絡(luò)合鐵脫硫工藝尾氣處理研究

蘭雪誠(中石化西南油氣分公司油氣銷售運行處618000)

盧克超(中石化西南油氣分公司元壩氣田天然氣凈化廠628415)

隨著高含硫油氣田不斷出現(xiàn),硫化氫尾氣污染治理是含硫氣田要解決的問題,因硫化氫尾氣氣體分子擴(kuò)散快,飄散距離遠(yuǎn),惡臭味重,附著力強(qiáng),在大氣中很難被分解,含硫氣田生產(chǎn)時排放出的尾氣,會對周圍的環(huán)境造成十分惡劣的影響，為達(dá)到環(huán)保、安全生產(chǎn)，就絡(luò)合鐵脫硫工藝尾氣處理情況介紹如下。

一、絡(luò)合鐵脫硫工藝介紹

絡(luò)合鐵脫硫工藝是一種以鐵為催化劑的濕式氧化還原脫除硫化物的方法，他的特點是直接將H2S轉(zhuǎn)化成元素S，H2S的脫除率達(dá)99%以上，脫硫效果明顯。它適于H2S濃度較低或H2S濃度較高但氣體流量不大的場合。在硫產(chǎn)量<20t d時,該工藝的設(shè)備投資和操作費用具有明顯優(yōu)勢,更重要的優(yōu)點是該工藝在脫除硫化物過程中,幾乎不受氣源中CO2含量的影響而能達(dá)到非常高的凈化度。

絡(luò)合鐵工藝以絡(luò)合鐵的堿性水溶液為主體，溶液中含有性能優(yōu)良的脫硫劑、穩(wěn)定劑、硫磺改性劑、鐵鹽等組成的吸收劑，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。

絡(luò)合鐵脫硫法采用堿的水溶液吸收硫化物，H2S氣體與堿發(fā)生反應(yīng)生成HS—，通過高價態(tài)Fe離子還原成低價態(tài)Fe離子，將HS—轉(zhuǎn)化成硫磺。在再生過程中，低價態(tài)的絡(luò)合鐵溶液與空氣接觸氧化成高價絡(luò)合鐵溶液，恢復(fù)氧化性能，溶液循環(huán)吸收硫化氫氣體。其主要反應(yīng)如下：

1.堿性水溶液吸收H2S、CO2：

2.析硫過程：

3.再生反應(yīng)：

絡(luò)合鐵脫硫工藝流程：

井口天然氣經(jīng)加熱、節(jié)流、降壓進(jìn)入絡(luò)合鐵脫硫裝置，分液后，含硫天然氣被絡(luò)合鐵脫硫液自吸入預(yù)吸收塔上部，在噴射器內(nèi)氣、液兩相混合，并不斷更新、增大接觸面積，氣、液兩相進(jìn)入預(yù)吸收塔下部分離段，氣相分離液滴后，進(jìn)入一級吸收塔，經(jīng)絡(luò)合鐵脫硫液鼓泡吸收后，天然氣進(jìn)入二、三級填料吸收塔脫除H2S，合格的凈化氣外輸。

絡(luò)合鐵脫硫富液自預(yù)吸收塔、一、二、三級吸收塔底部進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸后的氣體放空，閃蒸后的富液進(jìn)入再生槽上部與自吸進(jìn)入的空氣氧化再生，再生后的貧液從再生槽上部溢流進(jìn)入分離槽，由貧液泵升壓打入吸收塔循環(huán)吸收。

再生槽內(nèi)析出的單質(zhì)硫懸浮于再生槽頂部，并溢流進(jìn)入硫泡沫槽，在由硫泡沫泵加壓打入真空轉(zhuǎn)鼓式硫磺過濾機(jī)，清夜返回脫硫循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)過濾機(jī)過濾后，硫膏外運。

二、可能產(chǎn)生尾氣的原因

絡(luò)合鐵脫硫后尾氣中含有大量的有機(jī)硫，且主要成分為甲硫醇，其主要原因一是天然氣中本身含有甲硫醇，二是由烯烴和硫化氫作用后分離而得。甲硫醇又名硫氫甲烷分子式為CH4S，是最常見的一種醇類惡臭物質(zhì)，常溫下為無色有惡腥氣味的氣體，熔點為-123.1℃，沸點為7.6℃不溶于水，溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。易燃易爆，爆炸極限為3.9%-21.8%。當(dāng)氣體溢出時，人會再聞后有輕重不同程度的短期不適感，且部分人接觸后會產(chǎn)生頭暈、惡心、皮膚過敏及眼睛不適等癥狀。

