天然气脱硫技术研究进展

王哲 大庆油田设计院

天然气脱硫技术研究进展

王哲 大庆油田设计院

天然气中主要含H2S和少量有机硫。H2S为高度危害介质，具有高度刺激性，不仅危害人体健康、污染环境，而且容易造成设备腐蚀、管道堵塞或催化剂中毒。在选择天然气脱硫方法时，首先考虑的应是环境保护问题。目前所采用的脱硫技术较为复杂，并且成本较高，研究并发展一些工艺简单、成本较低、安全高效的脱硫方法已经成为行业发展的关键。

天然气脱硫；湿法脱硫；干法脱硫；脱硫效率

天然气中主要含H2S和少量有机硫。H2S为高度危害介质，具有高度刺激性，不仅危害人体健康、污染环境，而且容易造成设备腐蚀、管道堵塞或催化剂中毒。因此，对不同环境下的H2S浓度进行了严格限制，要求在应用之前必须经过脱硫处理。

湿法脱硫包括化学吸收法、物理吸收法、物理化学吸收法和LO—CAT硫磺回收技术。化学吸收法以MDEA溶液作为液体脱硫剂，具有腐蚀性低、抗降解能力强、脱硫选择性高、能耗低等优点，但存在净化程度低、费用高及环境污染等问题。塔河油田采用MDEA法工艺运行过程中几乎无废液产生，对CO2和H2S有较好的选择性吸收特性，该工艺腐蚀轻微，溶剂稳定性好，不需设溶液复活设施。物理吸收法（低温甲醇洗法）是在低温和高压时硫化氢很好地溶于甲醇，而在低压时很容易从甲醇中分离。该工艺对有机硫吸收效果好、选择性好、操作费用低、热稳定性和化学稳定性好，但对设备的材质要求高。物理化学吸收法，以MDEA为主要组分再复配物理溶剂、其他醇胺或化学添加剂，可以控制溶剂与H2S、CO2的反应程度与速率，在深度脱除或不深度脱除H2S的情况下脱除一部分或大部分CO2，以及脱除COS等有机硫化物等。LO—CAT硫磺回收技术处理含硫化合物并回收硫磺，具有反应活性高、性能稳定、使用寿命长等特点。LO—CATⅡ工艺在低压酸气情况下成功地运用了吸收液和再生液之间的密度差，实现了溶液的自身循环，从而简化了流程，节约了投资。工艺具有一套配伍完整的化学剂，保证溶液的稳定性和连续性。

干法脱硫包括活性炭法、分子筛法和氧化铁法。活性炭法是利用活性炭材料的特殊表面结构，在浸渍剂的协同作用下通过吸附、催化氧化实现H2S的净化。该过程具有脱硫反应速度快、硫容高等特点，更适用于低浓度H2S的精细脱除。分子筛法是利用结晶型的硅酸钠钙可用于选择性地脱除H2S或其他硫化物的特点形行脱硫的方法。分子筛脱硫法的最大优点是可以再生利用，适用于低含硫、低水露点的天然气脱硫。但处理费用较高，再生出的硫化氢需要处理，使装置一次性投资增大。氧化铁法是美国Sulfatreat公司开发的，以粒状氧化铁作为脱硫剂，可部分脱除硫醇，体积硫容大于铁海绵，缺点是脱硫活性低，脱硫时气体线速低，且气体要含饱和水。

纤维液膜接触器脱硫方法中，碱液在通过反应器时均匀地分布于亲水性纤维液膜表面，增大了LPG的接触面，促使LPG中的H2S等能够与碱液充分发生反应，提高了脱硫效率。该方法具有能耗低、效率高等优势；可提高碱液的利用率，使得碱渣的排放量大为减少，而且工业操作流程简单。

Bio—SR工艺利用氧化亚铁硫杆菌的间接氧化作用，其特点是：运行成本低，脱硫选择性好，脱硫率高，无废料排出；不需昂贵的化学催化剂，设备简单且不需无菌操作；工艺采用闭式循环，富产高纯度的硫磺；反应在强酸性条件下进行，腐蚀性较强，采用防酸性防腐措施；由于反应需氧，泵负荷增加，投资增大。

由法国IFP和LGI联合开发的新型液相氧化脱硫工艺Sulfint HP能够有效地对高压天然气进行脱硫，而且对较宽浓度范围的气体组成也获得满意效果。CrystaTech公司开发的结晶硫技术适用于高压酸气处理，生产出的硫磺是疏水性片状结晶。解决了硫磺堵塞、溶液发泡、泵平稳运行等问题。

目前所采用的脱硫技术较为复杂，并且成本较高，研究并发展一些工艺简单、成本较低、安全高效的脱硫方法已经成为行业发展的关键。

（栏目主持 张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.1.032