脫胎換骨出深山

□ 本刊記者 仇國強 姚斌 薛相才 鄒超

普光氣田產出的天然氣硫化氫含量高達15%，二氧化碳含量高達8%，集劇毒與強腐蝕性于一體，必須先凈化處理，否則絕對不能進入長輸管線，更不要說進入千家萬戶的灶臺。員工形象地將天然氣凈化處理比喻為給天然氣“洗澡”。

2013年2月底，普光氣田天然氣凈化廠累計生產硫黃突破500萬噸，占國內同期硫黃總產量的44.56%。與產量同步提高的是，硫黃產品純度由2012年的99.95%提高到99.96%，達到國標工業硫黃優等品標準。

“如果沒有自主創新技術的支撐，這是不可能做到的。”天然氣凈化廠廠長朱德華說，“作為亞洲最大的天然氣凈化廠，我們現在的凈化技術和產品指標在國際上都是一流的。”

操控“聯合國式的裝備”

普光氣田產出的天然氣高含硫化氫，硫化氫含量高達15%，二氧化碳含量高達8%，集劇毒與強腐蝕性于一體，不經凈化處理，絕對不能進入長輸管線，更不要說進入千家萬戶的灶臺。

普光天然氣凈化廠就承擔著凈化處理天然氣的重要使命，被稱為整個川氣東送工程的“咽喉”。

作為規模世界第二、亞洲第一的普光天然氣凈化廠，年處理含硫天然氣達120億立方米，生產硫黃240萬噸。

“普光凈化廠裝置設備技術密集、工藝復雜。當時，對于這種大型系列脫硫裝置的建設和投運，國內沒有可供借鑒的經驗。”天然氣技術管理部副主任商劍鋒說。

“美國BV公司的工藝包、多國產品集成配套的生產裝置、SEI的工藝設計，等等，別說技術創新了，光是消化吸收就是一項艱巨的任務。”談起投運初期遇到的種種困難，普光凈化廠首席技術專家于艷秋感慨道。

普光天然氣凈化廠不僅因其規模大而備受關注，其“聯合國式的裝備”也是絕無僅有。要想操控好這些裝備，第一步就是學習消化吸收。

在建設之初，普光氣田就選派骨干人員赴加拿大、美國、法國學習高含硫氣田開發管理技術和經驗。“出門當學生，回家當先生”。曾作為普光氣田技術骨干到加拿大高含硫氣田——卡布南氣田學習的趙景峰對此感觸頗深。

為了做到理論與實際相結合，學成歸國的技術人員白天盯現場，學習工藝安裝；晚上對照圖紙，研究工藝流程。對重點工藝設備，他們更是拿著圖紙，對照現場實物，一段管線一段管線地摸，一個設備一個設備地查。為了投產時做到胸有成竹，他們以“螞蟻啃骨頭”的精神，抄、寫、背、記操作規程，理解設計原理。

回憶起當時工作的情景，普光天然氣凈化廠副廠長曹英斌記憶猶新：“當時，圖紙堆滿一間大房子，圖紙上布滿密密麻麻的符號。經過兩個月沒日沒夜的審圖大戰，我們不僅消化吸收了全部工藝流程，而且還對150多處與普光氣田不符的設計進行了優化。”

2010年6月，在沒有國外開車專家指導的情況下，經過管線吹掃、水洗、氣密試驗、設備聯調等工序之后，普光天然氣凈化廠6套聯合裝置全部成功投產運行。

“短短一年多時間，完成工藝技術的消化吸收和優化，并在一個月實現兩套聯合裝置的投產，這對國內外同類項目建設來說是一個奇跡。”于艷秋說。

生產出質量比歐美標準還高的天然氣

如果說剛從普光海相底層開采出來的高含硫化氫和二氧化碳的天然氣是臟兮兮的小孩，那么，普光天然氣凈化廠就是小孩的澡堂。這個“澡堂”規模亞洲最大、世界第二，年處理能力為120億立方米天然氣，按熱值當量計算，相當于煉油廠處理1000萬噸原油的能力。

給高含硫天然氣“洗澡”，“澡堂”的大小、材質，甚至“沐浴液”的選擇都很有講究——大小：凈化廠有6套聯合裝置，每套裝置每年可處理20億立方米的天然氣，大件設備占10%以上，最重的超過200噸，最高的有45米；材質：脫硫抗硫裝備30%依靠進口，其他努力實現國產化；“沐浴液”，也就是脫硫劑的選型和添加方法，決定著能不能洗干凈。

