利油田塔河油田已得到了很好的應(yīng)用，有很好的應(yīng)用前景。

1 脫硫機(jī)理

1.1 脫硫工藝調(diào)研

目前國內(nèi)外的天然氣脫硫方法非常多，總的來說可分為間歇法、化學(xué)吸收法、物理吸收法、聯(lián)合吸收法（化學(xué)物理吸收法）、直接轉(zhuǎn)化法[1]（見表1）。因此，綜合考慮各方面因素，推薦采用絡(luò)合鐵脫硫工藝。

1.2 絡(luò)合鐵脫硫機(jī)理

絡(luò)合鐵脫硫新技術(shù)是一種以鐵為催化劑的濕式氧化還原法脫除氣體中硫化物的方法，H2S的脫除率達(dá)99%以上[2]。

絡(luò)合鐵脫硫新技術(shù)以絡(luò)合鐵的堿性或中性水溶液為主體，溶液中含有由性能優(yōu)良的脫硫劑、穩(wěn)定劑等組成的吸收劑，具有吸收速度快、凈化度高、硫磺易回收、絡(luò)合劑性能穩(wěn)定和副反應(yīng)小等特點(diǎn)。

在絡(luò)合鐵溶液體系中，鐵與絡(luò)合劑結(jié)合在一起的。在脫硫過程中，氣態(tài)H2S極易溶于水，在水中解離成H+和HS-，HS-被Fe3+L氧化成單質(zhì)硫，F(xiàn)e3+L被還原為Fe2+L，然后溶液與空氣接觸，F(xiàn)e2+L又氧化成Fe3+L，再脫去硫，如此循環(huán)進(jìn)行?；驹砣缦拢?/p>

H2S（g）+H2O→H2S（l）+H2O①;H2S（l）→H++HS-②;Fe3+L+HS-→Fe2+L+S↓+H+ ③;O2（g）+H2O→O2（l）+H2O④;

4Fe2+L+O2（l）+2H2O→4Fe3+L+4OH-⑤。

總反應(yīng)：2H2S+O2→2S↓+2H2O

1.3 絡(luò)合鐵脫硫工藝流程

伴生氣經(jīng)分離器后，進(jìn)入吸收塔下部與自上而下的絡(luò)合鐵脫硫液逆流接觸吸收硫化氫，凈化氣分離器分離脫硫液后送壓縮機(jī)進(jìn)行二級壓縮。絡(luò)合鐵脫硫液富液自吸收塔底部進(jìn)入富液槽，經(jīng)富液泵打入再生塔與鼓風(fēng)機(jī)鼓人再生塔空氣充分混合，在再生塔內(nèi)氧化再生，再生后的貧液從再生塔上部溢流進(jìn)入貧液槽，由貧液泵升壓送入吸收塔循環(huán)吸收。再生塔內(nèi)析出的元素硫懸浮在再生塔頂部的環(huán)形塔內(nèi)，并溢流進(jìn)入泡沫槽，再由硫泡沫泵送入硫泡沫槽，經(jīng)離心機(jī)過濾，回收硫磺。

2 成本對比

采油五區(qū)隸屬于冀東油田南堡油田作業(yè)區(qū)，于2008年6月成立，地處曹妃甸工業(yè)區(qū)西側(cè)二港（下轉(zhuǎn)第158頁）

（上接第156頁）池，占地面積約1800畝，主要生產(chǎn)區(qū)域為NP2-3平臺。目前采油五區(qū)在集輸過程中采用的是干式脫硫法，主要是利用羥基氧化鐵與硫化氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而脫去天然氣中的硫化氫。平均每半年需要更換一次濾料，平均每次更換濾料需要濾料成本60萬元，人工費(fèi)10萬元。

