絡合鐵脫硫工藝尾氣處理研究

蘭雪誠(中石化西南油氣分公司油氣銷售運行處618000)

盧克超(中石化西南油氣分公司元壩氣田天然氣凈化廠628415)

隨著高含硫油氣田不斷出現,硫化氫尾氣污染治理是含硫氣田要解決的問題,因硫化氫尾氣氣體分子擴散快,飄散距離遠,惡臭味重,附著力強,在大氣中很難被分解,含硫氣田生產時排放出的尾氣,會對周圍的環境造成十分惡劣的影響，為達到環保、安全生產，就絡合鐵脫硫工藝尾氣處理情況介紹如下。

一、絡合鐵脫硫工藝介紹

絡合鐵脫硫工藝是一種以鐵為催化劑的濕式氧化還原脫除硫化物的方法，他的特點是直接將H2S轉化成元素S，H2S的脫除率達99%以上，脫硫效果明顯。它適于H2S濃度較低或H2S濃度較高但氣體流量不大的場合。在硫產量<20t d時,該工藝的設備投資和操作費用具有明顯優勢,更重要的優點是該工藝在脫除硫化物過程中,幾乎不受氣源中CO2含量的影響而能達到非常高的凈化度。

絡合鐵工藝以絡合鐵的堿性水溶液為主體，溶液中含有性能優良的脫硫劑、穩定劑、硫磺改性劑、鐵鹽等組成的吸收劑，具有吸收速度快、凈化度高、硫磺易回收、絡合劑性能穩定和副反應小等特點。

絡合鐵脫硫法采用堿的水溶液吸收硫化物，H2S氣體與堿發生反應生成HS—，通過高價態Fe離子還原成低價態Fe離子，將HS—轉化成硫磺。在再生過程中，低價態的絡合鐵溶液與空氣接觸氧化成高價絡合鐵溶液，恢復氧化性能，溶液循環吸收硫化氫氣體。其主要反應如下：

1.堿性水溶液吸收H2S、CO2：

2.析硫過程：

3.再生反應：

絡合鐵脫硫工藝流程：

井口天然氣經加熱、節流、降壓進入絡合鐵脫硫裝置，分液后，含硫天然氣被絡合鐵脫硫液自吸入預吸收塔上部，在噴射器內氣、液兩相混合，并不斷更新、增大接觸面積，氣、液兩相進入預吸收塔下部分離段，氣相分離液滴后，進入一級吸收塔，經絡合鐵脫硫液鼓泡吸收后，天然氣進入二、三級填料吸收塔脫除H2S，合格的凈化氣外輸。

絡合鐵脫硫富液自預吸收塔、一、二、三級吸收塔底部進入閃蒸罐，閃蒸后的氣體放空，閃蒸后的富液進入再生槽上部與自吸進入的空氣氧化再生，再生后的貧液從再生槽上部溢流進入分離槽，由貧液泵升壓打入吸收塔循環吸收。

再生槽內析出的單質硫懸浮于再生槽頂部，并溢流進入硫泡沫槽，在由硫泡沫泵加壓打入真空轉鼓式硫磺過濾機，清夜返回脫硫循環系統，經過濾機過濾后，硫膏外運。

二、可能產生尾氣的原因

絡合鐵脫硫后尾氣中含有大量的有機硫，且主要成分為甲硫醇，其主要原因一是天然氣中本身含有甲硫醇，二是由烯烴和硫化氫作用后分離而得。甲硫醇又名硫氫甲烷分子式為CH4S，是最常見的一種醇類惡臭物質，常溫下為無色有惡腥氣味的氣體，熔點為-123.1℃，沸點為7.6℃不溶于水，溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。易燃易爆，爆炸極限為3.9%-21.8%。當氣體溢出時，人會再聞后有輕重不同程度的短期不適感，且部分人接觸后會產生頭暈、惡心、皮膚過敏及眼睛不適等癥狀。

三、尾氣處理方法的探討

甲硫醇的處理方法有燃燒法、氧化法、吸收法、中和法、吸附法、生物法等方法。

1.惡臭氣味處理的方法及特點

處理方法燃燒法定義惡臭物質多為可燃成分，燃燒后分解為無害的水和CO2等無機物質臭氧氧化法吸收法適用高、中濃度惡臭氣體的處理特點分解率高，可達99%但燃料費用高，產生NOX、SO2等二次污染物處理效率高，但設備要求高，臭氧需要安全設施。在水中加入一種或幾種藥劑，針對性的去除某些臭氣成分，堿液對H2S、脂肪酸類有效。利用臭氧的強氧化性將臭氣成分氧化去除利用惡臭物質溶于水或與其它化學物質發生氧化、中和、絡合、成鹽反應，生成無味分子利用多孔性固體吸附劑(活性炭、硅膠、沸石等)處理氣態污染物，使其中的一種或幾種組分，在固體吸附劑表面，在分子引力或化學鍵力的作用下，被吸附在固體表面，從而達到分離的目的。適用范圍適用于高濃度，小氣量的可燃性惡臭物質的處理適用中、低濃度惡臭氣體的處理吸附法適用低濃度，高凈化要求的惡臭氣體處理對醇類、脂肪酸類效果明顯，且負荷變化小，管理方便

中和法生物法冷凝法使用中和脫臭劑減弱惡臭感官強度的方法利用能夠轉化或者降解惡臭物質的特殊微生物的高效吸附、吸收和降解作用對含硫、含氨等惡臭氣體進行凈化。在氣液兩相共存的體系中，蒸氣態物質由于凝結變為液態物質，液態物質由于蒸發變為氣態物質適用于需立即、暫時的消除低濃度惡臭氣體的場合適用于可生物降解的水溶性惡臭物質的去除適用于有機性氣體可快速消除惡臭的影響，靈活性大，但惡臭物質并沒有被去除，且需投加中和劑去除效率高，無二次污染；運行穩定，耐沖擊負荷；維修維護量少；能耗小、運行費用低對個別有機氣體去除效較高。設備和運行費用高，溫度控制復雜，一般用于處理高濃度小氣量的有機廢氣、不適合用于臭味控制。

2.絡合鐵脫硫工藝尾氣處理的實施和結果

絡合鐵脫硫工藝采用吸附法處理尾氣用活性炭吸附，通氧氣轉換成單體硫和水。

采用密閉抽取、活性炭吸附后排放的處理方案：

主要工藝流程：散發氣源裝置——管道——風機入口分離器——離心風機——活性炭吸附塔——放空管。

絡合鐵脫硫工藝尾氣處理前后甲硫醇等有機物對比：

備注：數據來自中國合格評定國家認可委員會(CNAS)認可的檢測機構。

絡合鐵脫硫工藝尾氣經過吸附法處理后甲硫醇的排放符合我國大氣污染惡臭污染物的排放標準(GB14554-93)的規定，在二類環境中小于0.007mg/m3。

結論

硫化氫尾氣處理的方法多為回收類方法，對于量小、濃度低的尾氣一般采用吸附法處理。在我國相繼發現高含硫氣田的背景下,絡合鐵脫硫技術的日益成熟，廣泛運用后，其尾氣的處理技術將是日后研究的一個重要方向。