“作為國內首家高含硫凈化廠，高含硫天然氣凈化技術在國內沒有成功經驗可借鑒。尤其是普光天然氣凈化廠正式投運之后，處理高含硫天然氣的聯合裝置逐漸暴露出一些工藝設計缺陷，出現‘水土不服’癥狀。”于艷秋說。

為盡快解決這些問題，普光分公司技術人員與多家高校、科研院所合作，通過實驗室模擬試驗、中試裝置試驗、側線試驗和工業試驗，自主創新了高含硫化氫及有機硫天然氣特大規模深度脫硫技術，在創新應用固定床低溫催化水解有機硫技術的同時，發展應用了兩級吸收、級間冷卻深度凈化技術。

這些創新技術的應用大大提高了普光氣田的天然氣凈化率，原設計生產二類凈化天然氣的普光凈化廠，高含硫天然氣凈化率達到99.99%，不僅優于國標天然氣一類氣標準，同歐美的標準相比也有優勢。

從地層采出時，這里的天然氣還是含有硫化氫和二氧化碳的“毒蛇猛獸”，但經過凈化廠的處理，這只“毒蛇猛獸”已經脫胎換骨，改變了“脾性”，變得溫和、可親，“毒氣”變成了“福氣”。

變毒為寶

凈化廠除了把“毒氣”洗凈，還能“變毒為寶”。洗出來的“污垢”——硫化氫能轉變成重要的化工產品硫黃。

把硫化氫轉變為硫黃的關鍵設備叫“克勞斯爐”。剛運行沒多久，克勞斯爐的一個配件——陶瓷套管便大面積開裂，克勞斯爐隨之“趴窩”了。這可是普光氣田花高價從國外進口的，還沒正式啟用就出了問題。“如果單純依靠進口，不僅增加工程成本，而且永遠擺脫不了對國外的技術依賴。”于艷秋說。

科研人員重新設計、調整材料配方，最后自主研發出了國產特大型克勞斯爐，建成了20萬噸級的單列硫黃回收裝置。新產品不僅耐高溫、高酸、高壓性能更強，而且成本大大降低。

按照國際通行的回收工藝，并不能完全把天然氣中的硫全部轉化成硫黃。“分離出來的硫黃如果不能高效回收，相當于放虎歸山。”朱德華說。

為了把有效物質“吃干榨盡”，普光天然氣凈化廠自主創新，在凈化工藝上補充了尾氣加氫處理裝置，把排出的二氧化硫加氫還原轉化成硫化氫，再進一步循環吸收，將回收率提高到99.9%，硫黃產品的純度達到99.9%，遠遠高于設計指標，達到國內領先水平。

正是有了完善的特大規模硫黃高效回收技術的創新，普光氣田實現了變“毒”為寶，將硫化氫這一“毒氣”變成了有用之寶。

在實現硫化氫高純度處理之后，特大規模散裝硫黃儲運成為擺在氣田科技人員面前的又一個難題。

普光氣田一年生產240萬噸硫黃，這個生產規模居世界第二、亞洲第一。“要解決如此大規模的硫黃儲存、外運，國際國內都沒有成型配套的技術。”于艷秋說。

如果采用傳統的皮帶輸送、自動包裝碼垛、袋裝儲存方式，需要4000平方米的庫棚16座及一定面積的堆場，叉車幾十臺，每天還需要消耗20多萬個編織袋。

更為嚴峻的是，硫黃粉塵是易燃易爆品，如果空氣中硫黃粉塵達到一定濃度，一個火星就會引來災難性的后果。

為此，普光氣田組織國內科研院所開展了大型硫黃成形系統和運輸方案的工程研究，最終研制成功了國內首套具有大型散裝硫黃倉儲、自動轉運、密閉定量裝車功能的成套技術體系，以及硫黃粉塵監測、抑制與消防系統，實現了特大規模散裝硫黃的安全環保儲運，填補了國內空白。

通過不間斷的探索實踐，目前，普光天然氣凈化廠先后形成了高壓高含硫天然氣高效凈化配套技術、特大型高含硫天然氣凈化廠安全生產控制配套技術、高含硫天然氣凈化廠運行優化配套技術等五大凈化技術系列，另有高含硫天然氣凈化工藝技術規程126項、技術規程關鍵技術方案49項，不僅填補了多項國內空白，而且為國內高含硫天然氣的凈化處理提供了技術藍本和寶貴經驗。