彭景戴璐呂桂海張曉勇（.重慶天然氣凈化總廠，重慶4000；.阿姆河天然氣公司，北京 006；.撫順石化石油三廠，遼寧 008）

高含硫天然氣凈化技術(shù)現(xiàn)狀及研究方向

彭景1戴璐1呂桂海2張曉勇3（1.重慶天然氣凈化總廠，重慶401200；2.阿姆河天然氣公司，北京 102206；3.撫順石化石油三廠，遼寧 113008）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，天然氣作為一種清潔高效的能源在人們的日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。在天然氣的開發(fā)和使用中，會因為一些雜質(zhì)的存在而影響了天然氣的純度，從而降低了天然氣的燃燒率。天然氣中含有一定量的硫化氫（H2O）和二氧化碳（CO2），需要對其進(jìn)行凈化才能提高天然氣的使用效果。

高含硫天然氣；凈化技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展方向

硫化氫和二氧化碳在燃燒后會產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，對周圍的空氣和環(huán)境造成污染。因此，必須對含硫天然氣進(jìn)行凈化處理，才能提高天然氣能源的清潔性，促進(jìn)環(huán)保型和諧社會的發(fā)展。本文結(jié)合高含硫天然氣凈化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對存在的問題進(jìn)行了簡單的分析，并進(jìn)一步指明了天然氣凈化技術(shù)的發(fā)展方向。

1　高含硫天然氣凈化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1脫硫脫碳技術(shù)的發(fā)展

對于含有大量硫化氫和二氧化碳的“雙高”天然氣來說，進(jìn)行脫硫和脫碳處理是最基本的凈化步驟。目前采用得較多的凈化技術(shù)是物理化學(xué)溶劑法。其中，常用的方法有DEA法、MDEA法，或是基于MDEA采用配方脫硫脫碳溶劑技術(shù)。對于含硫量較大，二氧化碳含量也比較高的天然氣，會采用Sulfinol法、Flex～sorb PS法來進(jìn)行凈化。有時天然氣中有機(jī)硫的含量會特別多，在對處理后的天然氣中的總硫含量要求比較低的情況下，可以采用組合工藝的凈化處理方法。例如，在常規(guī)DEA和MDEA法的共同作用下，同時采用分子篩和硅膠吸附器進(jìn)行脫硫醇和脫水處理，能夠達(dá)到深化脫硫的效果，使天然氣的純度得到有效的提高。

盡管經(jīng)過了多年的發(fā)展，我國在高含硫天然氣的凈化技術(shù)和實踐經(jīng)驗上已經(jīng)得到了較大的提高。但是目前高含硫天然氣的凈化處理還存在很大的技術(shù)限制。例如，在處理硫化氫和二氧化碳含量都超過20%的“雙高”天然氣時，還存在著技術(shù)上的不足。如果采用普通的脫硫溶劑，不僅會產(chǎn)生循環(huán)量大、能耗高的問題，還難以達(dá)到對脫硫處理后天然氣純度的具體要求［1］。

1.2硫磺回收技術(shù)的現(xiàn)狀

硫磺回收是含硫天然氣凈化處理過程中一個重要的環(huán)節(jié)。因為硫化物質(zhì)對周邊環(huán)境具有一定的威脅性，但是同時硫磺作為一種重要的工業(yè)原料，又能夠為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供必要的原材料。因此，應(yīng)該在天然氣處理的過程中提高硫磺回收技術(shù)，從而實現(xiàn)資源的最優(yōu)化利用。一般來說，對高含硫天然氣進(jìn)行脫硫處理之后，就會極大地降低其產(chǎn)生的酸氣中所含的硫化氫含量。如果硫磺回收裝置收集的酸氣中硫化氫含量越大，則回收效率越高，回收效果越明顯。同時還能夠有效控制硫副產(chǎn)物的含量，從而降低尾氣中二氧化硫的排放量，提高天然氣的環(huán)保性能。而對于含硫量并不是很多的天然氣，經(jīng)過脫硫處理之后就會形成大量的酸氣，且酸氣中所含的硫化物質(zhì)比例高達(dá)50%到80%。這樣一來，在先進(jìn)的硫磺回收裝置的設(shè)備基礎(chǔ)上，就可能實現(xiàn)高達(dá)98%的硫磺回收率。配合水解技術(shù)對副產(chǎn)物中的有機(jī)硫含量進(jìn)行高效的提取，則能夠進(jìn)一步提高總硫回收率。

