天然氣凈化中的脫硫方法與節(jié)能措施

楊浩

摘要：盡管對天然氣作為清潔能源的需求不斷增長，但許多油井在開采過程中往往含有硫化氫，不利于對天然氣進行收集、運輸、加工和利用。隨著科學技術水平的不斷提升，天然氣脫硫技術也有了極大的發(fā)展，能夠更好的解決這些問題，同時，天然氣凈化的成本也有了極大的增加。現(xiàn)在，天然氣脫硫技術的種類非常多，需要合理選擇脫硫的方法，運用最小的投資，獲取最大的效益。本文對天然氣凈化中的脫硫方法與節(jié)能措施進行了簡要的分析。

關鍵詞：天然氣;凈化;脫硫方法;節(jié)能措施

引言

在天然氣凈化的過程中，通過運用節(jié)能措施，能夠有效地降低能耗以及生產成本，這是天然氣企業(yè)運營的絕對優(yōu)先事項。在天然氣進行凈化的過程中，脫硫裝置中的能耗達到了總能耗的90%以上。通過在脫硫的過程中，有效地運用節(jié)能降耗措施，是非常關鍵的問題。

一、天然氣脫硫原理及工藝流程

1、原理

將原氣與雜質進行分離后，然后送進脫硫裝置，對H2S以及CO2進行去除。對天然氣進行脫水凈化后，通過天然氣管道將天然氣送達給消費者。與其他的脫硫方法進行對比，MDEA方法具有非常大的優(yōu)勢，具有溫度低、能耗低、腐蝕性較小、蒸汽壓力低的特點。但MDEEA溶液的再生過程耗電量大，再生塔文件夾占水處理廠總蒸汽消耗量的90%以上。因此，在天然氣脫硫過程中，合理有效地從脫硫過程本身中提取能量是節(jié)約能源的重要途徑。

2、脫硫工藝流程

在運用MDEA脫硫工藝時，天然氣需要在20℃以下進入脫硫裝置，脫硫脫碳反應在一般是在40-50°的低溫塔中進行的。富胺液可以在塔底部抽出酸性氣體。對液位進行控制后，壓力會減少到0.6MPa左右，進入閃蒸罐。通過控制水位，閃蒸罐底部進行提取的液體流過細液/富液。換熱器與再生塔底部的稀薄液體換熱。再生塔頂部輸出的酸氣中有非常大的熱能。MDEA脫硫工藝通過風冷以及水冷的方式冷卻到40°左右，然后酸氣送至硫磺回收裝置，液體部分返回再生塔頂部循環(huán)。

二、天然氣脫硫新工藝

1、膜分離法

相關試驗結果表明，使用氣體分離膜脫硫可將硫含量控制在5mg/m3以內。然而，使用單級脫硫膜組件將對碳氫化合物造成嚴重損害，無法實現(xiàn)經濟效益。由于脫硫率和碳氫化合物回收率是相反的，不能同時實現(xiàn)，因此應在確保脫硫過程中脫硫量的基礎上，將碳氫化合物損失降至最低。

2、生物催化脫硫法

生物催化脫硫是一種通過改變微生物代謝來達到脫硫目的的方法。其運行條件相對溫和，操作簡單，成本合理，競爭優(yōu)勢顯著，發(fā)展前景廣闊。對于中低硫天然氣，在精煉過程中通過運用有機脫硫的技術以及經濟優(yōu)勢特別的明顯。對于天然酸氣，硫處理能力需要控制在5t/d以下。生物催化脫硫法具有極其的簡單性，不使用化學催化劑，化學和能源消耗低。另外，生物催化脫硫法能夠確保脫硫處理后的天然氣硫化氫含量控制在410-6/g。

3、混合吸收法

第一，激活MDEEA方法。MDEEA活化溶劑由MDEEA溶液和MEA或DEA等活性劑的混合物組成，其主要目的是提高二氧化碳的吸收效率，需要大量的二氧化碳才能去除。從工藝上講，MDEEA的活性方法是通過多級真空蒸發(fā)，最大限度地增加溶解在水溶液中的二氧化碳量，實現(xiàn)節(jié)能目標。但是，只有在原料二氧化碳的單位壓力非常高的情況下才能達到節(jié)能目標。MDEEA活性溶劑具有較好的化學和熱穩(wěn)定性性能，可有效防止儀器中的腐蝕和沉積。此外，由于MDEA活性溶劑的作用，起泡的可能性很小.

