天然氣濕氣脫硫脫水工藝技術方案的選擇

劉愛鋒

（中國石化達州天然氣有限公司天然氣凈化廠，四川達州 635002）

天然氣濕氣脫硫脫水工藝技術方案的選擇

劉愛鋒

（中國石化達州天然氣有限公司天然氣凈化廠，四川達州 635002）

當今社會，天然氣作為一種清潔能源在人們的生活中發揮著十分重要的作用，這也帶動了天然氣工業的迅速發展。天然氣濕氣脫硫脫水工藝是保障天然氣安全使用的重要內容。本文分析了各類天然氣濕氣脫硫脫水工藝的工藝原理、優缺點及選擇依據，對天然氣行業從業人員有一定參考價值。

天然氣濕氣；脫硫；脫水；工藝原理

1 含硫天然氣概念及危害

天然氣是一種成分復雜的混合氣體，主要包含各類烷烴、飽和水、二氧化碳、硫化物以及其他一些雜質成分。油氣田中剛開采出的天然氣硫含量較高，主要以有機硫、各種硫化物的形式存在，當使用硫含量較高的天然氣時會產生以下兩方面危害：①長期使用后產生的硫化物會危及人體健康，產生的硫化物與人身體中的水分結合，形成酸性人體環境；②燃燒后的大量硫化物釋放到大氣中造成環境污染，久而久之會引發酸雨、加重溫室效應，對農作物、鋼結構、建筑物造成一定的危害。

2 脫硫工藝方案

脫硫方案主要有化學脫硫、物理脫硫及生物脫硫三種方法。

2.1 化學脫硫

化學脫硫即通過化學反應吸收原料氣中的硫化物，主要有干法脫硫和濕法脫硫兩大類。

干法脫硫即利用固體物質與天然氣中的硫化物進行反應，常見的干法脫硫有海綿鐵法、活性炭法、泡沸石法等，其中海綿鐵法應用較為廣泛，由于其脫硫能力有限，只用于含硫化物濃度較低或中等的天然氣脫硫過程中。

濕法脫硫即使原料天然氣與添加某類試劑的溶劑接觸進行化學反應，達到吸收硫化物的目的。主要的脫硫方法有：熱堿法、氨洗法、液相氧化法等方法。熱堿法與氨洗法類似，使原料天然氣與含有強堿弱酸鹽或氨基的水溶液進行化學反應，從而吸收硫化物。液相氧化法是利用有機催化劑使天然氣中的硫化物轉化為硫磺，之后再通過化學方法處理轉化為其氧化物的形式，吸收效果較好。

2.2 物理脫硫

物理脫硫的原理是利用硫化物的可溶性、凝固點、分子體積等物理性質將硫化物從天然氣中分離出來。常見的物理脫硫方法有：物理溶劑法、低溫分離法、膜分離法等。

物理溶劑法是使用對于硫化氫氣體溶解性較好的有機復合物例如多乙二醇二甲醚法、N甲基吡咯烷酮法、低溫甲醇法等方法，對硫化物進行吸收；膜分離法是根據天然氣中各組分分子直徑不同，利用薄膜表皮層中的毛細管孔對氣體分子進行篩選分離，其同時還具有濃縮、純化、精制的功能，進而在各行業中廣泛應用。

2.3 生物脫硫

生物脫硫原理是利用某些微生物自身的特點，可將天然氣中的硫化氫轉化為硫單質，之后再對其進行回收。應用脫硫桿菌、氧化硫硫桿菌等微生物，在良好的環境中，對天然氣中的硫化物進行催化反應，將不可溶于水的硫化物轉化為可溶于水的化合物。因其需要較高的技術水平，微生物穩定難度大，應用于工業方面還需進一步研究。

3 脫水工藝方案

含硫天然氣通常采用干氣輸送方式，即天然氣中的水含量應在允許安全范圍之內，其目的是避免在傳輸過程中形成天然氣水合物造成輸送管路堵塞或者水分與硫化物形成酸液，腐蝕輸送管道。主要的脫水工業有溶劑吸收法、吸附法、低溫分離法、膜分離法等。脫水工藝的膜分離法與脫硫工藝的膜分離法原理類似，利用膜的選擇透過性將天然氣中的水分分離出來。溶劑吸收法、吸附法、低溫分離法都是較為成熟的脫水工藝方案，其中分子篩作為吸附劑的吸附法應用最多。

3.1 溶劑吸收法

溶劑吸收法是利用溶液或溶劑對水蒸氣的良好吸收能力實現對天然氣中水分的分離。主要應用的脫水劑為三甘醇，考慮經濟性應實現脫水劑的循環利用。脫去水分后的天然氣水露點可低至-30℃，在天然氣輸送過程中效果較為理想，提高三甘醇濃度、增加循環量能夠更好地實現對天然氣中水分的吸收，但是存在三甘醇再生難度大、易被空氣氧化、系統較復雜等問題，因此適用于水露點要求不高的場合。

3.2 吸附法

吸附法是利用對水分吸附能力較強的干燥劑、吸附劑將天然氣中的水分進行分離，主要在填充干燥劑的干燥塔中進行。常見干燥劑、吸附劑為分子篩、活性氧化鋁、硅膠等，其特點是加工成型后吸附表面積大；只對天然氣中的水分進行吸收而幾乎不吸收其他成分；再生加熱時不會發生粉化變形或熱熔融現象。由于吸附法的價格低廉，消耗燃料少，經濟性從而被廣泛應用。

3.3 低溫分離法

低溫分離法是在壓力一定時，天然氣中的含水量與溫度成正比關系，降低溫度時，水分會從天然氣中凝析出來，在降溫過程中應同時注入甘醇或甲醇等水合物抑制劑，來防止在此過程中天然氣與水分結合形成天然氣的水合物堵塞管路。

4 結語

天然氣是一種高效、優質的化工原料和清潔能源，具有巨大資源潛力，天然氣脫硫脫水工藝方法的選擇涉及到天然氣處理廠的穩定經濟運行。本文對天然氣脫硫脫水工藝進行了分析，在選擇天然氣脫硫脫水工藝時，應根據天然氣的雜質成分及所要求的技術指標，還應充分考慮各工藝的優缺點、當地條件等因素，從技術、環境、投資、安全多方面綜合分析。新興的更加經濟高效的天然氣脫硫脫水技術還有待進一步深入研究。

[1] 葉姜瑜，沈秀紅，王琳，等.Bio-SR工藝去除硫化氫氣體的研究[J].環境工程學報，2012，（2）：584-593.

S e l e c t i o n o f T e c h n i c a l S c h e me f o r D e h y d r a t i o n a n d D e h y d r a t i o n o f N a t u r a l G a s

Liu Ai-feng

In today’s society，natural gas as a kind of clean energy plays a very important role in people’s life，which also led to the rapid development of the natural gas industry.Natural gas moisture desulfurization and dehydration process is an important part of the safe use of natural gas.This paper analyzes the process principle，advantages and disadvantages and selection basis of all kinds of natural gas moisture desulfurization and dewatering process，which has certain reference value for the employees of natural gas industry.

natural gas moisture；desulfurization dehydration；process principle

TE644

B

1003-6490（2017）08-0186-02

2017-6-3

石嵐（1988—），女，內蒙古赤峰人，助理工程師，主要從事工藝操作工作。

收稿日期：2017-06-01

作者簡介： 劉澤軍（1963—），男，山東濱州人，高級工程師，主要研究方向為安全管理。

收稿日期：2017-06-02

作者簡介： 劉愛鋒（1987—），男，河北張家口人，助理工程師，主要從事天然氣凈化工作。