高含硫氣田天然氣處理工藝的研究

丁沙(中國石油天然氣公司西南油氣田分公司蜀南氣礦, 四川 瀘州 646000)

當前，在國內已探明的天然氣氣田中，有近三分之一的氣田含有過高的硫物質，在這一類氣田中，由于硫酸自身的性質致使其不僅具有著很強的腐蝕性，同時在用作化工原料的過程中也會使相應產品質量大打折扣，此外，如果處理工藝技術不到位，還會對環境造成一定的污染。因此，為了在提高天然氣開采質量的同時，提升天然氣開采企業的綜合效益，就需要針對高含硫氣田來落實科學且合理的處理工藝技術。

1 處理工藝流程簡介

總體來講，在落實這一工藝的過程中，共需要經過如下的流程：將含硫原料氣進行脫硫處理，在脫硫單元中，酸氣進入硫磺回收單元，然后再經過尾氣處理實現排放，而所產生的濕凈化氣進入脫水單元，進而獲得相應的合格產品。其中，在酸氣經由硫磺回收裝置后能夠實現近百分之九十五的硫磺回收率，然后液態硫磺經過固化得到固體硫磺。在此過程中，尾氣處理上能夠將其中的酸性水進行汽提，然后成為補充水的一部分，實現循環利用的效益，而其余尾氣經過處理后能夠避免對大氣造成污染。

2 各處理單元的具體工藝選擇與特點

(1)脫硫單元 這一單元主要是將原材料中所含有的H2S和部分CO2進行脫除處理，在實際落實該工藝的過程中，基于硫含量較高，所以以Sulfinol-M這一溶液來實現，且處理后的脫硫效果能夠滿足相應要求。具體來講是借助MDEA的堿性屬性，經過與酸性氣體的化學反應，能夠實現脫硫，但是，因為這一堿性物質自身的性質，其只能夠有選擇性的吸收H2S；與此同時，采用這一工藝技術還能夠以其物理機制來實現對酸氣的有效溶解。因此，采用這一處理工藝能夠比單純的采用MDEA溶劑的效果好，其能夠在相應的條件下實現對酸性氣體等的吸收，然后在溫度與壓力適當的條件下實現氣體的釋放以實現循環利用。其具體所呈現出的特點為：基于自身的特點，能夠最大程度凈化酸性氣體，并且將原材料中的有機硫化物進行脫除，與此同時，采用該工藝能夠在最大程度降低處理工藝成本的同時，降低酸氣對裝置設備的腐蝕性，進而實現綜合收益。在具體落實該工藝的過程中，為了將這一反應溶液實現最大程度的利用，通常加入透平進行能量回收，進而將其轉化為機械能，降低整個裝置的能耗量。

(2)脫水單元 這一單元采用的工藝技術為TEG吸收法，在經過脫硫工藝之后，相應的濕凈化氣將進入到這一單元之中，經過脫水處理工藝之后，能夠確保所脫出的成品質量滿足相應要求。在這一工藝技術上，國外已經實現了大規模的應用，雖然這一工藝與固體吸收方法以及其它醇類相較而言存在不足之處，但是，其熱穩定性好且具備再生功能，同時，蒸汽壓低并能夠將能量損失降至最低；要比固體吸收法所需的成本少，尤其是在高壓天然氣中，此種處理工藝技術存在明顯優勢。

(3)硫磺回收單元 這一裝置是以克勞斯工藝為主，這一反應具有可逆性，因此要想將酸氣與二氧化硫進行完全轉化是無法實現的，經驗表明，采用二級克勞斯所回收的硫磺量最多能夠達到百分之九十六，而采用三級形式的話能夠提高兩個百分點，但是三級反應下的步驟較為繁瑣，且能夠提高的回收量有限，同時其處理單元的設置也相對較為繁復，因此，一般情況下都會采用二級克勞斯來實現硫磺回收處理，以在實現近百分之九十四回收率的同時，實現固體硫的獲得以及實現對酸氣這一尾氣的處理。這一工藝技術的發展至今已有一百多年的歷史，是當前高含硫氣田處理中經常采用的一種工藝技術，在熱反應階段，有三分之一的酸氣生成二氧化硫，其余部分二氧化硫以及酸氣經過催化反應生成硫單質。

(4)尾氣處理單元 這一裝置首先需要與硫磺回收裝置進行匹配，采用的是還原吸收法，在與硫磺裝置相配合下，總體上能夠實現對硫磺總量的有效回收，并且每一個裝置下所排放出的二氧化硫量能夠滿足相應標準的規定。在串級SCOT工藝上，以還原吸收法將尾氣中所含有的硫化物進行還原，進而得到H2S，然后以冷凝進行脫水處理，再經由MDEA進行有選擇性的吸收，其余部分的酸氣經過焚燒進行排放，其中的富胺液會進入到脫硫裝置中，實現酸氣的吸收，汽提硫酸水后經過脫硫單元進行回收。這一工藝能夠將二氧化硫的排放量降至最低，因此，在尾氣凈化處理技術中被廣泛應用，與此同時，這一技術的應用不僅所需成本費用低，同時相應的裝置并不需要大量的占地面積，因此，工藝裝置的落實相對較為容易，能夠實現規模效益與環境效益的并獲。

3 結語

綜上所述，在高含硫氣田天然氣的處理中，為了提高天然氣成品的質量，并降低對環境的污染，提升天然氣開采的綜合效益，需要將合理的處理工藝技術應用到其中。具體來講，針對處理工藝的四個主要單元，分別采用Sulfinol-M溶劑法、TEG吸收法、二級克勞斯回收法以及串級SCOT工藝尾氣處理法來落實，并能夠在滿足相應標準的同時，實現綜合效益的最大化。

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