因為濾料可以在再生塔內(nèi)再生，所以不需要更換濾料，但需要重新購置設(shè)備和藥劑如下：

①吸收塔，再生塔，共5萬元;②貧液泵2個，共2.7萬元;③氣浮槽，貧液槽，圓形硫泡沫槽，共2萬元;④絡(luò)合鐵溶劑，34500元/t;⑤絡(luò)合鐵降解抑制劑：亞硫酸氰鈉，1500元/t;⑥真空帶式過濾器，5.8萬元;⑦循環(huán)水溫控制系統(tǒng)，1.2萬元;⑧收發(fā)球筒3個，共3.3萬元;⑨立式閃蒸罐，2.3萬元;⑩絡(luò)合鐵穩(wěn)定劑：甲苯磺酸，8000元/t;?硫分散劑（消泡劑）：癸醇，2萬元/t。

初次運(yùn)行共需花費(fèi)55萬元左右（人工費(fèi)未計入），此外，在運(yùn)行過程中循環(huán)泵每年用電約花費(fèi)5萬元，藥劑損失每年約6萬元，同時在脫硫裝置中析出的單質(zhì)硫還會以濾餅的形式被產(chǎn)出，可以進(jìn)行售賣。

與現(xiàn)在脫硫裝置相比既免去了更換脫硫塔濾料的麻煩，提高了安全系數(shù)，又節(jié)約了成本。

3 絡(luò)合鐵脫硫的應(yīng)用效果

3.1 塔河油田應(yīng)用效果

塔河油田二號天然氣處理站采用胺法+絡(luò)合鐵工藝，脫除伴生氣中的硫化氫。結(jié)合前期脫硫工藝，建成一套絡(luò)合鐵脫除H2S回收硫磺產(chǎn)品的再生氣處理裝置。在現(xiàn)場的運(yùn)行試驗取得了良好的效果，尾氣H2S濃度均在20ppm以下，生產(chǎn)的副產(chǎn)品硫磺純度在均在96%以上[5]。

3.2 絡(luò)合鐵脫硫在勝利油田河口的應(yīng)用

2008年5月，渤南集氣站脫硫試驗工程正式運(yùn)行，采用一種新型的脫硫技術(shù)“絡(luò)合鐵法”對含硫化氫最高的渤一區(qū)塊來氣進(jìn)行脫硫試驗。渤一來氣量1-2萬m/天，含硫量800～15000mg/m。絡(luò)合鐵脫硫試驗裝置于2008年5月20日投入運(yùn)行，經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，運(yùn)行正常，達(dá)到預(yù)期效果。連續(xù)幾天對脫硫后的天然氣硫化氫含硫進(jìn)行檢測，檢測數(shù)據(jù)如表2。

綜上所述，絡(luò)合鐵脫硫工藝具有工藝簡單，投資少，效果好的特點(diǎn)，為今后含硫化氫天然氣的脫硫處理開辟了新的途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]王開岳.絡(luò)合鐵法動力學(xué)與機(jī)理研究近況[J].石油與天然氣化工，1995，24（3）：178-184.

[2]徐宏建，張成芳，等.Fe011）-EDTA吸收H2S反應(yīng)動力學(xué)的實(shí)驗研究[J].高?；瘜W(xué)工程學(xué)報，200l，15（6）：532-537.

[3]王莉，趙偉榮，吳忠標(biāo).金屬絡(luò)合吸收劑在濕法脫硝中的應(yīng)用[J].環(huán)境工程學(xué)報，2007，2（1）：88-93.

[4]吳振中，曹作剛，李發(fā)永.絡(luò)合鐵法脫硫工藝進(jìn)展研究[J].石化技術(shù)，2006，13（1）：45-46.

[5]何云峰，何金龍，常宏崗，等.絡(luò)合鐵法氧化還原脫硫技術(shù)在我國的應(yīng)用機(jī)遇田[J].石油與天然氣化工，2008，37 （5）：392-397.

作者簡介：

黃文青（1993- ），助理工程師，2015年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事地質(zhì)油藏研究工作。