天然气湿气脱硫脱水工艺技术方案的选择

刘爱锋

（中国石化达州天然气有限公司天然气净化厂，四川达州 635002）

天然气湿气脱硫脱水工艺技术方案的选择

刘爱锋

（中国石化达州天然气有限公司天然气净化厂，四川达州 635002）

当今社会，天然气作为一种清洁能源在人们的生活中发挥着十分重要的作用，这也带动了天然气工业的迅速发展。天然气湿气脱硫脱水工艺是保障天然气安全使用的重要内容。本文分析了各类天然气湿气脱硫脱水工艺的工艺原理、优缺点及选择依据，对天然气行业从业人员有一定参考价值。

天然气湿气；脱硫；脱水；工艺原理

1 含硫天然气概念及危害

天然气是一种成分复杂的混合气体，主要包含各类烷烃、饱和水、二氧化碳、硫化物以及其他一些杂质成分。油气田中刚开采出的天然气硫含量较高，主要以有机硫、各种硫化物的形式存在，当使用硫含量较高的天然气时会产生以下两方面危害：①长期使用后产生的硫化物会危及人体健康，产生的硫化物与人身体中的水分结合，形成酸性人体环境；②燃烧后的大量硫化物释放到大气中造成环境污染，久而久之会引发酸雨、加重温室效应，对农作物、钢结构、建筑物造成一定的危害。

2 脱硫工艺方案

脱硫方案主要有化学脱硫、物理脱硫及生物脱硫三种方法。

2.1 化学脱硫

化学脱硫即通过化学反应吸收原料气中的硫化物，主要有干法脱硫和湿法脱硫两大类。

干法脱硫即利用固体物质与天然气中的硫化物进行反应，常见的干法脱硫有海绵铁法、活性炭法、泡沸石法等，其中海绵铁法应用较为广泛，由于其脱硫能力有限，只用于含硫化物浓度较低或中等的天然气脱硫过程中。

湿法脱硫即使原料天然气与添加某类试剂的溶剂接触进行化学反应，达到吸收硫化物的目的。主要的脱硫方法有：热碱法、氨洗法、液相氧化法等方法。热碱法与氨洗法类似，使原料天然气与含有强碱弱酸盐或氨基的水溶液进行化学反应，从而吸收硫化物。液相氧化法是利用有机催化剂使天然气中的硫化物转化为硫磺，之后再通过化学方法处理转化为其氧化物的形式，吸收效果较好。

2.2 物理脱硫

物理脱硫的原理是利用硫化物的可溶性、凝固点、分子体积等物理性质将硫化物从天然气中分离出来。常见的物理脱硫方法有：物理溶剂法、低温分离法、膜分离法等。

物理溶剂法是使用对于硫化氢气体溶解性较好的有机复合物例如多乙二醇二甲醚法、N甲基吡咯烷酮法、低温甲醇法等方法，对硫化物进行吸收；膜分离法是根据天然气中各组分分子直径不同，利用薄膜表皮层中的毛细管孔对气体分子进行筛选分离，其同时还具有浓缩、纯化、精制的功能，进而在各行业中广泛应用。

2.3 生物脱硫

生物脱硫原理是利用某些微生物自身的特点，可将天然气中的硫化氢转化为硫单质，之后再对其进行回收。应用脱硫杆菌、氧化硫硫杆菌等微生物，在良好的环境中，对天然气中的硫化物进行催化反应，将不可溶于水的硫化物转化为可溶于水的化合物。因其需要较高的技术水平，微生物稳定难度大，应用于工业方面还需进一步研究。

3 脱水工艺方案

含硫天然气通常采用干气输送方式，即天然气中的水含量应在允许安全范围之内，其目的是避免在传输过程中形成天然气水合物造成输送管路堵塞或者水分与硫化物形成酸液，腐蚀输送管道。主要的脱水工业有溶剂吸收法、吸附法、低温分离法、膜分离法等。脱水工艺的膜分离法与脱硫工艺的膜分离法原理类似，利用膜的选择透过性将天然气中的水分分离出来。溶剂吸收法、吸附法、低温分离法都是较为成熟的脱水工艺方案，其中分子筛作为吸附剂的吸附法应用最多。

3.1 溶剂吸收法

溶剂吸收法是利用溶液或溶剂对水蒸气的良好吸收能力实现对天然气中水分的分离。主要应用的脱水剂为三甘醇，考虑经济性应实现脱水剂的循环利用。脱去水分后的天然气水露点可低至-30℃，在天然气输送过程中效果较为理想，提高三甘醇浓度、增加循环量能够更好地实现对天然气中水分的吸收，但是存在三甘醇再生难度大、易被空气氧化、系统较复杂等问题，因此适用于水露点要求不高的场合。

3.2 吸附法

吸附法是利用对水分吸附能力较强的干燥剂、吸附剂将天然气中的水分进行分离，主要在填充干燥剂的干燥塔中进行。常见干燥剂、吸附剂为分子筛、活性氧化铝、硅胶等，其特点是加工成型后吸附表面积大；只对天然气中的水分进行吸收而几乎不吸收其他成分；再生加热时不会发生粉化变形或热熔融现象。由于吸附法的价格低廉，消耗燃料少，经济性从而被广泛应用。

3.3 低温分离法

低温分离法是在压力一定时，天然气中的含水量与温度成正比关系，降低温度时，水分会从天然气中凝析出来，在降温过程中应同时注入甘醇或甲醇等水合物抑制剂，来防止在此过程中天然气与水分结合形成天然气的水合物堵塞管路。

4 结语

天然气是一种高效、优质的化工原料和清洁能源，具有巨大资源潜力，天然气脱硫脱水工艺方法的选择涉及到天然气处理厂的稳定经济运行。本文对天然气脱硫脱水工艺进行了分析，在选择天然气脱硫脱水工艺时，应根据天然气的杂质成分及所要求的技术指标，还应充分考虑各工艺的优缺点、当地条件等因素，从技术、环境、投资、安全多方面综合分析。新兴的更加经济高效的天然气脱硫脱水技术还有待进一步深入研究。

[1] 叶姜瑜，沈秀红，王琳，等.Bio-SR工艺去除硫化氢气体的研究[J].环境工程学报，2012，（2）：584-593.

S e l e c t i o n o f T e c h n i c a l S c h e me f o r D e h y d r a t i o n a n d D e h y d r a t i o n o f N a t u r a l G a s

Liu Ai-feng

In today’s society，natural gas as a kind of clean energy plays a very important role in people’s life，which also led to the rapid development of the natural gas industry.Natural gas moisture desulfurization and dehydration process is an important part of the safe use of natural gas.This paper analyzes the process principle，advantages and disadvantages and selection basis of all kinds of natural gas moisture desulfurization and dewatering process，which has certain reference value for the employees of natural gas industry.

natural gas moisture；desulfurization dehydration；process principle

TE644

B

1003-6490（2017）08-0186-02

2017-6-3

石岚（1988—），女，内蒙古赤峰人，助理工程师，主要从事工艺操作工作。

收稿日期：2017-06-01

作者简介： 刘泽军（1963—），男，山东滨州人，高级工程师，主要研究方向为安全管理。

收稿日期：2017-06-02

作者简介： 刘爱锋（1987—），男，河北张家口人，助理工程师，主要从事天然气净化工作。