高含硫天然气净化技术现状及研究方向

高含H₂S和CO₂的“双高”天然气净化技术面临天然气气质和尾气排放标准的双重挑战,脱除有机硫,减缓溶剂变质。进一步提高硫磺回收装置总硫回收率是“双高”天然气净化技术面临的主要问题。在回顾国内外高含硫天然气脱硫脱碳和硫磺回收技术现状的基础上,分析了现有高含硫天然气净化技术存在的问题,即硫、碳含量“双高”天然气净化脱硫溶剂循环量大、装置能耗高、脱硫溶液易变质、新标准下硫磺回收尾气排放难以达标和硫磺回收装置效率难以提升等,进而提出了物理溶剂脱硫脱碳技术、天然气脱硫脱碳溶剂变质与复活技术、高效H₂S直接氧化工艺技术和天然气中COS水解技术等新的研发方向,以期形成适用于“双高”天然气净化的系列配套技术,助推我国高含硫天然气的高效开发。     

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国内已开发掌握了多种天然气脱硫工艺,基本上满足了当前气田开发的需要。然而,就已经出现及可能出现的气源而言,拓宽天然气脱硫工艺的适应性是必要的。现需考虑的主要有四个方面:高碳硫比天然气,特高酸气含量天然气,潜硫量不大而酸气又不能灼烧排空的天然气及解决对撬装脱硫装置的适应性。讨论了拓宽天然气脱硫工艺对上述四个方面适应性的若干现实及可能的途径。     

天然气净化工艺的国内外现状及开发动向

本文简要评述了８０年代后期以来国内外天然气净化工艺，天然气脱硫工艺发展的主要特点，包括胺法脱硫、三甘醇法脱水、克劳斯法制硫及尾气处理工艺。进入９０年代，对于高酸气浓度的天然气、高碳硫比天然气，目前已掌握的净化工艺已难以适应，提出天然气净化工艺仍需要拓宽、发展     

MDEA/DEA脱硫脱碳混合溶液在长庆气区的应用

随着长庆气区靖边等气田的不断开发,其天然气气质发生了较大变化,其中H2S含量上升到1 000 mg/m3,CO2体积分数上升到4.5%～6.0%,原天然气净化工艺采用的单一MDEA溶液已不能满足天然气脱硫脱碳需要。为此,开展了不同体积比MDEA/DEA混合醇胺溶液脱硫脱碳试验。试验结果显示：在相同的试验条件下,溶液中总胺为40%（质量分数）,DEA与MDEA体积比为1∶6配比制成的混合溶液其H2S和CO2负荷最高,溶液的脱硫脱碳性能最好。继而在4套生产装置进行了推广应用。结论表明：应用MDEA/DEA混合溶液对低含硫、高含碳的天然气进行净化处理,溶液酸气负荷较高,脱硫、脱碳性能较好,腐蚀性小,天然气净化装置运行平稳,节能效果好,经济适用。     

TYTS-2000脱硫剂用于天然气脱硫可行性探讨

TYTS-2000脱硫剂是一种新型高效脱硫脱碳溶剂，主要成分是聚乙二醇二甲醚。通过简要介绍TYTS-2000脱硫溶剂性能、脱硫脱碳机理及脱硫脱碳工艺特点，详细介绍国外用聚乙二醇二甲醚为溶剂的Selexol法天然气脱硫脱碳装置，国内用TYTS-2000脱硫溶剂在化肥厂合成气脱硫脱碳装置的应用情况，分析使用过程中影响脱硫率的因素及改进方法，认为TYTS-2000脱硫溶剂用于国内天然气、炼厂气等脱硫脱碳是可行的。     

天然气净化工艺设计要点及优化

胺法至今仍是国内外应用最广泛的酸性天然气脱硫脱碳工艺方法,国内已有超过五十年的使用经验。脱硫脱碳装置在生产中出现不同程度的拦液现象,导致脱硫脱碳装置处理能力严重下降;天然气净化度不合格,溶液发泡引起雾沫夹带,导致大量胺溶液随气流带走,造成溶液损耗急剧增加及严重的经济损失。在总结过去几十年天然气净化工艺设计和生产操作经验的基础上,提出了天然气净化工艺设计要点,重点为脱硫脱碳装置工艺流程设计和关键设备选型;阐述了脱硫脱碳装置的原料气分离系统、胺液再生系统、胺液过滤及惰气保护、胺液和酸气冷却、贫胺液增压及循环泵等方面应重点注意的问题和工艺设计方案的优化;分析了净化工艺流程中的塔、容器、冷换设备、泵类等关键设备的设计要点。     

MDEA法在垫江分厂脱硫装置上的使用效果评述

本文总结了川东天然气净化总厂垫江分厂脱硫装置由矾-胺法改为MDEA法运行一年来的生产情况。实践说明,对于处理低含硫、高碳硫比天然气,MDEA法净化效果稳定,选择脱硫性能良好,经济效益明显,是一种适于推广的方法。     

