丁沙(中國石油天然氣公司西南油氣田分公司蜀南氣礦, 四川 瀘州 646000)

當(dāng)前，在國內(nèi)已探明的天然氣氣田中，有近三分之一的氣田含有過高的硫物質(zhì)，在這一類氣田中，由于硫酸自身的性質(zhì)致使其不僅具有著很強(qiáng)的腐蝕性，同時(shí)在用作化工原料的過程中也會使相應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量大打折扣，此外，如果處理工藝技術(shù)不到位，還會對環(huán)境造成一定的污染。因此，為了在提高天然氣開采質(zhì)量的同時(shí)，提升天然氣開采企業(yè)的綜合效益，就需要針對高含硫氣田來落實(shí)科學(xué)且合理的處理工藝技術(shù)。

1 處理工藝流程簡介

總體來講，在落實(shí)這一工藝的過程中，共需要經(jīng)過如下的流程：將含硫原料氣進(jìn)行脫硫處理，在脫硫單元中，酸氣進(jìn)入硫磺回收單元，然后再經(jīng)過尾氣處理實(shí)現(xiàn)排放，而所產(chǎn)生的濕凈化氣進(jìn)入脫水單元，進(jìn)而獲得相應(yīng)的合格產(chǎn)品。其中，在酸氣經(jīng)由硫磺回收裝置后能夠?qū)崿F(xiàn)近百分之九十五的硫磺回收率，然后液態(tài)硫磺經(jīng)過固化得到固體硫磺。在此過程中，尾氣處理上能夠?qū)⑵渲械乃嵝运M(jìn)行汽提，然后成為補(bǔ)充水的一部分，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用的效益，而其余尾氣經(jīng)過處理后能夠避免對大氣造成污染。

2 各處理單元的具體工藝選擇與特點(diǎn)

(1)脫硫單元 這一單元主要是將原材料中所含有的H2S和部分CO2進(jìn)行脫除處理，在實(shí)際落實(shí)該工藝的過程中，基于硫含量較高，所以以Sulfinol-M這一溶液來實(shí)現(xiàn)，且處理后的脫硫效果能夠滿足相應(yīng)要求。具體來講是借助MDEA的堿性屬性，經(jīng)過與酸性氣體的化學(xué)反應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)脫硫，但是，因?yàn)檫@一堿性物質(zhì)自身的性質(zhì)，其只能夠有選擇性的吸收H2S；與此同時(shí)，采用這一工藝技術(shù)還能夠以其物理機(jī)制來實(shí)現(xiàn)對酸氣的有效溶解。因此，采用這一處理工藝能夠比單純的采用MDEA溶劑的效果好，其能夠在相應(yīng)的條件下實(shí)現(xiàn)對酸性氣體等的吸收，然后在溫度與壓力適當(dāng)?shù)臈l件下實(shí)現(xiàn)氣體的釋放以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。其具體所呈現(xiàn)出的特點(diǎn)為：基于自身的特點(diǎn)，能夠最大程度凈化酸性氣體，并且將原材料中的有機(jī)硫化物進(jìn)行脫除，與此同時(shí)，采用該工藝能夠在最大程度降低處理工藝成本的同時(shí)，降低酸氣對裝置設(shè)備的腐蝕性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綜合收益。在具體落實(shí)該工藝的過程中，為了將這一反應(yīng)溶液實(shí)現(xiàn)最大程度的利用，通常加入透平進(jìn)行能量回收，進(jìn)而將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，降低整個(gè)裝置的能耗量。

(2)脫水單元 這一單元采用的工藝技術(shù)為TEG吸收法，在經(jīng)過脫硫工藝之后，相應(yīng)的濕凈化氣將進(jìn)入到這一單元之中，經(jīng)過脫水處理工藝之后，能夠確保所脫出的成品質(zhì)量滿足相應(yīng)要求。在這一工藝技術(shù)上，國外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的應(yīng)用，雖然這一工藝與固體吸收方法以及其它醇類相較而言存在不足之處，但是，其熱穩(wěn)定性好且具備再生功能，同時(shí)，蒸汽壓低并能夠?qū)⒛芰繐p失降至最低；要比固體吸收法所需的成本少，尤其是在高壓天然氣中，此種處理工藝技術(shù)存在明顯優(yōu)勢。

