高含硫天然氣凈化技術現狀及研究方向

余婭妮 何軼群 余春娟

長慶油田采氣一廠第一凈化廠 陜西靖邊 718500

前言

天然氣中含有一定量的硫化氫和二氧化碳，其在燃燒之后產生的物質會對環境形成較大的污染，需要對其進行凈化處理。國家在立法方面也對于天然氣的凈化技術提出了更高的要求，其新的天然氣凈化行業大氣污染標準，對于一類天然氣中的二氧化碳含量及總硫含量進行了一定的調整，其中二氧化碳的標準由以往的3%降到2%,總硫含量由100mg/m3降至60mg/m3；硫磺回收、尾氣處理裝置排放的尾氣中二氧化硫的含量由960mg/m3調整至500mg/m3，高含硫天然氣凈化技術受到了嚴峻的考驗，對其技術現狀及研究方向進行深入的討論也是十分有必要的。

一、高含硫天然氣凈化技術現狀

1.脫硫脫碳技術現狀

如果天然氣中有機硫、硫化氫、二氧化碳的含量較大，國外一般的是利用物理化學溶劑法，包括Sulfinol法、Flex-sorb PS法等；物理溶劑法，包括Selexol法、Purisol法等,脫除天然氣中的硫元素和碳元素。如果天然其中的硫化氫及二氧化碳的含量極大，對其進行脫硫脫碳處理時，一般是DEA法、MDEA法，或者將MDEA作為基本條件研發的配方脫硫脫碳溶劑法等。如果天然氣中有機硫的含量較大，凈化后氣體的總硫含量需要要求較低，國外一般是運用組合工藝進行脫硫脫碳[1]。

2.硫磺回收技術現狀

對包含較多硫化氫及二氧化碳的天然氣進行脫硫處理后，其產生的酸氣中硫化氫的含量較低。一般硫磺回收裝置酸氣中包含的硫化氫越多，硫的回收效果越好，硫副產品也較少，尾氣中二氧化硫的排放量也較低。含硫量一般的天然氣，脫硫處理后，酸氣中含有50%～80%的硫化氫，如果使用三級克勞斯硫磺回收裝置，其總硫回收率可達98%左右，副產品中有機硫含量在0.2%以內，配合一般的水解技術，能夠有效的減少硫損失。天然氣含硫量較高時，脫硫處理后，其酸氣中所含的硫化氫在50%左右，甚至不足40%，三級克勞斯硫磺回收裝置的總硫回收率也有所下降，只能達到96%左右，副產中有機硫的含量也提高到0.5%左右，且一般的水解技術也無法較為理想的減少硫損失[2]。

二、技術研究方向

1.脫硫脫碳技術研究方向

現代科學技術發展，高含硫天然氣的凈化技術也有了新的突破，其中物理溶劑法和空間位阻胺—物理溶劑法是現代較為先進的脫硫脫碳技術，具體情況如下：①物理溶劑法硫化氫、二氧化碳、甲烷在溶解劑中的溶解度差異較大，物理溶劑法則是利用該性質，對其進行凈化處理并分離。酸氣和化學溶劑的反應熱大于其在物理溶劑中的溶解熱，故溶劑再生所需的能源消耗少。物理溶劑法不僅能夠將碳元素和硫元素一同脫除，選擇性除去硫化氫，也能夠有效的脫除有機硫。但是對于酸性較高的天然氣凈化方面，尚未進行深入的研究，需要加強該方面的探討；②空間位阻胺-物理溶劑法天然氣中碳、硫比例不同，有機硫的含量不同，可以有針對性的選擇位阻胺、位阻胺與MDEA聯合法、位阻胺＋MDEA＋物理溶劑聯合發等，其特點在于再生性性區別較大，腐蝕性及發泡性能也有一定的差異[3]。

2.硫磺回收技術研究方向

以往的硫磺回收技術中，利用還原—直接氧化型EU-ROClaus工藝，其總硫回收率可以達到99.4%，而現標準中對于總硫回收率的要求是99.83%，其原因主要是該凈化工藝中，直接氧化段對于硫的轉化僅僅能得到85%，且無法有效的提高效率。該工藝中的直接氧化段需要使用催化及，完善該工藝時對該類催化劑進行的優化，直接氧化段的硫轉化率有了明顯的提升，達到了95%左右，因此硫磺回收技術中，對高效硫化氫直接氧化催化劑進行改造是其研究的只哎喲方向。在尾氣處理技術中，運用還原吸收類工藝能夠有效的提升設備的總硫回收率，甚至超過99.7%，運用范圍十分廣闊。現代可以采用過固體吸附劑吸附尾氣中的二氧化硫，并利用脫附再生，收集二氧化硫，集中處理，該工藝也能夠有效的代替傳統工藝，具有較大的發展潛力。

總結

天然氣作為現代社會中極為重要的能源之一，部分天然氣的性質較為特殊，其中含有一定量的二氧化碳及硫化氫，其在燃燒后會生產污染環境的廢氣，需要對其進行嚴格的凈化處理。國家頒布的天然氣凈化行業的新標準使得高含硫天然氣凈化技術受到了重大的考驗，需要技術人員對于該項凈化技術的現狀分析，并在傳統技術的技術上不斷創新，優化高含硫天然氣的凈化效果，保護環境。

[1]宋建建,劉建忠,韓永強.淺談高含硫氣田的集輸工藝技術[J].油氣田地面工程.2009(03)：37-38.

[2]王金玉,王治紅,黃志宇.高含硫天然氣凈化工藝技術進展[J].石油化工應用.2008，27(06):4-8.

[3]于艷秋,毛紅艷,裴愛霞.普光高含硫氣田特大型天然氣凈化廠關鍵技術解析[J].天然氣工業.2011，31(03)：1-4.