含硫天然气脱硫脱水工艺技术方案研究

邹春妍(璧山县民生液化天然气有限公司 重庆 402764)

引言

21 世纪不仅是一个信息大爆炸的时代， 同时也是一个能源消耗的时代。 当前人类日常生活中所使用的能源绝大多数是不可再生能源，像是煤炭、石油和天然气。 根据有关的调查显示，国内含硫气田的天然气产量大概占全国60%左右， 而硫化物对于环境和人体都有一定程度的伤害。 因此，有必要对天然气中的硫化物进行过滤。 本文接下来将对含硫天然气的脱硫脱水工艺方案进行探讨。

一、含硫天然气综述

天然气是一种多成分组成的混合气体，主要包含各种烷烃、饱和水、杂质等。 但是刚从油气田提取出来的天然气一般都含有较高的硫，有机硫和各种硫化物是常见的杂质。 根据化学常识知道，在有水的情况下，硫化物中的H2S 会和铁构件发生一系列的反应，从而导致金属失去原本的特性，出现腐蚀的情况。 同时如果人体长期处于含有较高硫的环境中会与人体中的水分结合是人体形成酸性的环境，对人体的健康产生影响。 因为硫对于人体和环境都会产生很大的危害， 因此在用户接触到天然气前都需要将硫出去。 下面将对含硫天然常用的脱硫和脱水工艺方案进行论述。

二、脱硫工艺方案

含硫天然气的脱硫工艺主要包括化学反应类、物理分离类、生物法脱硫等，下面一一进行简单的介绍。

1、化学法脱硫

化学法脱硫主要包括分湿法和干法两大类。 其中湿法主要是指将含硫天然气与液体进行接触， 从而把气体中的硫化物转移到液体中。 湿法脱硫一般包括氨洗法、热碱法和液相催化氧化法。 其中氨洗法指的是将含硫天然气通入含有氨基的碱性水溶液中，利用氨基与酸化合物之间的中和反应，从而促使对天然气中硫化物的吸收。氨洗法对不同天然气组成有广泛的适应性。热碱法的原理和氨洗法差不多， 就是将含硫化氢气体与碱性液体进行充分的混合利用碱性中和硫化氢。 液相催化氧化法是指利用有机的催化剂将注入含硫天然气的溶液中的硫化氢转为硫磺，进而再通过一系列的化学反应使之转化为其氧化物的形式。这种方法适用于各种气体的脱硫， 克服了传统化学难吸收的缺点。

干法脱硫指的是用固体物质的固定床作为酸气组分的反应区。 固体脱硫法中，常用的脱硫剂有氧化铁（海绵铁）、活性炭、泡沸石和分子筛等，其中海绵铁法用的较多。 由于他们吸附硫容量较低，一般只用于含低至中等浓度H2S 或硫醇的气体，不适用于含酸气（H2S）较高的工况。

2、物理法脱硫

物理法脱硫包括物理溶剂法 （适用于天然气中酸气分压高且重烃含量低的工况）、分子筛法（适用于已脱除H2S 的天然气进一步脱除硫醇13X 和5A）、膜分离法（适用于高酸气浓度的天然气处理，可作为第一步脱硫脱碳措施，与胺法组合是一种好的安排）、低温分离法（系为CO2 驱油后的伴生气处理而开发的工艺）等。 其中膜分离法的原理是在薄膜的表皮层中，有很多毛细管孔，根据气体中不同成分的分子直径的不同进行筛选和分离。膜分离技术由于同时具备分离、浓缩、纯化和精制的功能，因而被广泛的应用于各行各业中。 物理法脱硫对于脱硫工艺有较高的要求，因此，在实际的脱硫中脱硫人员一定要有一定的经验，注意细节。

3、生物法脱硫

生物法脱硫指的是利用发酵液中的各种微生物， 像是脱硫杆菌、氧化硫硫杆菌等，在缺氧的环境中，将硫化氢转化为硫单质和硫酸。 生物脱硫法中，不同的微生物会将硫化氢转换为不同的物质。 生物法脱硫是一种可再生的脱硫方法，不会对环境造成影响，但是对所处的反应环境要求较高。

三、脱水工艺方案

从油气井所留出来的天然气一般都会携带一定量的水分。天然气中的水分与二氧化碳和硫化氢形成酸性环境， 会腐蚀金属设备。 同时过多的水分也会大大降低天然气管道的传输速率。因此，需要对从油井出来的天然气进行脱水处理。 常见的脱水技术有低温法、溶剂吸收法、固体吸附法、化学反应法和膜分离法等。 其中，低温脱水法对于环境的要求较高，需要在高压的环境下，利用高压天然气节流膨胀降温实现。 但是对于低压天然气使用这种方法就需要进行增压，从而增加了工业成本。 下面主要对溶剂吸收法和固体吸附法进行论述。

1、溶剂吸收法

溶剂吸收法是利用亲水的溶剂与天然气充分接触， 然后使天然气中的水分传递到溶剂中。 溶剂吸水法师目前最常用的一种吸水方法，常采用具有强亲水性的醇类物质作为吸水剂。 在天然气脱水中所采用的醇类一般包括二乙醇、二甘醇、三甘醇等。甘醇脱水过程一般是一个连续的过程。 对于含有较高硫化氢的天然气，需要在核心的吸收塔装置前部设置一个富液汽提塔，这个塔的作用是将所吸收出来的硫化氢重新返回到吸收塔， 将其与甲烷等输送到脱硫装置中进行脱硫处理。

2、固体吸附法

因为固体吸附法在占地小并且成本低、 效率高， 因而在化工、冶金、石油炼制等部门获得了广泛的应用。 在天然气加工中，脱水、脱硫过程都可以应用吸附法。 固体吸附法主要是利用多孔的固体，当水分与其表面接触时就会被吸附在固体的表面，在实际过程中主要包括物理吸附和化学吸附。 一般在低温环境下进行的是物理吸附，而在高温环境下进行的则是化学吸附。 天然气在进行脱水的时候需要采用固定的吸附塔， 同时为了保证吸水过程的连续性，吸水塔一般是并联的进行排列，而每个塔内部，三个功能交替的作用。

结束语

综上所述， 含硫天然气的脱硫脱水工艺是天然气处理厂的核心任务。 在对含硫天然气进行脱水脱硫时需要根据天然气的组成成分以及其技术指标， 通过比较工艺方法特点以及其具体的流程来确定技术方案。 一般以经济、效率为参考标准。

[1]诸林,天然气加工工程（第二版）》，北京：石油工业出版社，2008 年

[2]王兰芝，李桂明，天然气净化技术研究进展，天然气进化研究进展，2006 年

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