天然氣作為一種清潔能源隨著需求量越來越大,但在開采過程許多氣井往往含有硫化氫成分,硫化氫會造成設備及管道腐蝕,污染環(huán)境,對人身體健康有危害,從而影響了天然氣集輸、處理及使用。隨著科學技術的發(fā)展,天然氣脫硫技術的廣泛使用很好的解決了這些問題,但同時天然氣凈化處理成本也相應的增加。天然氣脫硫技術有許多種,需要優(yōu)選最佳脫硫技術,以最少的投資獲得最佳的效益。本文主要對兩種脫硫技術進行簡要論述,分析優(yōu)缺點,提供參考。
1 引言 目前,國內外主要用于工業(yè)生產的脫硫技術有:干法(物理)脫硫、生物脫硫和濕法脫硫三大類。濕法脫硫包括吸收法和濕式氧化法,濕法脫硫以醇胺吸收為代表的化學吸收法已在工業(yè)中大量應用,將氣體中的 H2S 轉移至液相,從而使氣體得到凈化。生物脫硫技術,在微氧條件下,將 H2S 氧化成單質硫和 H2SO4,目前生物脫硫技術還不成熟。干法脫硫技術則包括氧化鐵法、活性碳法、分子篩法、離子交換法、膜分離法、生化法等,目前工業(yè)上小規(guī)模天然氣脫硫處理應用最廣泛為是干法變壓吸附技術,全電腦控制,自動運行,還可實現(xiàn)自動切除故障塔,從而實現(xiàn)長周期安全運行。 2 脫硫方法介紹及優(yōu)缺點對比 2.1 脫硫方法介紹 (1)無定形羥基氧化鐵(干法)。特點:具有脫硫精度高、硫容高、強度好、可無人值守的特點,被廣泛應用于天然氣、合成氣、沼氣、煤氣、煤層氣及各種化工含硫物料中H2S的脫除;無定型羥基氧化法脫硫為反應法脫硫,無法控制脫硫深度,為精脫工藝,隨著脫硫劑的飽和,脫硫塔穿透,脫硫效果會明顯下降,凈化天然氣中的H2S含量也會急劇上升,需及時更換脫硫劑。 反應機理:FeOOH+2H2S → FeSSH+2H2O 工作硫容:≥ 35%(W); 主要設備:1 臺預處理分離器、1 套撬裝化脫硫裝置。 (2)復合脫硫劑(R-X)(濕法)。特點:復合脫硫劑體系在吸收塔中與 H2S 和硫醇等有機硫反應,形成牢固的硫化物,形成脫硫劑的富液;富液進入再生塔后與空氣充分混合,在復合催化劑的作用下快速再生生成硫磺,貧液循環(huán)使用;具有反應速度快、選擇性好、穩(wěn)定、腐蝕性小的特點,需有人值守。 反應機理:R-X(復合脫硫劑)+H2S → R-HS-HX 吸收反應 R-HS+HX+O2 → R-X-H2O+S 再生反應 工作硫容:30% ~ 50%(W); 主要設備:吸收塔、再生塔、捕硫槽、貧液泵、鼓風機、閃蒸罐、補水罐、氣液分離器、硫磺儲存設置等。 2.2 脫硫方法優(yōu)缺點對比 通過比較,濕法氧化法脫硫脫硫效率高,可將 H2S 一步轉化為單質硫,但廉價、高效、易再生、組成簡單、穩(wěn)定性好的脫硫劑是濕式氧化法發(fā)展的難點。濕法工藝脫硫負荷高,工藝流程及輔助系統(tǒng)復雜、投資高、能耗大、人員管理成本高。濕法脫硫吸收法本文沒有重點進行敘述,吸收法本質上是對氣體中的 H2S 進行提濃,該法工藝本身存在腐蝕、溶液降解及發(fā)泡等操作困難。干法脫硫工藝具有流程及輔助系統(tǒng)簡單,撬裝化程度高、占地面積小、便于搬遷、操作彈性大、脫除程度高、能耗小、投資低等優(yōu)點,特別適用于氣體精細脫硫。干法工藝大多是利用固體脫除劑吸收或者是轉化作用,將硫化氫變成單質硫或者形成其他固體化合物。 3 結語 通過上述對兩種脫硫方法的優(yōu)缺點對比,可以看出現(xiàn)有的脫硫技術還需要隨著科學進步不斷發(fā)展改進,才能滿足現(xiàn)有天然氣凈化處理需求。天然氣開采與儲運也會促進現(xiàn)有脫硫技術的不斷改進從而達到更好的效果。脫硫技術種類較多,但根據(jù)生產需要,要盡量選用干法方法脫硫,干法方法脫硫不但能耗小,而且污染少,節(jié)約成本。降低能耗、操作簡單、操作費用低是結合現(xiàn)狀脫硫技術未來仍繼續(xù)發(fā)展的方向。