高含H2S气田水及闪蒸气处理新技术探讨

高含H₂S气田集输站场内原料气分离器在气水分离过程中产生的气田水,在低压闪蒸过程中会闪蒸出大量H₂S等有毒气体,采用常规的燃烧排放方式处置这部分气体,所产生的SO₂浓度远远超过了国家的相关标准。采用HYSYS及PROMAX等软件建模分析气田水的闪蒸气与原料气中H₂S含量的关系,通过理论计算闪蒸气燃烧所产生的SO₂浓度,提出采用金属隔膜式压缩机将闪蒸出的H₂S等酸性气体增压回流至原料气管线,一同输送至天然气净化厂进行脱硫及硫磺回收处理,实现高含H₂S气田集输站场闪蒸气体零排放。     

低浓度H2S酸气硫回收工艺技术的优化

针对靖边气田某天然气净化厂硫磺回收装置尾气SO₂排放不达标等问题,以提高H₂S转化率、降低SO₂排放量为目标,在传统Clinsulf-DO工艺的基础上,从工艺流程和催化剂方面进行优化设计,形成了双反应器选择性氧化硫回收工艺及尾气碱洗技术,并采用国产催化剂HS-35和HS-38进行催化反应。工业标定结果表明,改造后装置总硫转化率由原工艺的80.27%提升到94%以上,尾气中SO₂的质量浓度降低到100 mg/m³以下,达到了新环保法规《石油炼制工业污染物排放标准（GB31570—2015）》的规定。较好的工业应用结果可为同行业低含H₂S酸性气硫回收和尾气排放达标提供一定的参考。     

SO2选择性加氢制硫催化剂研究

目的 解决硫磺回收装置SO₂选择性加氢工艺催化剂配套及传统活性氧化铝载体氧化铝含量低和钠含量高的问题。方法 选择异丙醇铝为原料,利用醇铝法在实验室制备了拟薄水铝石粉体,通过挤条成型制备了活性氧化铝载体,并负载活性金属制成三叶草型SO₂选择性加氢制硫催化剂。结果 催化剂堆积密度0.55～0.65 g/mL,比表面积≥250 m²/g,孔容≥0.4 mL/g,氧化铝质量分数≥95%,氧化钠质量分数≤100×10^-6,该催化剂在H₂S/SO₂体积比为20、H₂体积分数为2%、温度为200℃的条件下,催化剂的SO₂加氢转化率为95.13%,SO₂转化为元素硫的选择性为91.22%。结论 催化剂具备良好的活性,可以替代进口催化剂应用于SO₂选择性加氢工艺硫磺回收装置。     

液硫废气处理与耐氧型加氢催化剂耦合技术应用总结

克劳斯硫磺回收装置液硫脱气后,液硫池内含硫、含氧废气通常引入焚烧炉焚烧,导致外排烟气SO₂浓度大幅增加,存在环保超标风险。为实现含硫废气治理和资源化利用,开展了新型抗氧化低温尾气加氢催化剂研制与评价,考察了催化剂的物化性质、催化活性以及耐氧性等指标。反应器进口原料尾气中氧气体积分数可以达到1%,基于新型加氢催化剂优异的催化活性及耐氧性,开发了液硫池废气回收至加氢反应器的新工艺技术,反应器床层温升较常规工艺提高约36℃,有机硫水解转化率达到100%。2019年,该技术首次应用于普光气田200 kt/a两级常规克劳斯硫磺回收装置。结果表明,新型抗氧化低温尾气加氢催化剂各项性能与进口催化剂持平,耐氧性能满足大型硫磺回收装置含氧液硫池废气资源化转化需求,烟气SO₂排放量降幅在50%以上,排放浓度低于200 mg/m³。     

