天然气脱硫技术论文.docVIP

摘　要　川渝地区天然气田多数为含硫甚至高含硫气田，有的还含有较多二氧化碳和有机硫，这些气田的开发需要解决与天然气净化相关的技术问题。中石油西南油气田公司天然气研究院在该技术领域的研究中，已在醇胺溶剂、物理化学溶剂、配方溶剂、液相氧化还原、干法等脱硫技术及硫磺回收技术方面取得了一系列成果，并在天然气净化中获得成功应用。目前围绕高含硫天然气开发问题,开展了多项天然气净化课题的研究。 关键词　天然气　净化　脱硫　硫磺回收 　随着国民经济的快速发展,能源消耗量呈现出“加速度”的趋势。预计到2020 年,我国天然气供需缺口将达到800 ×108 m3。川渝地区是我国天然气生产的重要基地，预计到年底,西南油气田公司天然气年产量就将超过97 ×108 m3 ，约占全国天然气总产量的27% ，它承担着川渝地区和“两湖”地区的安全平稳供气，在我国的能源安全中占有重要位置。虽然目前川渝地区天然气连续增长最快的时期，但仍然难以满足市场需求，今年缺口达到了8 ×108 m3。据已掌握的资料预测,即使2010年西南油气田分公司上产到150×108 m3 ，仍是一个供不应求的局面。川渝地区天然气田属含硫甚至高含硫气田， 90%以上天然气都含硫化氢，有的气井硫化氢高达17%以上，有的CO2 /H2 S比值达20%以上，有的还含高达500 mg/m3 的有机硫。近年西南油气田公司在川东北发现的渡口河、罗家寨、铁山坡、飞仙关等气田皆属特殊含硫气质气田，目前探明的这类天然气储量至少2 777. 5 ×108m3 ，它是川渝地区新增天然气的重要气田。还有部分边远、分散气井也需进行开发,以满足对天然气的需求。开发这些含硫气田,需对含硫天然气进行净化处理，使之达到GB17820 - 1999“天然气”标准规定的天然气的技术指标,才能成为商品气供用户使用。但由于不同气田的天然气中硫化氢、二氧化碳、有机硫含量不同，所采用的净化工艺也存在差异，由此要求开发适用于不同气质的经济合理的工艺技术。特别是高含硫天然气的净化问题，国内尚无成熟的技术可借鉴，它已成为天然气开发的瓶颈。因此天然气净化技术是天然气工业中的重要研究内容之一。中石油西南油气田公司天然气研究院(以下简称天研院)长期从事天然气净化技术领域的研究工作，在脱硫工艺、溶剂合成、分析测试、硫磺回收与尾气处理工艺及催化剂、基础研究等方面，具有良好的基础和优势，初步形成了一套天然气净化技术,并在生产中获得成功应用。近年来,为了适应川渝地区高含硫天然气净化需求,结合生产实际，开展了一系列相关课题的研究。本文简要介绍了天然气脱硫工艺、硫磺回收与尾气处理、催化剂研究等成果。 1　溶剂脱硫技术开发研究 溶剂脱硫技术包括物理溶剂、化学溶剂和物理化学溶剂等脱硫技术。醇胺法脱硫是天然气脱硫最常用的方法，早期胺法脱硫一般采用伯胺或仲胺，如单乙醇胺(MEA)或二乙醇胺(DEA) 。MEA、DEA 具有碱性强、与酸气反应迅速、价格较便宜等优点，但不足之处是装置腐蚀较严重，溶剂只能在较低浓度下使用,以及与酸气的反应热较大导致溶剂循环量大及能耗高。上世纪80年代以来,具有一定选吸能力的二异丙醇胺(D IPA) ，甲基二乙醇胺(MDEA)等脱硫工艺逐渐进入工业应用。由于MDEA 具有高使用浓度、高酸气负荷、低腐蚀性、抗降解能力强、高脱硫选择性、低能耗等优点，因此受到重视,它的推广应用是上世纪80年代天然气净化工业最显著的技术进步之一。但MDEA也存在有三个固有的弱点:其一是与伯、仲胺相比,其碱性较弱，在较低的吸收压力下净化气中H2 S含量不易达到20 mg/m3 的管输标准；其二是若CO2 /H2 S比值高，这时MDEA与CO2 的反应速率较低，净化气中CO2 含量不易达到≤3%的管输要求；其三是如果需要深度脱碳，仅采用MDEA不能达到要求。为了克服此类弱点，开发配方溶剂脱硫脱碳新工艺是近年来胺法脱硫的发展方向之一。 天研院先后开发了MEA、DEA、D IPA 等伯胺、仲胺及MDEA水溶液早期脱硫溶剂脱硫技术之后，又开发成功了选择性脱硫溶剂、脱硫脱碳溶剂、有机硫脱除溶剂等系列脱硫技术。目前针对川东北高含硫特殊气质研发的位阻胺脱硫技术、物理溶剂脱硫技术以及其 它新技术也正在进一步深入研究中。 1. 1　一乙醇胺溶剂脱硫技术 为了发展我国的气体净化工业,满足天然气脱硫的要求，天研院在国内率先进行了天然气胺法脱硫研