高含硫天然氣脫硫脫碳技術(shù)研究分析

馬仔軍

摘 要：我國(guó)高含硫天然氣的產(chǎn)量較高，為了使這些天然氣達(dá)到商品天然氣的品質(zhì)要求，必須要對(duì)其進(jìn)行脫硫脫碳處理?；诖?，本文說(shuō)明了醇胺法、配方醇胺溶液法、活化MDEA法、空間位阻胺法、砜胺法、膜分離法這些高含硫天然氣脫硫脫碳的主要技術(shù)，闡述了高含硫天然氣脫硫脫碳技術(shù)的優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞：高含硫天然氣;脫硫脫碳;凈化處理

在我國(guó)，多數(shù)大型天然氣田均屬于高含硫氣田。目前，高含硫天然氣的產(chǎn)量在我國(guó)天然氣總產(chǎn)量中的30%。為了確保開(kāi)采出的高含硫天然氣符合我國(guó)對(duì)于商品天然氣的質(zhì)量要求，必須要對(duì)其進(jìn)行脫硫脫碳的凈化處理。所以，必須要應(yīng)用以及不斷開(kāi)發(fā)出先進(jìn)的、安全的、可靠的高含硫天然氣脫硫脫碳技術(shù)。本文結(jié)合筆者的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高含硫的凈化技術(shù)進(jìn)行探討，為相關(guān)工作人員提供參考。

1 高含硫天然氣脫硫脫碳的主要技術(shù)

1.1 醇胺法

醇胺法是現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外進(jìn)行高含硫天然氣凈化處理中最常使用的技術(shù)，能夠?qū)Ω吆蛱烊粴庵械腍2S進(jìn)行吸收。一般情況下，在使用醇胺法對(duì)高含硫天然氣進(jìn)行凈化時(shí)，會(huì)使用常規(guī)的醇胺溶劑，包括DEA（二乙醇胺）、MEA（一乙醇胺）和DGA（二甘醇胺）;也可以使用選擇性醇胺溶劑，包括DIPA（二異丙醇胺）、MDEA（甲基二乙醇胺）。相比于選擇醇胺溶劑，常規(guī)醇胺溶劑不僅能夠?qū)Ω吆蛱烊粴庵械腍2S進(jìn)行凈化，還能夠?qū)ζ渲械腃O2進(jìn)行凈化處理。但是，由于其沒(méi)有選擇性，容易發(fā)生降解，且會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，所以普遍使用MDEA（甲基二乙醇胺）對(duì)高含硫天然氣進(jìn)行凈化處理。

1.2 配方醇胺溶液法

MDEA（甲基二乙醇胺）是一種較好的脫硫醇胺溶劑，但是在高含硫天然氣中的H2S或CO2含量較高的情況下，其凈化效果難以達(dá)到商品氣的要求標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)這樣的問(wèn)題，俄羅斯的相關(guān)工作人員對(duì)醇胺溶劑進(jìn)行了調(diào)整與優(yōu)化，使用了DEA（二乙醇胺）+MDEA（甲基二乙醇胺）溶劑對(duì)高含硫天然氣進(jìn)行了凈化處理。利用這樣的配方醇胺溶液，能夠有效的對(duì)高含硫天然氣中的H2S和CO2進(jìn)行凈化。經(jīng)過(guò)檢測(cè)，利用配方醇胺溶液對(duì)高含硫天然氣進(jìn)行脫硫脫碳處理后，其產(chǎn)物中幾乎不含CO2。

1.3 活化MDEA法

活化MDEA法的使用能夠有效脫除高含硫天然氣中的CO2，其基本原理如下：在MDEA（甲基二乙醇胺）溶液中添加活化劑，例如丁基醇胺、DEA（二乙醇胺）、甲基咪哇、咪唑等等，能夠提升CO2在MDEA溶液中的溶解度，加速M(fèi)DEA與的CO2反應(yīng)，達(dá)到對(duì)高含硫天然氣中的CO2進(jìn)行脫除的效果。活化MDEA對(duì)高含硫天然氣中的CO2進(jìn)行吸收屬于物理化學(xué)吸收，所以其腐蝕性較低，再生能耗也相對(duì)較低。

