新形势下天然气脱硫技术面临的挑战及研究方向的思考

【摘要】随着社会的不断发展，对清洁能源天然气的需求量也在不断地增长，使得天然气工业进入发展的黄金期。生物脱硫、膜分离以及离子液体技术等方面为现在天然气脱硫技术的研究增添了新鲜的血液，同时也推动现有的技术向着科技化、环保化、精细化的方向发展。本文结合了我厂天然气净化工艺和原理，对新形势下天然气脱硫技术勉励的挑战及探究方向的思考进行了探讨。

【关键词】天然气脱硫技术 发展现状 挑战 工艺 原理 思考

1 天然气脱硫技术发展的现状及面临的挑战1.1 国内的天然气脱硫技术发展现状

（1）配方型脱硫溶剂技术：在环境保护上我国的意识不断加强，同时要求产品天然气中总硫、硫化氢和二氧化碳的含量普遍降低，这就使得传统的工艺需要进行提高和改进，同时还要不断的开发出新的技术和工艺来。在MDEA水溶液的基础上发展起来的就是配方型溶剂，这种溶剂是最新型的脱硫脱碳溶剂。我国在20世纪90年代开始进行深入的研究，现在还处于发展阶段，而配方溶剂、混合胺、aMDEA这些都是以MDEA为主的新型配方型工艺也都相继开发成功。配方型脱硫溶剂不仅用于原料气的脱硫部分，还广泛的用于尾气的后续处理，进一步提高了硫的回收率、降低了大气污染物的排放，在脱硫上满足于国内天然气净化厂和炼厂的需求。

（2）化学物理溶剂及物理溶剂工艺：它具有能耗低、可脱有机硫以及高选择性等方面的工艺优势。其中以Shell公司内的Sulfinol工艺的物理-化学溶剂最具有代表性，它是通过不同的溶剂进行配比，可以满足不同类型的脱硫脱碳的需要；而纯物理溶剂就是在具有高压的条件下该溶剂对碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮等酸性组分进行物理溶解，进而达到对酸性组分脱除的目的。

1.2 天然气脱硫技术面临的挑战

随着我国经济的不断发展，人们和企业对天然气的需求量也在不断的增长，为了满足需求，我们必须采取解决措施。在不断开发天然气气田的同时，需进行海外油气业务上的扩展，进一步加强国内天然气气田生产量，达到相应的增产效果。这就说明了天然气脱硫技术在新形势下面临着巨大的挑战，尤其是在原料气气质中所呈现出来的复杂化、日益严格的环保标准、海外油气业务上发展的需要以及对脱硫配套的技术要深入的进行研究等等方面。而脱硫溶剂在生产运行的过程中所出现的降解、发泡和腐蚀等方面的操作问题，当前已有部分产物得到了初步的检测、分析和认识，但还是在脱硫生产中缺乏有效的监控手段和应对措施。所以，天然气脱硫技术在当今社会还存在着很多问题，正是我们需要深入研究的问题所在。

2 我厂采用的天然气净化工艺和工作原理

（1）随着社会的不断发展，我厂的天然气净化工艺在不断的发展和改进，我厂采用的天然气净化装置主要包括：一套原料天然气过滤分离装置、脱硫装置、脱水装置、硫磺回收装置，辅助生产设施和公用工程部分。

装置设计工作压力4.8MPa。设计生产能力为单套处理原料天然400×104m3/d，实际处理能力可达420×104m3/d。年均生产时间约为7920小时。装置采用40%～45%（重）CT8-5（配方型甲基二乙醇胺）水溶液脱除天然气中酸性气体，脱硫液经再生后循环使用，吸收塔顶湿净化天然气送至脱水装置，胺液再生所得酸气送至硫磺回收装置处理。硫磺回收部分采用CPS工艺，由一个热反应段、一个常规克劳斯反应段和三个后续的低温克劳斯反应段组成。硫回收率≥99.25%，最大硫磺产量为24t/d。

（2）我厂采用的天然气净化工艺原理。本装置利用有机溶剂CT8-5选择性脱硫的性能，采用CT8-5的水溶液通过气液逆流接触进行脱硫。在4.8MPa（表）高压，40℃的低温下，将天然气中的酸性组份吸收，然后在0.08MPa（表）低压，123℃高温下，将吸收的组份释放出来，溶液再循环使用。

3 天然气净化技术下一步发展方向的思考

3.1 进一步的加强重力脱硫技术研究力度

对于不同的相间传质过程和大小分子间的扩散过程都是运用超重力进行的，这比常规的重力场环境要快得很多，形成的微米至纳米的膜液体和微小的液滴所接触的面积更大，对于传统的塔器，相间传质的速率就显得更快，传质和混合过程得到了加强。目前该工艺主要在液相氧化还原技术脱硫工艺中运用，而天然气脱硫是以醇胺溶剂作为吸收液，可以很好的提高天然气和胺液之间反应的选择性和传质效率，比传统的吸收塔具有投资小、放大容易、不宜堵塞和脱硫效果好的优先，同时在海上油气井平台伴生气脱硫和净化厂闪蒸汽脱硫都有很好的发展前景。

3.2 在前言技术的研究上将取得更大的突破

近些年来在对天然气传统工艺技术的注重研究的同时，还要对离子液体、超重力脱和生物脱等方面的前言脱硫技术开展探索研究。其中还具有对环境比较友好、低挥发、酸气组分有较高的选择性和溶解能力等独特的特征，是天然气净化领域应用的技术开发中最新的方向。其发展有三个方面：

（1）通过修饰和设计官能团来合成独特的分离型的离子型吸收溶剂；

（2）醇胺溶液和离子液体进行复配得到全新的配方型脱硫脱碳溶剂；

（3）将离子液体和正在发展中膜分离技术相互的结合，开发更加全新的气体分离膜。

4 结语

综上所述，我们了解到脱硫工艺发展是在高效、环保、资源化当中成为主流，这样不仅可以满足于不同程度的需求，还适应了当今较为严格的环境要求，故而，我们更加迫切的加大研究的力度，解决技术和设备上的问题，还要不断的促进传统脱硫技术进行改进，积极开发新的脱硫技术，努力做到新技术和工艺的开发。

参考文献

[1] 陈昌介，何金龙，温崇荣. 高含硫天然气净化技术现状及研究方向[J]. 天然气工业，2013（01）：119-122

[2] 段荣全， 解析天然气化工利用现状及发展动向[J]. 中国石油和化工标准与质量. 2013（01）： 39

[3] 李红菊，唐晓东，赵红义，郭巧霞. 天然气脱硫技术[J]. 石油化工腐蚀与防护. 2009（05）：10-12

作者简介

第一作者：刘琴，女，汉族，籍贯：重庆江津，大学本科，助理工程师；单位：西南油气田公司重庆天然气净化总厂。

第二作者：杨贤，男，汉族，籍贯：云南曲靖，大学本科，助理工程师；单位：西南油气田公司重庆天然气净化总厂。