絡合鐵脫硫法在冀東油田應用的可行性分析

黃文青 苑瀟

摘 要：絡合鐵法脫硫工藝由于脫硫精度高、反應速度快且對環境污染小得到廣泛應用。本文介紹了絡合鐵法脫硫機理。總結了絡合鐵法脫硫工藝研究及應用現狀，分析了目前開發絡合鐵法脫硫技術還需解決的主要技術難題和該技術的應用前景。

關鍵詞：脫硫;絡合鐵法;絡合鐵脫硫工藝;脫硫劑

0 引言

絡合鐵脫硫技術是以鐵為催化劑進行氧化還原反應，從而使硫化氫轉化為單質硫的方法。

絡合鐵脫硫工藝可以同時滿足環保和生產的要求，適合小規模的脫硫處理，投資低，可將H2S直接轉化為元素硫，無二次污染，脫硫液可再生循環使用，目前在塔河油田和勝利油田塔河油田已得到了很好的應用，有很好的應用前景。

1 脫硫機理

1.1 脫硫工藝調研

目前國內外的天然氣脫硫方法非常多，總的來說可分為間歇法、化學吸收法、物理吸收法、聯合吸收法（化學物理吸收法）、直接轉化法[1]（見表1）。因此，綜合考慮各方面因素，推薦采用絡合鐵脫硫工藝。

1.2 絡合鐵脫硫機理

絡合鐵脫硫新技術是一種以鐵為催化劑的濕式氧化還原法脫除氣體中硫化物的方法，H2S的脫除率達99%以上[2]。

絡合鐵脫硫新技術以絡合鐵的堿性或中性水溶液為主體，溶液中含有由性能優良的脫硫劑、穩定劑等組成的吸收劑，具有吸收速度快、凈化度高、硫磺易回收、絡合劑性能穩定和副反應小等特點。

在絡合鐵溶液體系中，鐵與絡合劑結合在一起的。在脫硫過程中，氣態H2S極易溶于水，在水中解離成H+和HS-，HS-被Fe3+L氧化成單質硫，Fe3+L被還原為Fe2+L，然后溶液與空氣接觸，Fe2+L又氧化成Fe3+L，再脫去硫，如此循環進行。基本原理如下：

H2S（g）+H2O→H2S（l）+H2O①;H2S（l）→H++HS-②;Fe3+L+HS-→Fe2+L+S↓+H+ ③;O2（g）+H2O→O2（l）+H2O④;

4Fe2+L+O2（l）+2H2O→4Fe3+L+4OH-⑤。

總反應：2H2S+O2→2S↓+2H2O

1.3 絡合鐵脫硫工藝流程

伴生氣經分離器后，進入吸收塔下部與自上而下的絡合鐵脫硫液逆流接觸吸收硫化氫，凈化氣分離器分離脫硫液后送壓縮機進行二級壓縮。絡合鐵脫硫液富液自吸收塔底部進入富液槽，經富液泵打入再生塔與鼓風機鼓人再生塔空氣充分混合，在再生塔內氧化再生，再生后的貧液從再生塔上部溢流進入貧液槽，由貧液泵升壓送入吸收塔循環吸收。再生塔內析出的元素硫懸浮在再生塔頂部的環形塔內，并溢流進入泡沫槽，再由硫泡沫泵送入硫泡沫槽，經離心機過濾，回收硫磺。

2 成本對比

采油五區隸屬于冀東油田南堡油田作業區，于2008年6月成立，地處曹妃甸工業區西側二港（下轉第158頁）

（上接第156頁）池，占地面積約1800畝，主要生產區域為NP2-3平臺。目前采油五區在集輸過程中采用的是干式脫硫法，主要是利用羥基氧化鐵與硫化氫發生化學反應，從而脫去天然氣中的硫化氫。平均每半年需要更換一次濾料，平均每次更換濾料需要濾料成本60萬元，人工費10萬元。

因為濾料可以在再生塔內再生，所以不需要更換濾料，但需要重新購置設備和藥劑如下：

①吸收塔，再生塔，共5萬元;②貧液泵2個，共2.7萬元;③氣浮槽，貧液槽，圓形硫泡沫槽，共2萬元;④絡合鐵溶劑，34500元/t;⑤絡合鐵降解抑制劑：亞硫酸氰鈉，1500元/t;⑥真空帶式過濾器，5.8萬元;⑦循環水溫控制系統，1.2萬元;⑧收發球筒3個，共3.3萬元;⑨立式閃蒸罐，2.3萬元;⑩絡合鐵穩定劑：甲苯磺酸，8000元/t;?硫分散劑（消泡劑）：癸醇，2萬元/t。

初次運行共需花費55萬元左右（人工費未計入），此外，在運行過程中循環泵每年用電約花費5萬元，藥劑損失每年約6萬元，同時在脫硫裝置中析出的單質硫還會以濾餅的形式被產出，可以進行售賣。

與現在脫硫裝置相比既免去了更換脫硫塔濾料的麻煩，提高了安全系數，又節約了成本。

3 絡合鐵脫硫的應用效果

3.1 塔河油田應用效果

塔河油田二號天然氣處理站采用胺法+絡合鐵工藝，脫除伴生氣中的硫化氫。結合前期脫硫工藝，建成一套絡合鐵脫除H2S回收硫磺產品的再生氣處理裝置。在現場的運行試驗取得了良好的效果，尾氣H2S濃度均在20ppm以下，生產的副產品硫磺純度在均在96%以上[5]。

3.2 絡合鐵脫硫在勝利油田河口的應用

2008年5月，渤南集氣站脫硫試驗工程正式運行，采用一種新型的脫硫技術“絡合鐵法”對含硫化氫最高的渤一區塊來氣進行脫硫試驗。渤一來氣量1-2萬m/天，含硫量800～15000mg/m。絡合鐵脫硫試驗裝置于2008年5月20日投入運行，經過反復調試，運行正常，達到預期效果。連續幾天對脫硫后的天然氣硫化氫含硫進行檢測，檢測數據如表2。

綜上所述，絡合鐵脫硫工藝具有工藝簡單，投資少，效果好的特點，為今后含硫化氫天然氣的脫硫處理開辟了新的途徑。

參考文獻：

[1]王開岳.絡合鐵法動力學與機理研究近況[J].石油與天然氣化工，1995，24（3）：178-184.

[2]徐宏建，張成芳，等.Fe011）-EDTA吸收H2S反應動力學的實驗研究[J].高校化學工程學報，200l，15（6）：532-537.

[3]王莉，趙偉榮，吳忠標.金屬絡合吸收劑在濕法脫硝中的應用[J].環境工程學報，2007，2（1）：88-93.

[4]吳振中，曹作剛，李發永.絡合鐵法脫硫工藝進展研究[J].石化技術，2006，13（1）：45-46.

[5]何云峰，何金龍，常宏崗，等.絡合鐵法氧化還原脫硫技術在我國的應用機遇田[J].石油與天然氣化工，2008，37 （5）：392-397.

作者簡介：

黃文青（1993- ），助理工程師，2015年畢業于遼寧石油化工大學石油工程專業，現從事地質油藏研究工作。