天然氣脫硫技術(shù)研究進(jìn)展

王哲 大慶油田設(shè)計(jì)院

天然氣脫硫技術(shù)研究進(jìn)展

王哲 大慶油田設(shè)計(jì)院

天然氣中主要含H2S和少量有機(jī)硫。H2S為高度危害介質(zhì)，具有高度刺激性，不僅危害人體健康、污染環(huán)境，而且容易造成設(shè)備腐蝕、管道堵塞或催化劑中毒。在選擇天然氣脫硫方法時(shí)，首先考慮的應(yīng)是環(huán)境保護(hù)問題。目前所采用的脫硫技術(shù)較為復(fù)雜，并且成本較高，研究并發(fā)展一些工藝簡(jiǎn)單、成本較低、安全高效的脫硫方法已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

天然氣脫硫；濕法脫硫；干法脫硫；脫硫效率

天然氣中主要含H2S和少量有機(jī)硫。H2S為高度危害介質(zhì)，具有高度刺激性，不僅危害人體健康、污染環(huán)境，而且容易造成設(shè)備腐蝕、管道堵塞或催化劑中毒。因此，對(duì)不同環(huán)境下的H2S濃度進(jìn)行了嚴(yán)格限制，要求在應(yīng)用之前必須經(jīng)過脫硫處理。

濕法脫硫包括化學(xué)吸收法、物理吸收法、物理化學(xué)吸收法和LO—CAT硫磺回收技術(shù)。化學(xué)吸收法以MDEA溶液作為液體脫硫劑，具有腐蝕性低、抗降解能力強(qiáng)、脫硫選擇性高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，但存在凈化程度低、費(fèi)用高及環(huán)境污染等問題。塔河油田采用MDEA法工藝運(yùn)行過程中幾乎無廢液產(chǎn)生，對(duì)CO2和H2S有較好的選擇性吸收特性，該工藝腐蝕輕微，溶劑穩(wěn)定性好，不需設(shè)溶液復(fù)活設(shè)施。物理吸收法（低溫甲醇洗法）是在低溫和高壓時(shí)硫化氫很好地溶于甲醇，而在低壓時(shí)很容易從甲醇中分離。該工藝對(duì)有機(jī)硫吸收效果好、選擇性好、操作費(fèi)用低、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，但對(duì)設(shè)備的材質(zhì)要求高。物理化學(xué)吸收法，以MDEA為主要組分再?gòu)?fù)配物理溶劑、其他醇胺或化學(xué)添加劑，可以控制溶劑與H2S、CO2的反應(yīng)程度與速率，在深度脫除或不深度脫除H2S的情況下脫除一部分或大部分CO2，以及脫除COS等有機(jī)硫化物等。LO—CAT硫磺回收技術(shù)處理含硫化合物并回收硫磺，具有反應(yīng)活性高、性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。LO—CATⅡ工藝在低壓酸氣情況下成功地運(yùn)用了吸收液和再生液之間的密度差，實(shí)現(xiàn)了溶液的自身循環(huán)，從而簡(jiǎn)化了流程，節(jié)約了投資。工藝具有一套配伍完整的化學(xué)劑，保證溶液的穩(wěn)定性和連續(xù)性。

干法脫硫包括活性炭法、分子篩法和氧化鐵法。活性炭法是利用活性炭材料的特殊表面結(jié)構(gòu)，在浸漬劑的協(xié)同作用下通過吸附、催化氧化實(shí)現(xiàn)H2S的凈化。該過程具有脫硫反應(yīng)速度快、硫容高等特點(diǎn)，更適用于低濃度H2S的精細(xì)脫除。分子篩法是利用結(jié)晶型的硅酸鈉鈣可用于選擇性地脫除H2S或其他硫化物的特點(diǎn)形行脫硫的方法。分子篩脫硫法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以再生利用，適用于低含硫、低水露點(diǎn)的天然氣脫硫。但處理費(fèi)用較高，再生出的硫化氫需要處理，使裝置一次性投資增大。氧化鐵法是美國(guó)Sulfatreat公司開發(fā)的，以粒狀氧化鐵作為脫硫劑，可部分脫除硫醇，體積硫容大于鐵海綿，缺點(diǎn)是脫硫活性低，脫硫時(shí)氣體線速低，且氣體要含飽和水。

纖維液膜接觸器脫硫方法中，堿液在通過反應(yīng)器時(shí)均勻地分布于親水性纖維液膜表面，增大了LPG的接觸面，促使LPG中的H2S等能夠與堿液充分發(fā)生反應(yīng)，提高了脫硫效率。該方法具有能耗低、效率高等優(yōu)勢(shì)；可提高堿液的利用率，使得堿渣的排放量大為減少，而且工業(yè)操作流程簡(jiǎn)單。

Bio—SR工藝?yán)醚趸瘉嗚F硫桿菌的間接氧化作用，其特點(diǎn)是：運(yùn)行成本低，脫硫選擇性好，脫硫率高，無廢料排出；不需昂貴的化學(xué)催化劑，設(shè)備簡(jiǎn)單且不需無菌操作；工藝采用閉式循環(huán)，富產(chǎn)高純度的硫磺；反應(yīng)在強(qiáng)酸性條件下進(jìn)行，腐蝕性較強(qiáng)，采用防酸性防腐措施；由于反應(yīng)需氧，泵負(fù)荷增加，投資增大。

由法國(guó)IFP和LGI聯(lián)合開發(fā)的新型液相氧化脫硫工藝Sulfint HP能夠有效地對(duì)高壓天然氣進(jìn)行脫硫，而且對(duì)較寬濃度范圍的氣體組成也獲得滿意效果。CrystaTech公司開發(fā)的結(jié)晶硫技術(shù)適用于高壓酸氣處理，生產(chǎn)出的硫磺是疏水性片狀結(jié)晶。解決了硫磺堵塞、溶液發(fā)泡、泵平穩(wěn)運(yùn)行等問題。

目前所采用的脫硫技術(shù)較為復(fù)雜，并且成本較高，研究并發(fā)展一些工藝簡(jiǎn)單、成本較低、安全高效的脫硫方法已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.1.032