(西南石油大學化學化工學院，四川成都 610500)

干法脫硫技術是天然氣脫硫中常用的一種技術，采用脫硫劑或催化劑來脫除硫化氫或有機硫的方法。干法脫硫通常采用固定床作為酸性組分的反應區(qū)，由于受硫容的限制，一般使用在硫含量較低的場合(硫化氫濃度≤2 400 mg/m3)。若硫含量較高，會造成再生頻繁或更換頻繁和費用增大的后果。

目前，國內(nèi)外干法脫硫技術主要有氧化鐵、活性炭、分子篩、氧化鋅等，其中氧化鐵法應用最廣泛。

1 天然氣干法脫硫技術簡介

1.1 分子篩

分子篩是一種具有骨架結構的堿金屬或堿土金屬的硅鋁酸鹽晶體，吸附性能優(yōu)良。分子篩脫硫法的最大優(yōu)點是可以再生利用，適用于低含硫、低水露點的天然氣脫硫［1－2］。但分子篩法脫硫再生氣處理費用較高，再生出的硫化氫需要處理，使裝置一次性投資增大，若再生氣送至火炬燒掉，原料氣損失太大［3］。

1.2 氧化鋅

氧化鋅脫硫劑的主要成分是氧化鋅，有的含有一些CuO、MnO2等促進劑。它有部分轉(zhuǎn)化吸收的功能，但對有機硫的硫容很低。由于氧化鋅能與H2S反應生成難理解的ZnS，且脫硫精度高，可脫至＜0.05×10－6，故一直用于精脫硫過程。但由于氧化鋅脫硫劑的發(fā)展趨勢是低溫、高強度，常溫條件下難以實現(xiàn)干法精脫硫且氧化鋅脫硫劑成本較高(約2.5萬元/t)，使其廣泛運用受到了很大限制。

1.3 活性炭

活性炭脫硫劑具有硫容高、允許氣速高、操作安全、環(huán)境接受性好等優(yōu)點［4］?；钚蕴棵摿蚶锰砑恿舜呋瘎┑幕钚蕴孔鳛槲?、儲存H2S的載體。

含硫天然氣通過活性炭時，H2S擴散粘附到活性炭內(nèi)，H2S與加入的相對當量的O2在活性炭內(nèi)催化劑的作用下氧化成單質(zhì)硫。硫沉積在活性炭內(nèi)占據(jù)一定的硫容，當活性炭內(nèi)的硫容完全被單質(zhì)硫填充后，脫硫劑就完全失效，需更換新或再生。但再生必須在400℃的過熱蒸汽下進行，費用很大，且再生后的脫硫劑強度變小，故再生的價值不大。

1.4 氧化鐵

氧化鐵脫硫是較為成熟的氣體脫硫方法，最初使用的氧化鐵脫硫劑是天然物料，后逐步采用人工合成的方法，其主要成分主要為活性氧化鐵。脫硫劑吸收H2S飽和后，可在水蒸氣存在下，以空氣使之再生。再生析出的硫存在于脫硫劑床層中，它會逐步包圍活性氧化鐵而使H2S無法與之接觸反應;通常認為當累積硫容達到13%(干基)時，就應更換脫硫劑。此過程由于溫度升得較快，不易控制，現(xiàn)在一般干法脫硫都不采用再生工藝。

干法脫硫工藝比較，如表1所示。

從表1可以看出，氧化鐵脫硫劑應用范圍較廣，應用起來投資低，效果相對較好。因此，推薦采用氧化鐵脫硫劑。

表1 干法脫硫工藝對比表

2 氧化鐵脫硫劑的優(yōu)選

河嘉203H井投產(chǎn)以來使用恒日公司HR6－01、HR6－02，天然氣研究院CT8－6B以及全富公司的QF－12脫硫劑。下面從脫硫劑擊穿硫容以及天然氣凈化成本優(yōu)選脫硫劑。