第二，亞硫酸鹽工藝。該方法是磺胺脫硫工藝之一，主要由化學吸附劑和物理吸附劑組成，物理吸附劑-環(huán)磺酸和化學吸附劑，可從不同的胺化合物中篩選。乙醇胺）和二帕（二異丙胺）是比較常見的化學吸收劑，來源于磺胺胺和磺胺二帕方法?；前贩ㄅc普通的醇胺法相似，其主要特點是凈化能力強，低可再生能源消耗和高酸性氣體負荷，滿足質量要求，對商業(yè)氣體進行能源凈化。

第三，物理吸收。在使用物理吸收方法的過程中，使用的吸收劑屬于是有機化合物。主要是運用吸附劑溶解硫化物，無化學反應。例如，這種方法同時吸收H2S材料，同時吸收重烴，影響精煉過程中硫的熱值和質量，往往難以吸收較高濃度的碳氫化合物。氣體壓力大于0.35MPa或更高。物理吸收具有再生方便、加工量大、能在壓力下釋放大部分酸性氣體的優(yōu)點。

三、含硫天然氣的脫硫節(jié)能措施以及相應的效果

1、采用先進的節(jié)能技術

結合天然氣成分、壓力以及質量的實際需求，選擇使用低能耗、經濟效益比較高的脫硫工藝。在使用溶劑吸收法進行脫硫的過程中，可以使用酸性氣體含量比較高的溶劑，有效地減少溶液進行的循環(huán)。對于含有大量硫化氫的源氣體，可以使用含有硫化氫溶劑的配方溶液，例如，作為滿足產品氣體要求的甲基二乙醇胺（MDEU）和二氧化碳（CO2），亞麻胺溶液的壓力能耗，亞麻胺溶液的冷卻水消耗量和二次胺的蒸汽消耗量均降低，需要有效地減少硫磺回收裝置中的空氣量，有效地提升硫磺回收裝置廢氣中的回收氣體量，并確保使排氣中回收氣體的數(shù)量達到加氫反應的要求。尾氣處理廠在線運行的爐只需加熱進入加氫反應器的氣體，并在平衡狀態(tài)下燃燒，有效地減少尾氣處理裝置中的空氣量。

2、可進行能量回收

脫硫產生的二氧化蒸汽以氣體形式回收，以減少氣體消耗。乙二醇的吸收脫水過程，當蒸汽中的氣體提取量較大時，需要再生含水量氣體。脫水裝置在循環(huán)泵前需要設置溶液換熱器，對熱量進行有效地回收，有效地減少了制冷劑的冷卻液循環(huán)，增加了氣體消耗。同時工廠的能耗也需要結合廢氣焚化爐的實際廢氣體積、高溫及熱回收的高強度而定。在酸性蒸汽之后，蒸汽水作為循環(huán)水系統(tǒng)的一部分，以減少淡水的消耗，減少水流和處理系統(tǒng)。

結語

現(xiàn)階段，我國在對天然氣進行開采的過程中，會存在酸性氣體，特別是硫化氫受到嚴重破壞，從而增加了開采的困難性。在含硫氣體凈化裝置中，H2S的含量特別的高，溶液的循環(huán)量也是非常大的，公眾工作量大，能源需求高。同時，由于在硫磺回收的過程中會出現(xiàn)大量的酸性氣體，因此會出現(xiàn)大量的硫磺。通過對熱能進行回收，可以更好的節(jié)約能源，優(yōu)化工藝規(guī)劃，盡可能回收能源，合理對熱能進行利用，能夠有效地降低能耗，提升經濟效益。

參考文獻：

[1]唐慧，王泰人.油田氣凈化脫酸技術探討[J].現(xiàn)代化工，2019，39（S1）：85-88.

[2]趙一樺，趙俊翔，曹莉潔.高含硫天然氣凈化技術現(xiàn)狀及研究方向[J].化工設計通訊，2019，45（04）：199.

[3]李靜.天然氣凈化工藝設計要點分析[J].化工管理，2019（25）：206.

[4]趙俊翔，曹莉潔，趙一樺.天然氣凈化工藝技術的優(yōu)化[J].化工設計通訊，2019，45（03）：183.

[5]李岳峰，李亞東，濮新武. 天然氣凈化裝置節(jié)能措施分析[J].石化技術，2018，25（6）：35.