(3)硫磺回收單元 這一裝置是以克勞斯工藝為主，這一反應(yīng)具有可逆性，因此要想將酸氣與二氧化硫進(jìn)行完全轉(zhuǎn)化是無法實(shí)現(xiàn)的，經(jīng)驗(yàn)表明，采用二級克勞斯所回收的硫磺量最多能夠達(dá)到百分之九十六，而采用三級形式的話能夠提高兩個(gè)百分點(diǎn)，但是三級反應(yīng)下的步驟較為繁瑣，且能夠提高的回收量有限，同時(shí)其處理單元的設(shè)置也相對較為繁復(fù)，因此，一般情況下都會采用二級克勞斯來實(shí)現(xiàn)硫磺回收處理，以在實(shí)現(xiàn)近百分之九十四回收率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)固體硫的獲得以及實(shí)現(xiàn)對酸氣這一尾氣的處理。這一工藝技術(shù)的發(fā)展至今已有一百多年的歷史，是當(dāng)前高含硫氣田處理中經(jīng)常采用的一種工藝技術(shù)，在熱反應(yīng)階段，有三分之一的酸氣生成二氧化硫，其余部分二氧化硫以及酸氣經(jīng)過催化反應(yīng)生成硫單質(zhì)。

(4)尾氣處理單元 這一裝置首先需要與硫磺回收裝置進(jìn)行匹配，采用的是還原吸收法，在與硫磺裝置相配合下，總體上能夠?qū)崿F(xiàn)對硫磺總量的有效回收，并且每一個(gè)裝置下所排放出的二氧化硫量能夠滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。在串級SCOT工藝上，以還原吸收法將尾氣中所含有的硫化物進(jìn)行還原，進(jìn)而得到H2S，然后以冷凝進(jìn)行脫水處理，再經(jīng)由MDEA進(jìn)行有選擇性的吸收，其余部分的酸氣經(jīng)過焚燒進(jìn)行排放，其中的富胺液會進(jìn)入到脫硫裝置中，實(shí)現(xiàn)酸氣的吸收，汽提硫酸水后經(jīng)過脫硫單元進(jìn)行回收。這一工藝能夠?qū)⒍趸虻呐欧帕拷抵磷畹?，因此，在尾氣凈化處理技術(shù)中被廣泛應(yīng)用，與此同時(shí)，這一技術(shù)的應(yīng)用不僅所需成本費(fèi)用低，同時(shí)相應(yīng)的裝置并不需要大量的占地面積，因此，工藝裝置的落實(shí)相對較為容易，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模效益與環(huán)境效益的并獲。

3 結(jié)語

綜上所述，在高含硫氣田天然氣的處理中，為了提高天然氣成品的質(zhì)量，并降低對環(huán)境的污染，提升天然氣開采的綜合效益，需要將合理的處理工藝技術(shù)應(yīng)用到其中。具體來講，針對處理工藝的四個(gè)主要單元，分別采用Sulfinol-M溶劑法、TEG吸收法、二級克勞斯回收法以及串級SCOT工藝尾氣處理法來落實(shí)，并能夠在滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)綜合效益的最大化。

[1]諶天兵，郭慶生，王濤，等.高含硫氣田工程硫磺回收裝置工藝比選[J].天然氣與石油,2011,29(03):24-26.

[2]汪家銘,林鴻偉.硫回收尾氣處理技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用[J].化肥設(shè)計(jì),2013,5(06):45-47.

[3]羅小軍,劉曉天,萬書華.分子篩吸附法在高酸性天然氣脫水中的應(yīng)用[J].石油與天然氣化工，2010,11(04):23-25.