高含硫氣田天然氣處理工藝研究

楊　攀，龔經(jīng)緯

高含硫氣田天然氣處理工藝研究

楊攀，龔經(jīng)緯

（四川省機(jī)械研究設(shè)計院，四川成都 610063）

我國具有豐富的天然氣資源，在已探明的天然氣氣田中，含硫天然氣氣田約占三分之一，高含硫天然氣處理工藝復(fù)雜，凈化難度大，是目前天然氣凈化和使用過程中亟需解決的重要課題。筆者主要對高含硫天然氣處理工藝進(jìn)行了詳細(xì)研究，以期為國內(nèi)同類型天然氣處理工藝提供參考依據(jù)。

高含硫；天然氣；處理；工藝；研究

高含硫氣田在我國已探明的天然氣資源中占有較大的比重，因此，高含硫天然氣的開采和處理工藝日趨重要。目前，國內(nèi)天然氣處理廠主要使用Sulfinol-M工藝脫除原料氣中的H2S和部分CO2，采用三甘醇（TEG）吸收法脫除濕凈化氣中的H2O，工程中采用二級常規(guī)克勞斯（Claus）工藝回收脫硫單元以及尾氣處理單元汽提酸氣中的H2S，并且在尾氣處理單元使用串級SCOT工藝來降低SO2排放量。本文研究內(nèi)容可為以后的高含硫氣田天然氣處理工藝提供借鑒。

1　高含硫天然氣凈化處理工藝流程

首先，高含硫天然氣進(jìn)入脫硫裝置，脫除其中的硫化氫和部分二氧化碳，濕凈化氣進(jìn)入脫水裝置進(jìn)行脫水處理；其次，酸氣自脫硫裝置出來后進(jìn)入硫磺回收裝置去除硫化氫；最后，硫磺回收尾氣送至尾氣處理裝置，從尾氣處理裝置吸收塔底出來的砜胺液作為半貧液從脫硫裝置的中部進(jìn)入吸收塔，經(jīng)尾氣處理裝置處理后的尾氣焚燒后經(jīng)煙囪排入大氣，尾氣處理裝置的酸性水送至酸水汽提設(shè)施，汽提出的酸氣返回硫磺回收裝置，經(jīng)汽提后的酸性水用作循環(huán)補充水。

2　脫硫處理工藝

脫硫工藝采用Sulfinol-M溶液對含硫天然氣進(jìn)行脫硫處理，脫除原料天然氣中的硫化氫和部分二氧化碳等酸性氣體。該工藝具有如下特點：①能夠有效降低溶液的表面張力；②Sulfinol比熱容較小，熱交換負(fù)荷很低；③Sulfinol在抑制烷醇胺分解的過程中，既可以凈化硫化氫和二氧化碳，還能脫出有機(jī)硫化物；④溶液循環(huán)量及蒸汽消耗小；⑤成本較高，設(shè)備腐蝕較小。

3　脫水處理工藝

TEG吸收法是目前國內(nèi)外采用的主要脫水方式，濕凈化氣經(jīng)過脫硫裝置脫除硫化氫和二氧化碳后進(jìn)行脫水處理。與傳統(tǒng)的乙二醇、二甘醇等醇類相比，TEG溶劑具有如下特點：①熱穩(wěn)定性較好，便于再生；②蒸汽壓力低，損失的能量小，能獲得更大的露點降。但其也存在一定的缺點：①再生過程中需要的能耗大，并且存在能量損失；②極易被污染，發(fā)生氧化反應(yīng)后，可生成腐蝕性的有機(jī)酸；③設(shè)備維護(hù)較為復(fù)雜，需要的場地空間大，投資和運行成本相對較高。TEG吸收法與固體吸附法分子篩吸收相比具有以下優(yōu)勢：后者的吸濕性要好于前者，但前者透析成本比后者低，適用于大流量的高壓天然氣，在同樣達(dá)到凈化標(biāo)準(zhǔn)的前提下，前者的投資和運營成本比后者低。

4　硫磺回收處理工藝

硫磺回收裝置采用二級常規(guī)克勞斯工藝回收脫硫單元以及尾氣處理單元汽提酸氣中的硫化氫。經(jīng)過上百年的發(fā)展，克勞斯硫磺回收工藝已經(jīng)趨于成熟。部分硫化氫在熱反應(yīng)段被燃燒成二氧化硫，剩下的硫化氫和二氧化硫在熱反應(yīng)段和催化反應(yīng)段反應(yīng)生成硫單質(zhì)。克勞斯反應(yīng)屬于可逆反應(yīng)，所以，硫化氫和二氧化硫不可能完全轉(zhuǎn)化，影響了總硫的回收。二級克勞斯的硫磺回收率最高可達(dá)96%。

5　尾氣處理工藝

由于原料氣含有較高的硫分，通常尾氣處理裝置采用串級SCOT 工藝處理硫磺回收裝置的尾氣。試驗證實，串級 SCOT工藝是目前世界上尾氣凈化程度最高的處理技術(shù)，能夠有效地減少二氧化硫的排放量，與其他的尾氣處理工藝相比，串級 SCOT 工藝具有投資和操作成本低，裝置占地面積小，凈化度和硫回收率高等特點。尾氣中含有的硫化物和硫元素能完全被還原成硫化氫，其中的水分經(jīng)過冷凝冷卻去除后，在低壓脫硫吸收塔被 MDEA 溶劑選擇性吸收，尾氣中含有的大部分硫化氫氣體經(jīng)焚燒后排放到大氣中。含硫酸水經(jīng)酸水汽提塔汽提后返回硫磺回收裝置回收硫磺。

6　結(jié)束語

綜上所述，在高含硫天然氣處理過程中，主要選用化學(xué)溶劑法 Sulfinol-M 工藝脫除天然氣中的硫化氫和二氧化碳，采用TEG吸收法進(jìn)行脫水，采用二級常規(guī)克勞斯工藝回收脫硫以及處理尾氣中的硫化氫，使用串級SCOT工藝處理硫磺回收裝置的尾氣，降低二氧化硫排放量，確保凈化后的天然氣符合國家要求。

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High Sour Gas Field Gas Processing Technology

Yang Pan，Gong Jing-wei

China has abundant natural gas resources，has proven natural gas field，the sour gas field about one-third，due to the high sulfur gas processing complex process，purification is difficult，is the natural gas purification and use needed to solve important issues.We mainly for high-sulfur natural gas treatment processes were studied in detail，in order to provide reference for the same type of gas treatment process.

high-sulfur；natural gas；processing；Technology；Research

TE868

B

1003-6490（2016）06-0082-01

2016-06-15

楊攀（1987—），男，四川邛崍人，助理工程師，主要從事天然氣處理、油氣集輸?shù)确矫婀ぷ鳌?/p>