天然气脱硫技术探讨

天然气脱硫技术探讨

刘国成

天津凯赛特科技有限公司天津300392

摘要：天然气脱硫属于天然气净化处理的范畴，采取最佳的脱硫技术措施，将天然气中的硫化氢脱除，使天然气得到净化，既解决设备腐蚀的问题，同时提高了商品天然气的质量，满足天然气市场的需求。各种脱硫工艺技术的应用，选择适应气田特点的工艺技术，提高脱硫的效率。

关键词：天然气；脱硫技术；探讨

1天然气脱硫方法概述

天然气净化的质量标准中，对总硫的含量和硫化氢的含量做出明确的规定，可见，脱硫工艺技术的实施是非常必要的。天然气脱硫的方法比较多，主要包括湿法脱硫技术措施、氧化还原法脱硫技术措施、活性炭脱硫工艺技术措施、气体膜分离法脱硫技术措施、微生物脱硫技术措施等，依据气田生产的实际情况，优选最佳的脱硫技术，以最少的投入，获得最佳的效益为基础，满足气田生产节能降耗的技术要求。

2天然气脱硫技术

2.1干法脱硫技术

固体脱硫剂是干法脱硫技术的核心介质，其作用机理主要是依赖固体脱硫剂的孔隙度和渗透率等物理特性。目前，干法脱硫技术因其操作的简便性得到了很广泛的应用，但是固体脱硫剂的表面特性并不能很好的达到脱硫效果。经过大量的研究，更多更有效的固体脱硫剂投入到市场中。例如，Shell公司自主研发出来的产品SULFATREAT，孔隙度、渗透率均匀且脱硫率极高，操作要求以及操作费用更低，目前得到了很广泛的应用。

2.2湿法脱硫技术

湿法脱硫技术目前在脱硫技术中占主导地位，湿法脱硫是通过溶液或溶剂进行硫的吸收、溶剂再生的连续、循环脱硫工艺，该技术主要应用于规模较大的天然气处理厂，部分单井也得到应用。

2.2.1胺洗法

醇胺法常用溶剂有MEA（一乙醇胺），DEA（二乙醇胺）、DIPA（二异丙醇胺）、MDEA（甲基二乙醇胺）。目前，DIPA和MDEA经常应用于天然气脱硫工艺中，MDEA脱硫工艺目前发展比较成熟，主要缺点包括处理设备复杂，投资运行成本高，对环境有污染，MDEA的再生较难，靖边天然气净化厂采用MDEA溶液为脱硫剂，然而在MDEA再生过程中，会发生降解，致使溶液的物理性质发生变化，影响脱硫效果。砜胺法是在醇胺法基础上，研发的混合溶剂，应用较醇胺法广泛，相比于醇胺法具有良好的脱硫效果、节能效果。

脱硫溶剂的成本、循环利用率、脱硫效率影响胺洗法溶剂在天然气处理中的应用。胺吸收法技术发展较成熟，然而依然存在设备笨重、环境污染、设备复杂、再生复杂等问题。通过选择不同的复配胺液，减少成本，节能降耗。对脱硫溶剂的选取与混合溶剂的比例选择等方面的进一步研究，将有助于提高我国天然气脱硫技术。

2.2.2冷甲醇法

冷甲醇法是20世纪50年代由德国林德和鲁奇公司联合开发，通过物理方法脱除天然气中的硫分，目前，国内外已有部分天然气处理厂采用低温甲醇洗工艺。采用分段工艺、合理利用压力的变化、选择温度水平等优化冷甲醇法的工艺。低温甲醇对硫的溶解力强、稳定性能好、对环境污染小、甲醇价格低廉、腐蚀性小。在低温甲醇系统内部添加过滤器，能够有效地提高脱硫效率。用CJST塔盘代替脱硫塔、再生塔的塔盘，改良后的系统运行效果较原系统，能量消耗减少，操作稳定。

冷甲醇法较胺洗法具有更强的脱硫效率、净化程度高、对环境污染小、操作成本低等优点。然而我国的低温甲醇洗工艺大多采用进口，价格昂贵，亟待加强对低温甲醇洗工艺的研究和开发，实现全部流程的国产化，并逐渐完善以经国产化的设备的改进，目前国内一些工厂通过对不同的气体净化工艺比选后，均采用冷甲醇法，显示出冷甲醇法在天然气脱硫工艺中良好的发展前景。