天然气脱硫工艺的自动控制

为满足管输或达到商品气质量要求,需对天然气中含有的H2S、CO2和有机硫化合物等酸性气体进行脱除,对大、中型脱硫(碳)装置而言,一般优先考虑采用醇胺法脱硫。采用醇胺法脱硫工艺流程的主要设备有脱硫吸收塔、再生塔,根据工艺介质条件、工艺设备(脱硫吸收塔、再生塔)的结构特性并考虑工艺设备安全,设置满足相应工况的自控设备,采用串级调节、分程控制以及超限报警联锁等多种自动控制方案,实现最佳脱硫效果,保护人员及工艺设备的安全。     

醇胺法脱硫脱碳技术研究进展

天然气脱硫脱碳技术在天然气净化工艺中占有举足轻重的地位。常用的脱硫脱碳方法主要包含物理溶剂法、化学溶剂法、化学物理溶剂法、膜分离法等。其中胺法脱硫尤其是基于醇胺的化学溶剂法及物理化学溶剂法是目前天然气处理、深度预处理中广泛使用的方法。论述了基于醇胺溶液的化学法及化学物理溶剂法在脱硫脱碳领域的发展状况,重点介绍了复合醇胺法中基于醇胺尤其是MDEA的配方溶液的大致组成、使用范围及优缺点。基于醇胺尤其是MDEA的配方溶液可针对不同的工况并与适当的工艺流程相匹配,最大限度地提高硫脱除率,不但用于脱除原料天然气中的含硫组分,而且广泛应用于硫黄回收单元之前的酸气提浓及后续的尾气处理。因此,基于醇胺尤其是MDEA的配方溶剂技术仍然是目前脱硫脱碳方法的主导技术。     

某高含二氧化碳天然气脱碳溶剂试验研究

结合目前天然气勘探发展现状,简述天然气脱硫脱碳工艺的发展历程,特别提出活化甲基二乙醇胺(MDEA)法在脱硫脱碳工艺中使用的广泛性,并通过活化MDEA溶剂与普通MDEA溶剂进行中试对比试验研究,认为筛选的活化MDEA溶液在各种条件下对CO2的吸收性能高于MDEA水溶液。所得结果可为高含CO2天然气脱碳工艺设计提供参考。     

TYTS-2000脱硫剂用于天然气脱硫可行性的探讨

TYTS-2000脱硫剂是一种新型高效脱硫脱碳溶剂，主要成分是聚乙二醇二甲醚。在国外已广泛用于天然气、炼厂气、燃料气、合成气等工艺气体中H2S、CO2、COS、硫醇、硫醚等有害成分的脱除。在国内应用于化肥厂合成气的脱硫脱碳，也有十来年的历史了，将TYTS-2000应用于炼厂气的脱硫脱碳，正在进行大型的工业化试验。但将TYTS-2000用于天然气的脱硫脱碳，尚无先例。分析认为，将TYTS-2000用于国内天然气、炼厂气等的脱硫脱碳是可行的。     

再论长庆气田含硫天然气脱硫工艺技术

针对长庆气田含硫天然气CO2含量高、H2S含量低、碳硫比高的特点,提出应用MDEA专利配方溶液法或选用活化MDEA法脱硫、脱碳。此外,还对脱硫装置的原料气进塔温度、吸收塔内温度检测、循环溶液串联加压、汽提塔筒体材质等提出了建议。     

松南气田脱碳溶液的净化和再生技术

水溶性烷基醇胺在工业上用于轻烃脱除CO2和H2S等酸性组份,在连续使用过程中不可避免的产生热稳盐、固体悬浮物等杂质。这些杂质的产生和积累会导致醇胺溶液损耗增大、设备腐蚀速度加快、吸收塔和再生塔物料发泡、装置脱碳脱硫能力降低等问题。为此,在分析了松南气田天然气脱碳装置运行工况的基础上,结合醇胺溶液中各类杂质的来源及影响,提出了天然气脱碳溶液的净化和再生技术:离子交换、过滤、减压闪蒸、活性炭吸附。这些措施的应用,有效的改善了醇胺溶液质量,显著的提高了装置脱碳能力。     

TYTS-2000脱硫剂在合成气脱硫脱碳中的应用

TYTS-2000脱硫剂是一种新型高效脱硫脱碳溶剂,主要成分是聚乙二醇二甲醚,在国外已广泛用于天然气、炼厂气、燃料气、合成气等工艺气体中H2S、CO2、COS、硫醇、硫醚等有害成分的脱除。在国内应用于化肥厂合成气的脱硫脱碳,也有多年历史。将TYTS-2000应用于炼厂气的脱硫脱碳,正在进行大型的工业化试验;但将TYTS-2000用于天然气的脱硫脱碳,尚无先例。     

