关于高含硫天然气处理技术研究

曲大伟(杰瑞石油天然气工程有限公司，山东 烟台 264003)

关于高含硫天然气处理技术研究

曲大伟(杰瑞石油天然气工程有限公司，山东 烟台 264003)

天然气的使用推广程度越来越高，但是众所周知的是天然气中都含有不同程度的硫含量，特别是高含硫天然气燃烧后的尾气排放出大量的有毒气体，因此要采用适当的处理技术。笔者在本文中通过对高含硫天然气处理技术现状、问题所在，研究了高含硫天然气处理技术研发方向，以为后来的研究提供一定的参考依据。

高含硫天然气；脱硫；硫磺回收；处理技术

1 高含硫天然气处理技术现状

1.1 天然气脱硫技术现状

目前国际上主要对于高含硫天然气的脱离技术主要为脱硫溶剂法，比如DEA法、MDEA或MDEA法。例如，毗邻我国的俄罗斯阿斯特拉罕气田所出产的天然气其中硫化氢的含量达到了20.7%至22.5%之间，其主要就是采用DEA和MDEA混合溶剂法进行对高含硫天然气进行脱硫处理。另外天然气中的硫含量较高时，那么国际上通用的方法就是借助于物理溶剂法，如Selexol法以及Purisol法和Sulfinol法等等方法实现脱硫，比如说加拿大的Pine Rive工厂就采用了基于Sulfinol法的脱硫装置来处理高于10%含硫量的天然气。而当天然气中的有机硫含量偏高时，此时国际上的主要脱硫技术则是使用物理溶剂脱组合的方式进行脱硫，如可以采用DEA与MDEA混合胺和联合工艺去除有机硫，为了更好去除有机硫，在脱硫脱水中加入分子筛NaX和硅胶吸附剂，使处理后的天然气混合气体达到管道运输标准。

1.2 天然气硫磺回收技术现状

就目前而言高含硫天然气经过脱硫之后，其剩余的混合气体中的硫含量一般较低，对于实际回收硫磺装置而言，硫化氢的含量越高，则可以回收的硫磺也就越多，且燃烧后的排放尾气中的硫化污染物也就越少。一般来说，低含硫天然气脱后酸性气体之中的硫化氢比例超过一半以上，能够达到80%左右，三级克劳斯硫总硫回收率超过97%，而副产物有机硫含量不超过0.2%，再与常规水解技术相结合可将硫磺损失降低至可忽略的程度。对于高硫天然气脱硫后的酸性气体硫化氢含量一般低于50%，有些甚至低至40%，通过三阶段克劳斯硫回收装置总硫回收率降至96%，而副产物有机硫含量提高至0.5%，常规水解技术难以保护硫磺损失减少到足够的水平。此外，新开发的高含硫气田生产量一般较大，以年产量为1010m3，硫化氢含量为20%举例，年产量为1.0×108t，每当硫磺回收率提高百分之一，那么其就可以多回收106t的硫磺，效率与效益大大提高。当前，国内允许排放的污染物中的二氧化硫的浓度已经降低到了0.5g∕m3，以与国际要求接轨。但是，即便如此每年仍然会有超过5000吨的二氧化硫排放到空气中，这对于环境保护来说威胁很大。因此有必要对有效硫回收的新技术进行研究。

1.3 我国天然气脱硫技术存在的问题

现如今国内对含硫量高的天然气的研究，主要针对的就是硫化氢的处理技术的研究。但是如俄罗斯阿斯特拉罕气田硫化氢与二氧化碳含量都高于20%的天然气的脱硫处理技术，还没有足够成功的研究成果与实践经验。这是因为它们一旦超过20%，其所需要的循环脱硫过程中普通脱硫剂的物质的量很大。除此以外，由于其处理过程的复杂性，会在下游天然气处理中引入更多的杂质使得脱硫溶液会变质，而且就天然气中高含量的硫化氢与二氧化碳就能够使得其再次变质。因此，导致在脱硫过程中效率降低，且增加了腐蚀性，严重危及设备安全稳定运行。

2 高含硫天然气处理技术研究

2.1 高含硫天然气脱硫技术研发方向

脱硫法之一就是采用物理溶剂法，其利用不同溶剂如在甲烷等烃类溶剂对于硫化氢以及有机硫等溶解度的差异从而有效达到有效脱离。而且，根据实践研究可知，在酸性气体溶解于化学溶剂以及物理溶剂之中，其溶解热或者反应热不同，一般而言溶解于物理溶剂中的溶解热要小得多，换而言之，即需要更小更少的能量即可实现溶剂再生。另外，采用物理溶剂可以选择性去除硫化氢，对有机硫也具有很好的去除能力。目前，我国高含硫天然气使用物理溶剂处理技术还不完善，有必要高含硫天然气处理中加强实验研究。

脱硫法中一种非常重要的方法就是空间位阻胺物理溶剂法，其与MDEA+物理溶剂配合法适用于天然气的不同碳、硫含量和有机硫含量比例的脱硫处理。而且，在空间位阻胺以及MDEA这两种溶剂之中，酸性分体的平衡溶解度上不一样的，因此就要通过相对应的热力学以及动力学模型的软件来建设合适的模型，从而能进一步引导和指示如何进行对高含硫天然气脱硫装置的设计。

2.2 高含硫天然气硫磺回收技术研发方向

在传统硫回收技术中硫磺回收率已经为99.5%，与国际新标准硫回收率的99.93%相差很小，但是依然存在差距，这主要是由于难以进一步提高直接氧化过程中硫磺的转化率。只有通过改善催化剂在直接氧化还原阶段的应用，能够效率直接提升至高达95%以上，从而得以满足国际脱硫新标准。基于此可以说现如今硫磺回收处理技术中一个重要的研发方向就是提高氧化催化剂的作用效果。

而且，往往大量的有机硫也残留在高含硫类型的天然气之中，需要采用技术更加成熟的脱硫溶剂法进行有机硫的去除，比如近年来比较流行的以低温COS水解催化剂脱硫技术，可以有效的以水解法的方式将有机硫从天然气中去除，该技术目前还有很大的发展潜力，目前也是满足国际脱硫标准的最佳选择技术方案之一。

在总结实际应用经验的基础上，笔者分析了现有高含硫天然气处理技术现状，并针对高含硫天然气处理技术研发方向进行研究。而关于开发和完善高硫天然气处理技术、解决高硫天然气问题，是目前乃至未来天然气处理技术的重点，因此可以为以后的研究提供一定的参考依据。

[1]李奇,李伟,姬忠礼.高含硫天然气处理装置分析[J].化工进展,2014.

[2]倪钟利,熊勇,周军,蹇惠兰.高含硫天然气处理厂污水源头控制及处理方法[J].石油与天然气化工,2005,