2.2.3液相催化氧化法

液相催化氧化法是利用Fe、Mn等过渡金属离子的氧化性进行脱硫，其优点：催化剂可以再生，没有二次污染，可以产生稀硫酸浸提矿物等有价值的副产品。Mn离子体系是目前液相催化氧化法中效果最好的，Fe（II）/Fe（III）离子体系是研究最早的金属离子，铁的存在价态和浓度对反应的速率有很大影响。多种离子协同体系是不同过渡金属离子间的组合溶液，这种体系加快氧化速度，反应速率较单一金属离子的氧化速率成倍数增加。杂多酸体系是一种新型的催化剂，同时具有酸性和氧化性，稳定性好，无污染，是一种绿色催化剂。目前，多种离子协同体系的应用范围较单一过渡金属广，且脱硫效率明显强于单一体系。然而多种离子协同体系具有催化剂回收困难，废水等严重污染环境，需要通过絮凝剂来处理废水，增加了运营成本。杂多酸体系与多种离子协同体系相比，具有良好的稳定性，属于绿色催化剂，在催化脱硫领域的发展迅猛，具有良好的前景。

2.3生物脱硫法

目前，生物脱硫法称得上一种较为高效的天然气处理技术，其作用机理是H2S在某些微生物或细菌的还原作用下被还原成单质，固态的硫在被回收起来进行处理。目前使用较多的工艺是在一定的环境下，利用一些微生物或酶，对含硫化合物进行催化作用，将非水溶性化合物转换为水溶性化合物，从而达到脱除其中硫的目的。有些研究人员运用Bio－SR工艺，在具有铁盐与氧化亚铁硫杆菌的情况下，进行了硫化氢脱除的实验，实验结果显示脱除效率高达98%。但是该项技术目前在我国还仅仅局限于实验室的探索，将其应用到工业现场还需要攻克很多难关。

2.4膜分离技术

膜分离技术的核心在于将膜技术和吸收过程相结合共同作用达到高效脱硫的作用，中空纤维膜接触器是利用该技术的基础设备。该设备连接灵活，操作简便，费用较低，在工程上得到了很广泛的应用。其操作核心工艺是利用将天然气注入到管腔内，在天然气中的H2S在膜的隔离作用下，渗入到管腔外部，储存在膜分离器里的吸收液将H2S所吸收。吸收H2S气体的吸收液体然后流出膜分离器，在换热器加热作用下，滑片泵将吸收液泵入膜再生器中，吸收液中的H2S渗入膜管腔，被真空泵抽出，进入尾气罐。再生后的吸收液体流出再生器通过过滤器净化，如此反复来完成天然气的脱硫过程。

2.5变压吸附技术

变压吸附是利用分子筛的原理对压力进行周期性变换实现天然气的脱硫，变压吸附技术具有包括能耗较低、工艺流程简单、产品纯度高、寿命长、环境效益好等优点。斜发沸石具良好的稳定性，且吸附效果提升显著，经济效能好，具有广泛的应用前景。PSA技术正处于研究开发阶段，国外的研究主要集中在改善吸附剂的性能，改善PSA循环中的操作条件，提高脱硫效率及减少能量损失。未来PSA技术可能在高含硫化氢的条件下，保持高选择性能及高净化度。变压吸附技术的发展方向主要向开发容量大、寿命长、强度高的新型吸附剂，PSA技术与膜分离及传统脱硫工艺有效组合，研发复合型脱硫工艺。

3脱硫技术发展趋势

目前我国很多新的气田处在开发阶段，由于天然气的成分较为复杂，现有的脱硫技术已不能满足脱硫要求，需要进行大量的研究进一步发展脱硫技术。我国未来脱硫技术的发展趋势是应该加强对强化吸收剂分子结构的研究，自主研发出更高效的脱硫溶剂。进一步的优化现有的工艺技术，进行大胆的创新性实验，例如研发出膜吸收脱硫与膜蒸馏联合技术，不但可以大幅度的降低环境的污染，还可以降低脱硫的能源消耗，且操作简单，操作费用低，具有很大的前景。

4结束语

总之，通过对天然气脱硫技术的探讨，采取最佳的脱硫技术措施，除去天然气中的硫元素，无论以硫化氢形式存在或者二氧化硫的形式存在的硫元素，都被脱出，使天然气得到净化，满足市场的需要。各种脱硫技术措施具有自身的优越性，在实际应用过程中，结合天然气田的实际情况，选择最佳的处理技术。节约各种能量的消耗，不断提高天然气净化处理的效率，满足天然气企业的需要。

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