常温下硫化氢腐蚀产物的自燃历程

含硫原油加工过程中,H₂S 腐蚀产物具有很高的自燃性,可以引起火灾和爆炸。根据 H₂S 腐蚀产物的氧化反应产物中单质硫的含量及氧化尾气组成,结合差热 热重分析结果,按氧化程度可以将 H₂S 腐蚀产物氧化自燃过程分为初级、中级和完全氧化3个阶段。在初级氧化阶段,H₂S 腐蚀产物发生不完全氧化反应,氧化反应温度低于70℃,没有 SO₂生成;在中级氧化阶段,部分 H₂S 腐蚀产物发生完全氧化反应,氧化反应温度在70~190℃之间,有SO₂生成,随着氧化反应温度的升高,发生完全氧化的 H₂S 腐蚀产物的量增加;在完全氧化阶段,H₂S 腐蚀产物发生完全氧化反应,反应系统内的单质硫被氧化为SO₂,氧化反应温度超过190℃。结合氧化反应产物的 XRD 分析,给出了 H₂S 腐蚀产物在不同氧化自燃阶段发生的化学反应。     

LS系列催化剂在湛江东兴硫磺回收装置工业应用总结

介绍了LS系列催化剂在中国石化湛江东兴石油化工有限公司20 kt/a硫磺回收装置上的工业应用情况。2021年3月进行了工业标定,标定期间硫磺回收装置整体运行良好。标定结果表明:在100%运行负荷下,装置各项操作参数均处于技术指标范围内;吸收塔顶净化气中H₂S和COS质量浓度均小于20 mg/m³;LS系列催化剂活性高,级配合理,克劳斯单元单程总硫转化率均大于97%,总硫回收率达99.99%;所得液体硫磺产品各项指标均满足GB/T 2449.2—2015《工业硫磺第2部分:液体产品》中优等品的指标要求;碱洗前烟气中SO₂排放浓度均低于50 mg/m³,碱洗后烟气中SO₂排放浓度小于10 mg/m³,均满足GB 31570—2015《石油炼制工业污染物排放标准》大气污染物特别排放限值的要求。     

用H2O2再生被H2S污染的天然气吸附剂

考察了吸附剂K-1对H₂S的吸附特性和H₂S滞留比对CH₄吸附能力的影响，研究了H₂O₂溶液浓度对吸附剂性能的影响，以及H₂O₂溶液氧化法在不同H₂S滞留比时吸附剂的再生效率。实验结果显示，吸附剂对H₂S具有很强的吸附能力和吸附不可逆性，滞留H₂S可导致吸附剂对CH₄吸附能力大幅下降；H₂O₂溶液浓度应控制在12% (重量分数)以下，高浓度的H₂O₂溶液会破坏吸附剂本身的孔结构，H₂O₂溶液氧化法对H₂S污染型，尤其是低污染型吸附剂具有很好的再生效果。通过对重复再生吸附剂的结构参数和再生产物的分析，讨论了H₂O₂溶液氧化法的再生机理。     

天然气净化厂尾气加氢催化剂认识与实践

目的 开发一种高性能的尾气加氢催化剂,以解决硫磺回收装置排放烟气中SO₂质量浓度超标的问题。方法 对天然气净化厂尾气处理装置加氢催化剂活性组分对加氢、水解和变换等主要化学反应的催化性能进行了研究。通过微反应和动态表征技术进行催化剂动力学研究,获取其加氢与水解反应的活化能与反应级数,从而提升催化剂性能。结果 研究结果表明,氢气吸附在钴钼加氢催化剂上后对SO₂加氢有一定的抑制作用,水吸附在催化剂上后对COS水解有很强的抑制和阻碍作用。依托催化剂活性组分和动力学研究结果,开发了一种加氢催化剂。结论 与镍钨和铁钼催化剂相比,该催化剂的SO₂与硫磺加氢性能、有机硫水解性能、CO变换性能均较好,适用于天然气净化厂与炼油厂的操作工况,可实现尾气处理装置排放烟气中SO₂质量浓度低于400 mg/m³的目标。     

