高含硫天然氣凈化技術現狀及研究方向

彭景戴璐呂桂海張曉勇（.重慶天然氣凈化總廠，重慶4000；.阿姆河天然氣公司，北京 006；.撫順石化石油三廠，遼寧 008）

高含硫天然氣凈化技術現狀及研究方向

彭景1戴璐1呂桂海2張曉勇3（1.重慶天然氣凈化總廠，重慶401200；2.阿姆河天然氣公司，北京 102206；3.撫順石化石油三廠，遼寧 113008）

隨著社會經濟的不斷發展，天然氣作為一種清潔高效的能源在人們的日常生活中發揮著越來越重要的作用。在天然氣的開發和使用中，會因為一些雜質的存在而影響了天然氣的純度，從而降低了天然氣的燃燒率。天然氣中含有一定量的硫化氫（H2O）和二氧化碳（CO2），需要對其進行凈化才能提高天然氣的使用效果。

高含硫天然氣；凈化技術；現狀；發展方向

硫化氫和二氧化碳在燃燒后會產生大量的有害物質，對周圍的空氣和環境造成污染。因此，必須對含硫天然氣進行凈化處理，才能提高天然氣能源的清潔性，促進環保型和諧社會的發展。本文結合高含硫天然氣凈化技術的發展現狀，對存在的問題進行了簡單的分析，并進一步指明了天然氣凈化技術的發展方向。

1　高含硫天然氣凈化技術的發展現狀

1.1脫硫脫碳技術的發展

對于含有大量硫化氫和二氧化碳的“雙高”天然氣來說，進行脫硫和脫碳處理是最基本的凈化步驟。目前采用得較多的凈化技術是物理化學溶劑法。其中，常用的方法有DEA法、MDEA法，或是基于MDEA采用配方脫硫脫碳溶劑技術。對于含硫量較大，二氧化碳含量也比較高的天然氣，會采用Sulfinol法、Flex～sorb PS法來進行凈化。有時天然氣中有機硫的含量會特別多，在對處理后的天然氣中的總硫含量要求比較低的情況下，可以采用組合工藝的凈化處理方法。例如，在常規DEA和MDEA法的共同作用下，同時采用分子篩和硅膠吸附器進行脫硫醇和脫水處理，能夠達到深化脫硫的效果，使天然氣的純度得到有效的提高。

盡管經過了多年的發展，我國在高含硫天然氣的凈化技術和實踐經驗上已經得到了較大的提高。但是目前高含硫天然氣的凈化處理還存在很大的技術限制。例如，在處理硫化氫和二氧化碳含量都超過20%的“雙高”天然氣時，還存在著技術上的不足。如果采用普通的脫硫溶劑，不僅會產生循環量大、能耗高的問題，還難以達到對脫硫處理后天然氣純度的具體要求［1］。

1.2硫磺回收技術的現狀

硫磺回收是含硫天然氣凈化處理過程中一個重要的環節。因為硫化物質對周邊環境具有一定的威脅性，但是同時硫磺作為一種重要的工業原料，又能夠為相關產業的發展提供必要的原材料。因此，應該在天然氣處理的過程中提高硫磺回收技術，從而實現資源的最優化利用。一般來說，對高含硫天然氣進行脫硫處理之后，就會極大地降低其產生的酸氣中所含的硫化氫含量。如果硫磺回收裝置收集的酸氣中硫化氫含量越大，則回收效率越高，回收效果越明顯。同時還能夠有效控制硫副產物的含量，從而降低尾氣中二氧化硫的排放量，提高天然氣的環保性能。而對于含硫量并不是很多的天然氣，經過脫硫處理之后就會形成大量的酸氣，且酸氣中所含的硫化物質比例高達50%到80%。這樣一來，在先進的硫磺回收裝置的設備基礎上，就可能實現高達98%的硫磺回收率。配合水解技術對副產物中的有機硫含量進行高效的提取，則能夠進一步提高總硫回收率。

但是，一般的水解技術在對含硫量極高的天然氣進行處理時，就會顯得有些力不從心。硫磺回收的大致比例也會有很大程度的下降。最終硫磺回收裝置的總硫回收率往往無法達到天然氣凈化行業新標準的相關規定，天然氣質量也就得不到有效的保證。

2　高含硫天然氣凈化技術的研究方向

2.1脫硫脫碳技術的發展方向

根據脫硫脫碳的技術要求，技術人員應該朝著開發穩定的技術、高效的技術的方向做出努力。在物理溶劑法方面，凈化高酸性天然氣的技術還有待開發。考慮到物理溶劑法的工作原理是利用天然氣中硫化物雜質和甲烷等物質在溶劑中的溶解度存在著巨大的差異，以此來對天然氣實現凈化和分離的，而酸氣在物理溶劑中的溶解熱又遠遠低于其他化學溶劑的反應熱，因此該凈化法應該從有機硫的脫除技術方面進行深入的探究。才能充分發揮該方法具有的既能夠進行脫硫脫碳，又能夠選擇性的脫除硫化氫的技術優勢。

從空間位阻胺～物理溶劑法來看，有些天然氣中硫化氫、二氧化碳、有機硫的含量比例不一，各自的再生能力、腐蝕情況、抗發泡性能也有很大的不同，則可以使用位阻胺法、位阻胺與MDEA聯合法，或是將這兩種技術與物理溶劑法進行結合的方法。除此之外，還要注意酸性氣體在MDEA溶劑中的平衡溶解度與其在空間位阻胺物理溶劑中的溶解度有所不同，因此需要建立起相應的吸收動力學模型以及熱力學模型。通過對模型的軟件化處理，進一步提高天然氣凈化裝置的技術水平和使用性能［2］。

2.2硫磺回收技術的發展方向

根據國家頒布的天然氣凈化行業新標準的規定，要求脫硫天然氣的總硫回收率達到99.83%。就目前的硫磺回收技術來說，在使用還原～直接氧化型EU～RO～Claus技術的前提下，已經能夠達到99.4%的總硫回收率。也就是說，只要能夠有效提高在直接氧化階段中的硫轉化率，則能夠達到新標準的硫磺回收要求。而通過優化催化劑的使用效果，能夠切實提高該工藝過程中的硫轉化率。因此，技術人員必須對硫化氫的氧化催化劑進行詳細的研究，以達到提高硫磺回收技術的目的。

3　結語

綜上所述，天然氣能源在促進社會經濟的發展方面起著十分重要的作用。而高含硫天然氣中硫化氫和二氧化碳等物質的存在會降低天然氣的使用效率，造成大量的資源浪費。因此，相關技術人員應該遵循國家頒布的天然氣凈化行業的標準，結合實際對高含硫天然氣的凈化技術進行深入的研究，以切實降低使用天然氣對自然環境造成的傷害。

［1］陳昌介，何金龍，溫崇榮.高含硫天然氣凈化技術現狀及研究方向［J］.天然氣工業，2013，33（1）.

［2］余婭妮，何軼群，余春娟.高含硫天然氣凈化技術現狀及研究方向［J］.化工管理，2014，（36）.