龙岗22井脱硫塔运行模式研究

摘　要：本文结合龙岗22井干法脱硫工艺技术，分析了脱硫效果的影响影响因素，研究了龙岗22井脱硫塔的运行模式，并对龙岗22井脱硫工程中可能遇到的问题，并提出了解决办法，以实现降低生产操作成本、脱硫装置安全平稳运行，为龙岗22井干法脱硫工艺提供技术支持。

关键词：龙岗　脱硫塔　模式

一、龙岗22井概况

龙岗22井是龙岗浅层一口预探井，2008年2月23日开钻，2008年8月14日完钻，属于仪陇-营山构造，该气井所产气体属低含硫天然气，需要进行净化处理后才能达到天然气管输质量标准。该井日产气约为6×104m3/d，龙岗22井2010年5月14日时硫化氢含量为24mg/m3，但目前硫化氢含量已经上涨为33mg/m3，属于小流量、低含硫。由于净化气用于管输，其硫化氢含量只要求达到20mg/m3以下，不必进行精脱硫，因此采用固体氧化铁法，即干法脱硫。该井增设脱硫装置后，从分离器出来的原料气由新建流程进入原料气分离器后，进入塔1和塔2进行脱硫处理，经脱硫处理后的净化气再进入过滤分离器后返回外输气流程经计量后输至花（桥）-巴（中）管网。

二、影响脱硫效果因素分析

脱硫效果与原料气、脱硫塔体积、氧化铁填充量、温度、压力都有关，主要与硫容有关。通常把在满足脱硫要求的条件下，每100公斤脱硫剂所能吸收的硫的公斤数叫做硫容（η），它是衡量脱硫剂的一个重要指标，一般用百分比表示。

硫容由计算方法的不同代表不同的含义。脱硫剂吸附一次达到饱和时吸附硫的量占脱硫剂重量的百分比叫饱和硫容(或一次饱和硫容)；以一定H2S出口浓度为穿透指标，当出口H2S浓度达到这一指标时单位脱硫剂所能吸附硫的重量百分比叫穿透硫容(或工作硫容)；经多次再生后脱硫剂工作硫容的总和叫累计饱和硫容。

原料气H2S浓度及空速均影响着硫容。本章的硫容数据是以脱硫塔出口H2S含量

空速对硫容影响较大。空速越高，硫容越低。这是因为空速越高时，线速也越高，反应物在脱硫剂床层的停留时间就越短，以致反应物来不及向脱硫剂的内表面扩散，就被气流带走，结果使硫容下降。如果原料气中含有水，会使脱硫剂粉化，形成板结，不仅降低脱硫效果，而且会造成卸料困难。

三、龙岗22井脱硫塔运行模式研究

1.两种运行模式倒塔周期预测

自从该井5月12日安装脱硫塔投产以后，该井目前采用A塔单塔生产的操作模式，截止2010年8月30日，该井A塔累计处理天然气670.4562万方。井站脱硫装置的单塔脱硫剂的装填量为8吨，日处理天然气6万方，平均含硫量为38mg/m3，采用累计硫容的计算公式得到累计硫容为：

假如采用A、B塔单独工作制度。先A塔单独运行，当A塔出塔天然气硫化氢含量>20mg/m3时,倒入B塔运行。根据遂宁作业区同等型号脱硫剂使用情况，在此生产制度下，该脱硫剂的硫容约为12%。则单塔运行周期为：

假如采用先A塔运行，当A塔出口硫化氢含量>20mg/m3时再A塔串B塔运行，一定时间后，A塔进塔和出塔天然气硫化氢含量基本不变时，再用B塔单独运行，此时可以换A塔的料，即采用AA・BB模式。根据遂宁作业区同等型号脱硫剂使用情况，在此生产制度下，该脱硫剂的硫容约为16%。此时A塔共可运行时间为：

则串塔时间为： 通过计算得出，如果龙岗22井采用单塔独立生产制度，则倒塔周期为421天；如果采用串塔模式生产，则在A塔独立生产421天后，将B塔传入A塔，梁塔同时运行140天后停止A塔采用B塔独立运行，此时可以对A塔进行换料。

2.两种运行模式分析

如果完全采用单塔操作，当离开脱硫塔A的净化气中H2S含量不能达标时，就得对塔A内的脱硫剂进行再生或更换，没有将剩余的硫容充分利用。采用串塔运行模式则可以充分利用脱硫剂的硫容。因为在脱硫塔A单独使用时，当塔A脱硫不能达标时，塔A内的脱硫剂并没有完全丧失硫容，这时将塔A串联到塔B，进行串联操作，可发挥塔A内脱硫剂硫容的脱硫能力，直到完全丧失脱硫能力。

因此，“AA・BB”操作方式与完全单塔独立操作方式相比，脱硫装置的运行时间可以延长，从而节约脱硫剂用量，最终降低生产成本。故本文建议龙岗22井采用串塔模式运行。

四、龙岗22井脱硫过程中可能遇到的问题及解决办法

干法脱硫装置在南部采油气作业区是首次运用，在生产实际中经常会遇到如下问题：（1）单塔生产时，出口净化气硫化氢含量超过20mg/m3，这是生产到一定时间时脱硫剂与硫化氢反应达到了其穿塔硫容，此时则应启用备用塔，可以换做备用塔生产，或者将生产塔与备用塔串联使用；（2）脱硫塔或者连接管道泄漏情况，井站人员应带上空呼，采取倒塔或者关井措施，并疏散周边人员；（3）进塔与出塔压力不同，脱硫塔前、后压差高于0.1MPa，随着继续运行，压差逐渐增大。造成这种情况的原因可能有三种：①塔内装进了颗粒破碎、粉化较严重的脱硫剂或在脱硫剂床层内掉进了塑料薄膜等异物；②脱硫生产时实际处理量已大大超过脱硫塔设计的处理能力；③脱硫塔进入了游离水，从而降低了脱硫剂的抗压强度，造成脱硫剂破碎、粉化。如果是塔内装进了颗粒破碎、粉化较严重的脱硫剂或在脱硫剂床层内掉进了塑料薄膜等异物原因，则应立即停用该脱硫塔，并倒塔；如果是脱硫生产时实际处理量已大大超过脱硫塔设计的处理能力原因，则应减小处理量至设计处理能力范围内，并不断观察脱硫塔前、后压差情况，直至在正常范围内；如果是脱硫塔进入了游离水原因，则应加强气水分离器或原料气水饱和器的排水，避免将游离水带入脱硫塔，并适当减小天然气处理量，并不断观察脱硫塔前、后压差情况，直至正常。

五、结论

1.对于脱硫装置应尽可能采用串塔运行模式（即AA・BB），提高脱硫剂的累计硫容，延长脱硫剂的使用寿命，减少脱硫成本，提高效益。

2.由于本井硫化氢含量有上升趋势，在实际中为变量，且该井脱硫运行仅有110天，通过计算得出龙岗22井单塔倒塔周期为421天，实际硫容和最合理的倒塔周期还有待于进一步观察和研究。参考文献[1]叶敬东，王国兴，黄兴伟，等.干法脱硫化氢技术进展[J].湖北化工，1995，(2)：40-41.[2]李必忠，陈惠.氧化铁固体脱硫装置设计讨论[J]．石油与天然气化工，2002，31（2）：41-45.作者简介：彭刚（1985~），男，助理工程师，2009年毕业于西南石油大学石油工程专业，现在西南油气田川中油气矿南部作业区从事地面工艺工程技术方面的研究和管理工作。