高含硫天然气脱硫脱碳技术研究分析

马仔军

摘 要：我国高含硫天然气的产量较高，为了使这些天然气达到商品天然气的品质要求，必须要对其进行脱硫脱碳处理。基于此，本文说明了醇胺法、配方醇胺溶液法、活化MDEA法、空间位阻胺法、砜胺法、膜分离法这些高含硫天然气脱硫脱碳的主要技术，阐述了高含硫天然气脱硫脱碳技术的优化策略。

关键词：高含硫天然气;脱硫脱碳;净化处理

在我国，多数大型天然气田均属于高含硫气田。目前，高含硫天然气的产量在我国天然气总产量中的30%。为了确保开采出的高含硫天然气符合我国对于商品天然气的质量要求，必须要对其进行脱硫脱碳的净化处理。所以，必须要应用以及不断开发出先进的、安全的、可靠的高含硫天然气脱硫脱碳技术。本文结合笔者的工作经验，对高含硫的净化技术进行探讨，为相关工作人员提供参考。

1 高含硫天然气脱硫脱碳的主要技术

1.1 醇胺法

醇胺法是现阶段国内外进行高含硫天然气净化处理中最常使用的技术，能够对高含硫天然气中的H2S进行吸收。一般情况下，在使用醇胺法对高含硫天然气进行净化时，会使用常规的醇胺溶剂，包括DEA（二乙醇胺）、MEA（一乙醇胺）和DGA（二甘醇胺）;也可以使用选择性醇胺溶剂，包括DIPA（二异丙醇胺）、MDEA（甲基二乙醇胺）。相比于选择醇胺溶剂，常规醇胺溶剂不仅能够对高含硫天然气中的H2S进行净化，还能够对其中的CO2进行净化处理。但是，由于其没有选择性，容易发生降解，且会对设备产生腐蚀，所以普遍使用MDEA（甲基二乙醇胺）对高含硫天然气进行净化处理。

1.2 配方醇胺溶液法

MDEA（甲基二乙醇胺）是一种较好的脱硫醇胺溶剂，但是在高含硫天然气中的H2S或CO2含量较高的情况下，其净化效果难以达到商品气的要求标准。针对这样的问题，俄罗斯的相关工作人员对醇胺溶剂进行了调整与优化，使用了DEA（二乙醇胺）+MDEA（甲基二乙醇胺）溶剂对高含硫天然气进行了净化处理。利用这样的配方醇胺溶液，能够有效的对高含硫天然气中的H2S和CO2进行净化。经过检测，利用配方醇胺溶液对高含硫天然气进行脱硫脱碳处理后，其产物中几乎不含CO2。

1.3 活化MDEA法

活化MDEA法的使用能够有效脱除高含硫天然气中的CO2，其基本原理如下：在MDEA（甲基二乙醇胺）溶液中添加活化剂，例如丁基醇胺、DEA（二乙醇胺）、甲基咪哇、咪唑等等，能够提升CO2在MDEA溶液中的溶解度，加速MDEA与的CO2反应，达到对高含硫天然气中的CO2进行脱除的效果。活化MDEA对高含硫天然气中的CO2进行吸收属于物理化学吸收，所以其腐蚀性较低，再生能耗也相对较低。

1.4 空间位阻胺法

利用空间位阻胺法进行高含硫天然气的净化处理主要是利用氨基上的氢原子被体积更大的碳链基团化合物取代后形成的胺类，使位胺难以与CO2发生反应，实现对高含硫天然气中的H2S进行净化的效果。相比于MDEA溶剂，使用空间位阻胺進行高含硫天然气的净化处理有着更加稳定的效果，且对设备没有腐蚀。

1.5 砜胺法

在砜胺法中，由于使用了化学溶剂DIPA（二异丙醇胺）或MDEA（甲基二乙醇胺），以及物理溶剂环丁砜，所以有着化学吸收以及物理吸收的双重优势[1]。在利用砜胺法对高含硫天然气进行脱硫脱碳处理时，其基本工艺流程与MDEA法的工艺流程基本相同。相比于醇胺法，砜胺法的酸气负荷更高、溶剂的损失量较小、脱硫的性能更好，且对于设备的腐蚀程度更低，难以变质及发泡。

1.6 膜分离法

利用膜分离器，能够完成对高含硫天然气的净化处理。膜分离法的主要原理如下：天然气的不同成分在膜两侧的分压的驱动下，水与CO2能够通过渗透膜，而烃类气体则会被分离出来。利用膜分离法，主要能够完成高含硫天然气的脱碳处理，可以通过增加膜分离的级数，提升对烃类气体的回收率。

2 高含硫天然气脱硫脱碳技术的优化

第一，膜接触器分离技术。该技术对膜分离法的优化，利用膜分离法与化学吸收法的结合，提升对高含硫天然气的净化效果。使用疏水性聚丙烯中空纤维膜、MDEA溶剂以及混合胺液，能够提升膜与CO2的接触面积，减少操作中的鼓泡、满溢、夹带的问题。第二，MAED法脱硫工艺的优化[2]。在MAED法中富液与贫液换热后，使得一部分的富液回到再生塔汽提段中，转变成贫液后与富液进行换热。这部分贫液经过贫液泵以及冷却器，最终到吸收塔的上部精吸段中，而另一部分富液会进入再生塔的常解段，变成半贫液，进入吸收塔的主吸段。这样的方式能够充分的利用余热，使得系统的能耗降低，提升再生塔的空间利用率。

3 总结

综上所述，我国高含硫天然气脱硫脱碳技术发展至今已经较为成熟，目前较长使用的高含硫天然气脱硫脱碳技术有醇胺法、配方醇胺溶液法、活化MDEA法、空间位阻胺法、砜胺法、膜分离法。对于这些技术中存在的问题也进行了解决，形成了膜接触器分离技术以及MAED法脱硫工艺的优化，提升了高含硫天然气的净化效果，降低了损耗。

参考文献：

[1]何玲.高含硫天然气脱硫脱碳技术研究进展[J].化学工程师，2018，32（04）：62-66+61.

[2]彭景，戴璐，吕桂海，张晓勇.高含硫天然气净化技术现状及研究方向[J].化工管理，2016（12）：134.