天然氣超重力MDEA法脫硫因素探究

黃 斌，張 璐，郭 偉，豐生杰，王思琪

(1.東北石油大學 石油工程學院，黑龍江 大慶 163318； 2.大慶油田博士后科研工作站，黑龍江 大慶 163453)

天然氣與傳統(tǒng)化石燃料相比污染物排放量更低，與其他可再生能源相比有著更低的成本、更高的可靠性，且儲量較大、易于開采，在中國有廣泛的應用前景[1-3]。截至2018年，中國共有72個大型氣田[4]，總探明儲量1.676×1013m3。天然氣中普遍含有硫化氫(H2S)，硫化氫化學活性很大，會對生產(chǎn)設備以及管道產(chǎn)生嚴重的腐蝕，同時也會使催化劑中毒，降低天然氣處理效率[5]。天然氣脫硫一般采用化學吸收、物理吸附、分子篩、膜分離等方法[6-8]。傳統(tǒng)脫硫設施存在著投資高、設備體積大等缺點[9]，超重力脫硫技術(shù)一種能夠平價替代、有效提高脫硫效率的新方法。

超重力技術(shù)不僅可以極大地提升傳質(zhì)效率[10]，而且擁有占地面積小、投資低等特點。此項技術(shù)是20世紀70年代末由Ramshaw教授[11]提出，后被廣泛應用于汽提、萃取、精餾等化工分離過程中[12-15]。通過離心模擬超重力的環(huán)境，用以代替常規(guī)重力場。在超重力的作用下，分子擴散速率和相間傳遞過程相較于地球所處的常規(guī)重力場快得多[16]，相較于傳統(tǒng)的設備能夠提高1～3個數(shù)量級[17]，極大地強化了微觀混合和傳質(zhì)過程，加快了化學反應速率[18]。

1 超重力簡述

實現(xiàn)超重力的設備稱為旋轉(zhuǎn)填充床(Rotating Packed Bed，RPB)，它是通過旋轉(zhuǎn)環(huán)形填料元件產(chǎn)生離心加速度進而強化傳質(zhì)效率的設備，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 立式旋轉(zhuǎn)填充床Fig.1 Vertical rotary packed bed

氣體通過進口進入旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)部，在壓差的推動下從腔體進入填料，液體在進口處噴頭的作用下均勻散落在填料內(nèi)。……