用于单井上的湿法脱硫工艺

2016-10-25刘百春赵军艳宁长春赵建彬王蒙蒙佟瑞鑫宋成举

石油石化节能 2016年9期

关键词：凝析气双塔干法

刘百春赵军艳宁长春赵建彬王蒙蒙佟瑞鑫宋成举

（1.中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司；2.中油辽河工程有限公司巴州塔里木分公司；3.宁波威瑞泰默赛多相流仪器设备有限公司）

用于单井上的湿法脱硫工艺

刘百春1赵军艳2宁长春1赵建彬1王蒙蒙2佟瑞鑫3宋成举3

（1.中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司；2.中油辽河工程有限公司巴州塔里木分公司；3.宁波威瑞泰默赛多相流仪器设备有限公司）

塔中西部凝析气田普遍含H2S，部分试采单井硫化氢潜流量700 kg/d以上，现场采用的干法脱硫工艺成本高，能耗大，为了解决这一问题研究了一种适用于单井的湿法脱硫工艺，该工艺可以降低高含硫天然气回收成本，降低能耗，每吨硫处理成本控制在3.5万元以内，同时该工艺与传统湿法脱硫工艺相比每年节约能量440.928×104MJ。

单井；湿法脱硫；液相氧化法；硫化氢；能耗

塔中西部凝析气田属于碳酸盐岩气田，目前正常开井72口，单井油气普遍含H2S，气相硫化氢浓度为121×10-6～198 099×10-6，平均18 000×10-6，需要对油气进行脱硫处理。单井天然气通过CNG（压缩天然气）回收，主要采用干法脱硫，天然气产量少于2000 m3/d或天然气中H2S浓度大于50 000×10-6的井采用天然气放空。采用干法脱硫后CNG回收成本高，每吨处理硫磺成本6万元以上。针对塔中西部含硫油气生产现状和存在问题，研究了一种应用在单井的湿法脱硫工艺，以达到降低高含硫天然气回收成本，节能降耗的目的。

1　单井天然气脱硫工艺

油气田领域的脱硫方法，主要分为干法脱硫、湿法脱硫［1］。

干法脱硫：采用固体型的脱硫吸附剂，这类固体物质主要包括海绵铁、分子筛和天然泡沸石等。目前最常用的干法脱硫就是海绵铁法。干法脱硫目前存在二次污染、硫容低，运行费用高等问题。

湿法脱硫：主要是醇胺法及液相氧化法脱硫。醇胺法是以弱碱性溶剂为吸收剂的脱硫方法，最常用的脱硫剂有MDEA、DEA和MEA及它们的混合溶剂，工艺复杂，投资高，适合处理厂。液相氧化法是脱硫工艺研究最多的方法之一，络合铁脱硫［2-4］工艺是研究热点，它集脱硫与硫磺回收于一体，吸收和再生均可在常温下进行。络合铁工艺工作原理如下：

1）吸收部分反应式

2）再生部分反应式

3）总的反应式

在总反应中，铁离子的作用只是转移电子的作用，既不生成也不消耗。

干法脱硫、醇胺法以及液相氧化法脱硫主要特点见表1。

表1　脱硫工艺主要特点

通过以上方法的对比，干法脱硫和液相氧化法脱硫可以在单井脱硫进行应用，而干法脱硫运行成本比较高，液相氧化法脱硫可以通过工艺改进，减小设备尺寸，降低能耗，完成橇装化，以适应井场的条件。

2　单井天然气脱硫工艺选择

2.1传统液相氧化法脱硫工艺

通常在处理含H2S天然气的脱硫工艺选取的是传统双塔液相氧化法脱硫工艺，工艺流程见图1。

图1　双塔液相氧化法脱硫工艺流程

由于塔中西部凝析气田井现场只有电力供应无仪表风、工厂风、脱盐水等公用系统，传统双塔脱硫工艺流程相对于单井现场来说流程有些复杂，需要依托的公用系统较多，能耗较大。

2.2单井的湿法脱硫工艺

针对塔中西部凝析气田井现场实际情况，研究了一种适于单井的湿法脱硫工艺，该工艺能耗低，公用工程消耗小，适用于只提供电力工况的单井，工艺流程见图2。

图2　适于单井湿法脱硫工艺流程

络合铁液相氧化法工艺通过两个吸收塔互相切换的工作方式，达到脱除H2S的目的。具体流程如下：含H2S天然气经过气液分离器进入1个吸收塔（V-002A）中。在吸收塔内H2S转化为S单质，同时Fe3+被还原成Fe2+，待溶液中Fe3+消耗完时，在反应过程中需要做ORP（氧化还原电位）实验，当OPP小于或等于-450 mv时，证明铁离子消耗完。将吸收塔（V-002A）进气阀关闭，同时打开另一个吸收塔（V-002B）进气阀，反应原理、时间同吸收塔（V-002A）一样；吸收塔（V-002A）进气阀关闭后，立即打开塔顶部的泄压阀，将吸收塔（如V-002A）塔内压力完全泄放后，通过富液泵（P-001）将富液输送至氧化塔（V-003）内。打开鼓风机（BL-001）进气阀门进行络合铁催化剂的再生过程。待富液再生完成后，将贫液通过富液泵打回到吸收塔（如V-002A）内，完成一个吸收塔吸收、再生循环过程。氧化塔锥底部的硫磺浆质量分数为5%左右时开启过滤机系统进行硫磺过滤。

2.3两种工艺比对

针对塔中西部凝析气田部分试采单井H2S浅硫量为700 kg/d工况，进行传统双塔脱硫工艺和单井脱硫工艺的比较，如表2、表3所示。