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络合铁脱硫法在冀东油田应用的可行性分析

2019-10-21黄文青苑潇

中国化工贸易·下旬刊 2019年9期
关键词:脱硫

黄文青 苑潇

摘 要:络合铁法脱硫工艺由于脱硫精度高、反应速度快且对环境污染小得到广泛应用。本文介绍了络合铁法脱硫机理。总结了络合铁法脱硫工艺研究及应用现状,分析了目前开发络合铁法脱硫技术还需解决的主要技术难题和该技术的应用前景。

关键词:脱硫;络合铁法;络合铁脱硫工艺;脱硫剂

0 引言

络合铁脱硫技术是以铁为催化剂进行氧化还原反应,从而使硫化氢转化为单质硫的方法。

络合铁脱硫工艺可以同时满足环保和生产的要求,适合小规模的脱硫处理,投资低,可将H2S直接转化为元素硫,无二次污染,脫硫液可再生循环使用,目前在塔河油田和胜利油田塔河油田已得到了很好的应用,有很好的应用前景。

1 脱硫机理

1.1 脱硫工艺调研

目前国内外的天然气脱硫方法非常多,总的来说可分为间歇法、化学吸收法、物理吸收法、联合吸收法(化学物理吸收法)、直接转化法[1](见表1)。因此,综合考虑各方面因素,推荐采用络合铁脱硫工艺。

1.2 络合铁脱硫机理

络合铁脱硫新技术是一种以铁为催化剂的湿式氧化还原法脱除气体中硫化物的方法,H2S的脱除率达99%以上[2]。

络合铁脱硫新技术以络合铁的碱性或中性水溶液为主体,溶液中含有由性能优良的脱硫剂、稳定剂等组成的吸收剂,具有吸收速度快、净化度高、硫磺易回收、络合剂性能稳定和副反应小等特点。

在络合铁溶液体系中,铁与络合剂结合在一起的。在脱硫过程中,气态H2S极易溶于水,在水中解离成H+和HS-,HS-被Fe3+L氧化成单质硫,Fe3+L被还原为Fe2+L,然后溶液与空气接触,Fe2+L又氧化成Fe3+L,再脱去硫,如此循环进行。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。

总反应:2H2S+O2→2S↓+2H2O

1.3 络合铁脱硫工艺流程

伴生气经分离器后,进入吸收塔下部与自上而下的络合铁脱硫液逆流接触吸收硫化氢,净化气分离器分离脱硫液后送压缩机进行二级压缩。络合铁脱硫液富液自吸收塔底部进入富液槽,经富液泵打入再生塔与鼓风机鼓人再生塔空气充分混合,在再生塔内氧化再生,再生后的贫液从再生塔上部溢流进入贫液槽,由贫液泵升压送入吸收塔循环吸收。再生塔内析出的元素硫悬浮在再生塔顶部的环形塔内,并溢流进入泡沫槽,再由硫泡沫泵送入硫泡沫槽,经离心机过滤,回收硫磺。

2 成本对比

采油五区隶属于冀东油田南堡油田作业区,于2008年6月成立,地处曹妃甸工业区西侧二港(下转第158页)

(上接第156页)池,占地面积约1800亩,主要生产区域为NP2-3平台。目前采油五区在集输过程中采用的是干式脱硫法,主要是利用羟基氧化铁与硫化氢发生化学反应,从而脱去天然气中的硫化氢。平均每半年需要更换一次滤料,平均每次更换滤料需要滤料成本60万元,人工费10万元。

因为滤料可以在再生塔内再生,所以不需要更换滤料,但需要重新购置设备和药剂如下:

①吸收塔,再生塔,共5万元;②贫液泵2个,共2.7万元;③气浮槽,贫液槽,圆形硫泡沫槽,共2万元;④络合铁溶剂,34500元/t;⑤络合铁降解抑制剂:亚硫酸氰钠,1500元/t;⑥真空带式过滤器,5.8万元;⑦循环水温控制系统,1.2万元;⑧收发球筒3个,共3.3万元;⑨立式闪蒸罐,2.3万元;⑩络合铁稳定剂:甲苯磺酸,8000元/t;?硫分散剂(消泡剂):癸醇,2万元/t。

初次运行共需花费55万元左右(人工费未计入),此外,在运行过程中循环泵每年用电约花费5万元,药剂损失每年约6万元,同时在脱硫装置中析出的单质硫还会以滤饼的形式被产出,可以进行售卖。

与现在脱硫装置相比既免去了更换脱硫塔滤料的麻烦,提高了安全系数,又节约了成本。

3 络合铁脱硫的应用效果

3.1 塔河油田应用效果

塔河油田二号天然气处理站采用胺法+络合铁工艺,脱除伴生气中的硫化氢。结合前期脱硫工艺,建成一套络合铁脱除H2S回收硫磺产品的再生气处理装置。在现场的运行试验取得了良好的效果,尾气H2S浓度均在20ppm以下,生产的副产品硫磺纯度在均在96%以上[5]。

3.2 络合铁脱硫在胜利油田河口的应用

2008年5月,渤南集气站脱硫试验工程正式运行,采用一种新型的脱硫技术“络合铁法”对含硫化氢最高的渤一区块来气进行脱硫试验。渤一来气量1-2万m/天,含硫量800~15000mg/m。络合铁脱硫试验装置于2008年5月20日投入运行,经过反复调试,运行正常,达到预期效果。连续几天对脱硫后的天然气硫化氢含硫进行检测,检测数据如表2。

综上所述,络合铁脱硫工艺具有工艺简单,投资少,效果好的特点,为今后含硫化氢天然气的脱硫处理开辟了新的途径。

参考文献:

[1]王开岳.络合铁法动力学与机理研究近况[J].石油与天然气化工,1995,24(3):178-184.

[2]徐宏建,张成芳,等.Fe011)-EDTA吸收H2S反应动力学的实验研究[J].高校化学工程学报,200l,15(6):532-537.

[3]王莉,赵伟荣,吴忠标.金属络合吸收剂在湿法脱硝中的应用[J].环境工程学报,2007,2(1):88-93.

[4]吴振中,曹作刚,李发永.络合铁法脱硫工艺进展研究[J].石化技术,2006,13(1):45-46.

[5]何云峰,何金龙,常宏岗,等.络合铁法氧化还原脱硫技术在我国的应用机遇田[J].石油与天然气化工,2008,37 (5):392-397.

作者简介:

黄文青(1993- ),助理工程师,2015年毕业于辽宁石油化工大学石油工程专业,现从事地质油藏研究工作。

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