1.4 空間位阻胺法

利用空間位阻胺法進(jìn)行高含硫天然氣的凈化處理主要是利用氨基上的氫原子被體積更大的碳鏈基團(tuán)化合物取代后形成的胺類，使位胺難以與CO2發(fā)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高含硫天然氣中的H2S進(jìn)行凈化的效果。相比于MDEA溶劑，使用空間位阻胺進(jìn)行高含硫天然氣的凈化處理有著更加穩(wěn)定的效果，且對(duì)設(shè)備沒(méi)有腐蝕。

1.5 砜胺法

在砜胺法中，由于使用了化學(xué)溶劑DIPA（二異丙醇胺）或MDEA（甲基二乙醇胺），以及物理溶劑環(huán)丁砜，所以有著化學(xué)吸收以及物理吸收的雙重優(yōu)勢(shì)[1]。在利用砜胺法對(duì)高含硫天然氣進(jìn)行脫硫脫碳處理時(shí)，其基本工藝流程與MDEA法的工藝流程基本相同。相比于醇胺法，砜胺法的酸氣負(fù)荷更高、溶劑的損失量較小、脫硫的性能更好，且對(duì)于設(shè)備的腐蝕程度更低，難以變質(zhì)及發(fā)泡。

1.6 膜分離法

利用膜分離器，能夠完成對(duì)高含硫天然氣的凈化處理。膜分離法的主要原理如下：天然氣的不同成分在膜兩側(cè)的分壓的驅(qū)動(dòng)下，水與CO2能夠通過(guò)滲透膜，而烴類氣體則會(huì)被分離出來(lái)。利用膜分離法，主要能夠完成高含硫天然氣的脫碳處理，可以通過(guò)增加膜分離的級(jí)數(shù)，提升對(duì)烴類氣體的回收率。

2 高含硫天然氣脫硫脫碳技術(shù)的優(yōu)化

第一，膜接觸器分離技術(shù)。該技術(shù)對(duì)膜分離法的優(yōu)化，利用膜分離法與化學(xué)吸收法的結(jié)合，提升對(duì)高含硫天然氣的凈化效果。使用疏水性聚丙烯中空纖維膜、MDEA溶劑以及混合胺液，能夠提升膜與CO2的接觸面積，減少操作中的鼓泡、滿溢、夾帶的問(wèn)題。第二，MAED法脫硫工藝的優(yōu)化[2]。在MAED法中富液與貧液換熱后，使得一部分的富液回到再生塔汽提段中，轉(zhuǎn)變成貧液后與富液進(jìn)行換熱。這部分貧液經(jīng)過(guò)貧液泵以及冷卻器，最終到吸收塔的上部精吸段中，而另一部分富液會(huì)進(jìn)入再生塔的常解段，變成半貧液，進(jìn)入吸收塔的主吸段。這樣的方式能夠充分的利用余熱，使得系統(tǒng)的能耗降低，提升再生塔的空間利用率。

3 總結(jié)

綜上所述，我國(guó)高含硫天然氣脫硫脫碳技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)較為成熟，目前較長(zhǎng)使用的高含硫天然氣脫硫脫碳技術(shù)有醇胺法、配方醇胺溶液法、活化MDEA法、空間位阻胺法、砜胺法、膜分離法。對(duì)于這些技術(shù)中存在的問(wèn)題也進(jìn)行了解決，形成了膜接觸器分離技術(shù)以及MAED法脫硫工藝的優(yōu)化，提升了高含硫天然氣的凈化效果，降低了損耗。

參考文獻(xiàn)：

[1]何玲.高含硫天然氣脫硫脫碳技術(shù)研究進(jìn)展[J].化學(xué)工程師，2018，32（04）：62-66+61.

[2]彭景，戴璐，呂桂海，張曉勇.高含硫天然氣凈化技術(shù)現(xiàn)狀及研究方向[J].化工管理，2016（12）：134.