NiMoS加氢脱硫催化剂表面非化学计量硫物种动态平衡

加氢脱硫(HDS)催化剂NiMoS活性相表面非化学计量硫(S_x)物种的动态变化是HDS活性的决定因素。在HDS过程中,S_x物种处于动态平衡,且这一平衡与催化剂、H₂S分压及硫化温度相关。笔者采用程序升温的方法研究了催化剂载体、助剂Ni、硫化温度、H₂S分压对NiMoS催化剂表面S_x物种的影响。结果表明：催化剂载体对S_x物种的总量和还原性具有显著影响,Ni的引入显著促进S_x物种还原,提升HDS活性;硫化气相H₂S分压决定了催化剂表面S_x物种含量,气相中H₂S分压升高易使S_x物种增多,表面可利用NiMoS活性位减少,从而导致HDS活性降低。S_x物种含量与H₂S分压及硫化温度的关系符合热力学平衡及van′t Hoff等压方程,进一步将S_x物种含量与HDS反应速率系数进行关联,提出H₂S分压S_x物种含量HDS活性之间的定量关系。     

大型天然气净化厂硫磺回收装置尾气SO2减排技术

GB 39728—2020《陆上石油天然气开采工业大气污染物排放标准》对新建及现有天然气净化厂硫磺回收装置大气污染物排放限值提出了更高的要求。为降低尾气SO₂排放浓度,实现含硫废气资源化利用,对高含硫天然气净化厂硫磺回收装置工艺技术进行了优化：(1)开发大型硫磺回收装置液硫池含硫废气回收工艺,将液硫池废气引入克劳斯炉进行硫元素回收;(2)开发大型硫磺回收装置深度热备开工技术,建立酸性气联通网,减少开工期间SO₂排放;(3)开发大型硫磺回收装置绿色停工工艺,利用热氮吹硫实现绿色停工。技术优化后,装置负荷100%时,尾气SO₂质量浓度可降至197 mg/m³,减少排放40%;停工期间,尾气SO₂排放浓度远低于甲烷吹硫模式,平均值可达237 mg/m³,满足GB 39728—2020对大型硫磺回收装置的SO₂排放要求。     

Removal of sulfur from sulfur-bearing natural gas to produce clean jet fuel

Despite the low percentage of trace level sulfur in natural gas (NG), its use as a jet fuel for reduction from the ultra level is very important. Clean and efficient NG as a fuel has major advantages and importance. If the sulfur content of natural gas will decrease in how much it is substantially upgraded. The main problems and difficulties encountered method of removing minor amounts of sulfur remaining in gases after conversion of the major portion of the sulfur content of the gas to elemental sulfur by the Claus or Stretford methods, or any method. Low-quality NG contains hydrogen sulfide, carbon dioxide, and nitrogen, but is not suitable for treatment using current conventional gas treating methods due to economic and environmental challenges. To remove sulfur from natural gas as the most common on the Claus process is applied. However, the Claus process itself is not sufficient for removal of sulfur in the ultra level. The tail gas from the Claus reaction is then passed through a catalytic hydrogenation reactor together with a supply of hydrogen to reduce the sulfur and sulfur compounds to hydrogen sulfide. As a results, hydrogen sulfide is completely removed from the NG streams by washing with alkanolamine solutions.     

TiO_2基硫磺回收催化剂表面化学特性研究

随着炼油工业和天然气工业的快速发展,针对SO2排放的环保要求日益严格。对于炼油加工和天然气净化过程所产生的含硫酸性气体,硫磺回收加尾气处理工艺是主要的治理方式,其中TiO2基硫磺回收催化剂逐步得到广泛应用。通过一系列的XPS、XRD、TEM、FT-IR、CO2-TPD、NH3-TPD和吡啶红外分析表征手段,进一步认识到钛基催化剂的表面化学特性,其活性组分为锐钛矿相TiO2,晶粒为纳米级晶粒,具有弱碱性位和中强碱性位。     