小型天然气脱硫装置的应用

针对偏远天然气站场及周边无法直接使用含硫天然气,常采用的脱硫厂集中净化后再铺设管道送回的方式,费用昂贵,为此设计一种小型天然气就地脱硫装置,可以高效低成本地解决此难题。装置按照三级结构进行设计:第一级为脱水器,分离出含硫天然气中多余水分;第二级为脱硫装置,采用氧化铁脱硫剂,不仅硫容大且可以利用空气再生;第三级为纤维膜脱碳器,排除燃气中过量的二氧化碳;最终使其达到民用天然气标准。经试运行证明,该装置可根据不同使用情况直接调节脱硫剂运行量,可直接目视脱硫剂状态,结构简单便于拆装,能很好地满足偏远天然气井站、集气站场及周边等对天然气净化的需求。     

MDEA脱碳装置模拟与优化

CO2脱除是天然气预处理等工业过程的重要工序之一,在天然气终端处理厂,特别是海上气田陆上终端,受气田开采周期及产量波动影响,装置通常分期建设,往往导致脱碳单元设计工况与实际工况偏差较大。针对实际工况合理选择操作参数对装置稳定运行、节能降耗及提高经济效益有重要意义。应用Aspen HYSYS软件对某天然气陆上终端一套采用MDEA工艺的脱碳装置进行了模拟及优化。对闪蒸塔压力、贫液及半贫液循环量配比等参数进行工况研究的结果表明:对于该装置,闪蒸塔压力由680 k Pa调整为830 k Pa,即富液压降为2 250 k Pa时,回收闪蒸气生产脱碳气,可以解决吸收塔底富液闪蒸气放空的问题;同时,贫液循环量由120 m3/h调整为100 m3/h,半贫液循环量调整为470 m3/h时能够有效降低脱碳工序能耗,增加脱碳气产量。研究结果对现场生产实现降本增效具有参考作用,闪蒸气回收方案在同类型装置中具有一定的推广性。     

TYTS-2000用于天然气脱碳可行性探讨

TYTS-2000是一种新型高效脱硫脱碳溶剂，主要成分是聚乙二醇二甲醚。国外已广泛用于天然气、合成气、城市煤气等工艺气体脱除H2S、CO2、COS、硫醇、硫醚等有害成分。国内用于大、中、小型化肥厂合成气的脱硫脱碳，已有十余年的历史了。分析认为，将TYTS-2000用于天然气的脱硫脱碳是可行的，这篇文章是“TYTS-2000用于天然气脱硫可行性探讨”一文的姐妹篇，但重点探讨用于脱除天然气中的二氧化碳。     

高含硫天然气净化新工艺技术在普光气田的应用

普光气田的天然气具有高含H₂S和含CO^₂及有机硫的特点,天然气净化难度大。为满足高含硫天然气净化的要求,普光天然气净化厂采用了MDEA法脱硫脱碳、TEG法脱水、常规Claus硫磺回收、加氢还原吸收尾气处理的天然气净化工艺路线。同时,在国内首次应用了气相固定床水解脱除羰基硫（COS）、中间胺液冷却、MAG^R液硫脱气等国际先进的天然气净化新工艺和专利技术,通过不断地摸索及优化工艺参数,解决了原料气脱除有机硫、CO₂选择性吸收、液硫深度脱除H₂S等技术难题;还应用了溶剂串级吸收和联合再生工艺、能量回收利用等多项技术,通过优化调整胺液循环量、降低能耗等手段,降低了操作费用。高含硫天然气净化新工艺技术应用于普光气田后,净化装置运行稳定,净化气质量超过设计要求,达到了国家标准一类气的指标。     

靖边气田脱硫脱碳装置腐蚀现状及防护措施

靖边气田的原料天然气中CO2和H2S含量较高,为保证外输商品气的质量要求,净化厂中设置了多套脱硫脱碳装置,对天然气进行处理。在运行过程中,脱硫脱碳装置中的设备及管线腐蚀现象严重,出现了管线穿孔,设备筒体内表面出现穿透性裂纹、纵向裂纹、坑蚀、台面腐蚀,换热器和重沸器管束渗漏、泄漏等问题,需不定期检修、更换,影响了生产的正常进行。经过对某套脱硫脱碳装置的整体分析认为,溶液中的CO2含量偏高,塔盘类型及结构参数不合理,再生塔塔体选材有待改进等因素是造成腐蚀严重的原因。在对该套装置进行改造时,改变了脱硫脱碳的溶液载体和塔盘类型,优化了塔盘的结构,对再生塔的材料进行了综合考虑。经过现场近一年的运行证明,装置的改造降低了酸气负荷,减轻了腐蚀状况。     

醇胺法脱硫脱碳工艺的回顾与展望

醇胺法脱硫脱碳工艺虽已有近70年的发展历史,但迄今仍是天然气和炼厂气净化中应用最广泛的工艺。20世纪90年代以来,醇胺法工艺最重要的进展是普遍采用配方型溶剂,目前我国的天然气和炼厂气净化装置几乎全部采用此类溶剂。配方型溶剂按其不同的功能大致可分为3类：加强选吸型(I型)、脱硫脱碳型(Ⅱ型)和脱有机硫型(Ⅲ型)。应根据原料气的组成与净化气的规格要求来选择配方型溶剂的类型及其配方。