但是，一般的水解技術(shù)在對含硫量極高的天然氣進(jìn)行處理時，就會顯得有些力不從心。硫磺回收的大致比例也會有很大程度的下降。最終硫磺回收裝置的總硫回收率往往無法達(dá)到天然氣凈化行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，天然氣質(zhì)量也就得不到有效的保證。

2　高含硫天然氣凈化技術(shù)的研究方向

2.1脫硫脫碳技術(shù)的發(fā)展方向

根據(jù)脫硫脫碳的技術(shù)要求，技術(shù)人員應(yīng)該朝著開發(fā)穩(wěn)定的技術(shù)、高效的技術(shù)的方向做出努力。在物理溶劑法方面，凈化高酸性天然氣的技術(shù)還有待開發(fā)?？紤]到物理溶劑法的工作原理是利用天然氣中硫化物雜質(zhì)和甲烷等物質(zhì)在溶劑中的溶解度存在著巨大的差異，以此來對天然氣實現(xiàn)凈化和分離的，而酸氣在物理溶劑中的溶解熱又遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他化學(xué)溶劑的反應(yīng)熱，因此該凈化法應(yīng)該從有機(jī)硫的脫除技術(shù)方面進(jìn)行深入的探究。才能充分發(fā)揮該方法具有的既能夠進(jìn)行脫硫脫碳，又能夠選擇性的脫除硫化氫的技術(shù)優(yōu)勢。

從空間位阻胺～物理溶劑法來看，有些天然氣中硫化氫、二氧化碳、有機(jī)硫的含量比例不一，各自的再生能力、腐蝕情況、抗發(fā)泡性能也有很大的不同，則可以使用位阻胺法、位阻胺與MDEA聯(lián)合法，或是將這兩種技術(shù)與物理溶劑法進(jìn)行結(jié)合的方法。除此之外，還要注意酸性氣體在MDEA溶劑中的平衡溶解度與其在空間位阻胺物理溶劑中的溶解度有所不同，因此需要建立起相應(yīng)的吸收動力學(xué)模型以及熱力學(xué)模型。通過對模型的軟件化處理，進(jìn)一步提高天然氣凈化裝置的技術(shù)水平和使用性能［2］。

2.2硫磺回收技術(shù)的發(fā)展方向

根據(jù)國家頒布的天然氣凈化行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，要求脫硫天然氣的總硫回收率達(dá)到99.83%。就目前的硫磺回收技術(shù)來說，在使用還原～直接氧化型EU～RO～Claus技術(shù)的前提下，已經(jīng)能夠達(dá)到99.4%的總硫回收率。也就是說，只要能夠有效提高在直接氧化階段中的硫轉(zhuǎn)化率，則能夠達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的硫磺回收要求。而通過優(yōu)化催化劑的使用效果，能夠切實提高該工藝過程中的硫轉(zhuǎn)化率。因此，技術(shù)人員必須對硫化氫的氧化催化劑進(jìn)行詳細(xì)的研究，以達(dá)到提高硫磺回收技術(shù)的目的。

3　結(jié)語

綜上所述，天然氣能源在促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方面起著十分重要的作用。而高含硫天然氣中硫化氫和二氧化碳等物質(zhì)的存在會降低天然氣的使用效率，造成大量的資源浪費。因此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該遵循國家頒布的天然氣凈化行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實際對高含硫天然氣的凈化技術(shù)進(jìn)行深入的研究，以切實降低使用天然氣對自然環(huán)境造成的傷害。

［1］陳昌介，何金龍，溫崇榮.高含硫天然氣凈化技術(shù)現(xiàn)狀及研究方向［J］.天然氣工業(yè)，2013，33（1）.

［2］余婭妮，何軼群，余春娟.高含硫天然氣凈化技術(shù)現(xiàn)狀及研究方向［J］.化工管理，2014，（36）.