三、尾氣處理方法的探討

甲硫醇的處理方法有燃燒法、氧化法、吸收法、中和法、吸附法、生物法等方法。

1.惡臭氣味處理的方法及特點

處理方法燃燒法定義惡臭物質(zhì)多為可燃成分，燃燒后分解為無害的水和CO2等無機(jī)物質(zhì)臭氧氧化法吸收法適用高、中濃度惡臭氣體的處理特點分解率高，可達(dá)99%但燃料費用高，產(chǎn)生NOX、SO2等二次污染物處理效率高，但設(shè)備要求高，臭氧需要安全設(shè)施。在水中加入一種或幾種藥劑，針對性的去除某些臭氣成分，堿液對H2S、脂肪酸類有效。利用臭氧的強(qiáng)氧化性將臭氣成分氧化去除利用惡臭物質(zhì)溶于水或與其它化學(xué)物質(zhì)發(fā)生氧化、中和、絡(luò)合、成鹽反應(yīng)，生成無味分子利用多孔性固體吸附劑(活性炭、硅膠、沸石等)處理氣態(tài)污染物，使其中的一種或幾種組分，在固體吸附劑表面，在分子引力或化學(xué)鍵力的作用下，被吸附在固體表面，從而達(dá)到分離的目的。適用范圍適用于高濃度，小氣量的可燃性惡臭物質(zhì)的處理適用中、低濃度惡臭氣體的處理吸附法適用低濃度，高凈化要求的惡臭氣體處理對醇類、脂肪酸類效果明顯，且負(fù)荷變化小，管理方便

中和法生物法冷凝法使用中和脫臭劑減弱惡臭感官強(qiáng)度的方法利用能夠轉(zhuǎn)化或者降解惡臭物質(zhì)的特殊微生物的高效吸附、吸收和降解作用對含硫、含氨等惡臭氣體進(jìn)行凈化。在氣液兩相共存的體系中，蒸氣態(tài)物質(zhì)由于凝結(jié)變?yōu)橐簯B(tài)物質(zhì)，液態(tài)物質(zhì)由于蒸發(fā)變?yōu)闅鈶B(tài)物質(zhì)適用于需立即、暫時的消除低濃度惡臭氣體的場合適用于可生物降解的水溶性惡臭物質(zhì)的去除適用于有機(jī)性氣體可快速消除惡臭的影響，靈活性大，但惡臭物質(zhì)并沒有被去除，且需投加中和劑去除效率高，無二次污染；運行穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷；維修維護(hù)量少；能耗小、運行費用低對個別有機(jī)氣體去除效較高。設(shè)備和運行費用高，溫度控制復(fù)雜，一般用于處理高濃度小氣量的有機(jī)廢氣、不適合用于臭味控制。

2.絡(luò)合鐵脫硫工藝尾氣處理的實施和結(jié)果

絡(luò)合鐵脫硫工藝采用吸附法處理尾氣用活性炭吸附，通氧氣轉(zhuǎn)換成單體硫和水。

采用密閉抽取、活性炭吸附后排放的處理方案：

主要工藝流程：散發(fā)氣源裝置——管道——風(fēng)機(jī)入口分離器——離心風(fēng)機(jī)——活性炭吸附塔——放空管。

絡(luò)合鐵脫硫工藝尾氣處理前后甲硫醇等有機(jī)物對比：

備注：數(shù)據(jù)來自中國合格評定國家認(rèn)可委員會(CNAS)認(rèn)可的檢測機(jī)構(gòu)。

絡(luò)合鐵脫硫工藝尾氣經(jīng)過吸附法處理后甲硫醇的排放符合我國大氣污染惡臭污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)(GB14554-93)的規(guī)定，在二類環(huán)境中小于0.007mg/m3。

結(jié)論

硫化氫尾氣處理的方法多為回收類方法，對于量小、濃度低的尾氣一般采用吸附法處理。在我國相繼發(fā)現(xiàn)高含硫氣田的背景下,絡(luò)合鐵脫硫技術(shù)的日益成熟，廣泛運用后，其尾氣的處理技術(shù)將是日后研究的一個重要方向。