硫化氢对FX—02催化剂烷基化性能的影响

研究了H2S对FX－02催化剂上苯与稀乙稀烷基化反应的影响。认为是H2S占据了催化剂的活性位,妨碍了反应物的吸物和反应。结果表明,在FX－02催化剂上利用干气制乙苯时,应对干气进行脱硫预处理。     

羰基硫催化水解反应机理及动力学研究

对LS-05催化剂上羰基硫（COS）水解反应的机理及反应动力学进行了研究。考察了COS、H2S在LS-05催化剂上常温吸附、程序升温脱附及发生表面反应过程中反应物和产物的质谱信号强度变化,分析COS催化水解反应机理;同时,通过调变COS水解反应温度和反应物浓度,得到一系列反应动力学数据,进而建立相应的反应速率方程,分析COS在催化剂上的反应过程。结果表明：羰基硫水解反应符合Langmuir-Hinshelwood（L-H）机理,模型回归方程的决定系数R²=0.998,回归结果与试验数据的误差在10%以内,说明所建的动力学模型具有较高的相关性和准确性。     

LS-981多功能硫磺回收催化剂的研制与工业应用

介绍了新型多功能硫磺回收催化剂LS-981的研发和工业应用结果。该催化剂具有较高的Claus反应活性、有机硫水解活性、理想的脱氧性能及良好的结构稳定性。在中国石化胜利石化总厂4 kt/a硫磺回收装置上的工业应用结果表明,LS-981催化剂对于过程气复杂,特别是含烃类较高的酸性气具有良好的适应性,可提高装置的总硫回收率,延长运转周期,装置总硫转化率达到96%以上,有机硫水解率达到90%以上。     

硫磺回收及尾气加氢催化剂研究进展

介绍了硫磺回收及尾气加氢催化剂的反应机理及制备工艺。总结了催化剂的分类及其特性,对目前国内外主要工业化催化剂的应用效果进行了对比。多功能硫磺回收催化剂具有较好的克劳斯反应活性、有机硫水解活性、脱“漏O2”保护功能以及抗硫酸盐化能力;低温克劳斯尾气加氢催化剂具有节省装置建设投资、降低装置能耗、环保与经济效益良好的特点。为了实现回收硫的优化生产,从技术经济角度出发,最有效的措施是发展功能齐全的系列化催化剂。     

硫化氢选择性氧化催化剂LS-06的工业试验

通过新型载体选择及制备工艺和活性组分的优化,开发了一种硫化氢转化率及硫回收率良好的LS-06硫化氢选择氧化催化剂。LS-06催化剂中试生产和工业试验结果表明：在超级克劳斯入口气体中硫化氢体积分数为0.52%的条件下,硫化氢转化率为98.08%,硫回收率为91.04%,烟气SO2排放浓度均低于550 mg/m3,达到装置设计指标,低于国家环保法规规定的960 mg/m3的排放标准。     

类型硫在催化裂化过程中的转化机理分析及脱硫方法探讨

主要对原料油中噻吩、苯并噻吩、硫醚等类型硫在催化裂化过程中的转化机理和路径去向进行了综述和分析,并与催化汽油中类型硫的标定结果进行了对比;讨论了催化操作条件、催化剂类型及原料油组成对类型硫的裂化脱硫过程的影响,对于两种主要脱硫技术吸附脱硫和加氢精制进行了探讨。噻吩在催化剂B酸中心易形成β碳正离子并进一步转化为不同的中间产物,再经过氢转移反应和裂化反应开环裂化脱硫生成H 2S进入气相,或生成烷基噻吩等硫化物主要进入汽油馏分段,苯并噻吩和二苯并噻吩比噻吩更难开环裂化,其脱硫产物主要进入柴油馏分段。较低的反应温度、较高的剂油比、较长的反应时间、晶胞参数高、酸密度大的催化剂及较多的供氢剂有利于脱除类型硫。