2.1 HR6－01脫硫劑試用情況

HR6－01型脫硫劑以三氧化二鐵為主要活性組分，黃褐色柱狀物，大小:Φ(4.5～5.5)×(5～15)，額定硫容≥15.0%，側壓強度≥35 N/cm［5－7］。

采用裝填HR6－01型脫硫劑的3#、4#塔串聯(lián)調(diào)試生產(chǎn)，日產(chǎn)氣量5×104～6×104m3/d。原料氣H2S含量4 700 ×10－6～5 200 ×10－6，至 3#塔出口H2S含量超過外輸要求時運行時間僅為10 h階段處理氣量2.751 9×104m3，平均H2S含量5 033×10－6，擊穿硫容為1.34%，其結果如表2所示。

表2 HR6－01型脫硫劑現(xiàn)場擊穿硫容計算

2.2 HR6－02脫硫劑試用情況

HR6－02型脫硫劑以三氧化二鐵為主要活性組分，黃褐色柱狀物，大小:Φ (4.5～5.5)×(5～15)，額定硫容≥20.0%，側壓強度≥40 N/cm。

對HR6－02脫硫劑單塔生產(chǎn)，裝塔15 t，至脫硫塔出口H2S含量達到14×10－6。測定兩組數(shù)據(jù)。兩塔的平均擊穿硫容為12.07﹪。其結果如表3。

2.3 CT8－6B脫硫劑試用情況

CT8－6B型脫硫劑為天研院產(chǎn)品，是一種鐵鹽經(jīng)氧化反應、離心分離、混合、擠條、晾干而成的固體脫硫劑，外形尺寸:Ф(4～7)×(5～15)，額定硫容≥25.0%，側壓強度≥40 N/cm。

表3 HR6－02型脫硫劑現(xiàn)場擊穿硫容計算

CT8－6B脫硫劑單塔生產(chǎn)，裝填15 t脫硫劑，3#塔單塔生產(chǎn)20 h。脫硫塔出口H2S含量達到14×10－6，期間累計處理氣量 5.690 8 ×104m3，原料氣平均H2S含量為6 683×10－6，擊穿硫容3.6﹪，其結果如表4所示。

表4 CT8－6B型脫硫劑現(xiàn)場擊穿硫容計算

2.4 QF－12脫硫劑簡介及試用情況

QF－12脫硫劑是以三氧化二鐵為主要活性組份，并添加其它助催化劑、阻燃劑加工而成的常溫高效固體脫硫劑，外形尺寸:Ф(4～6)×(5～15)，額定硫容≥25.0%，側壓強度≥60 N/cm。已在長慶、華北、大慶、新疆，四川等油氣田使用。

對QF－12脫硫劑單塔生產(chǎn)，裝塔15 t，至脫硫塔出口H2S含量達到14×10－6。測定兩組數(shù)據(jù)。兩塔的平均擊穿硫容為17.8﹪。其結果如表5。

表5 QF－12型脫硫劑現(xiàn)場擊穿硫容計算

通過以上四種脫硫劑單塔運行情況跟蹤，擊穿硫容由大到小分別是:QF－12脫硫劑擊穿硫容(17.8﹪) ＞HR6－02(12.07﹪) ＞CT8－68(3.6﹪) ＞HR6－01(1.34﹪)，且QF－12脫硫劑凈化成本最低(如表6所示)，故河嘉203H井選用QF－12脫硫劑進行生產(chǎn)。

表6 四脫硫劑凈化成本對比分析表

3 結論

從技術和經(jīng)濟兩方面分析比較了氧化鐵脫硫、活性炭脫硫、分子篩脫硫、氧化鋅脫硫，結果認為氧化鐵脫硫具有較好的適應性。

結合河嘉203H井的實際生產(chǎn)，脫硫劑進行生產(chǎn)經(jīng)過氧化鐵干法脫硫劑現(xiàn)場試驗，從脫硫效果和生產(chǎn)成本考慮，優(yōu)選出QF－12作為河嘉203H脫硫劑。

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