浅析天然气干法脱硫技术及应用研究.docx
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1、 浅析天然气干法脱硫技术及应用研究 摘要:天然气作为清洁能源需求量日益增长,天然气开采的过程中常伴有H2S和少量有机硫。H2S为高度危害介质,具有高度刺激性,不仅危害人体健康、污染环境,而且容易造成设备腐蚀、管道堵塞或催化剂中毒。天然气需进行脱硫处理,选择天然气脱硫工艺需统筹考虑成本及环境保护问题。目前采用的脱硫技术均较复杂,成本较高、安全环保风险大,研究并发展工艺简单、成本较低、安全高效的脱硫技术已成为行业亟待解决的问题。关键词:天然气,硫化氢,干法脱硫,应用1 天然气脱硫必要性社会的发展提倡清洁能源,天然气这种清洁能源的需求量也是日益增长。从矿藏开采出的天然气中,常伴有一些有害和在应用中不
2、利的物质,如硫化物、二氧化碳等。硫化物及其燃烧产物是大气的主要污染物之一,其燃烧产物二氧化硫(SO2)为无色、强烈辛辣刺激性的不燃性气体,溶于水,对眼和呼吸道有强烈刺激作用。二氧化硫排放至大气中,经气相或液相氧化反应可形成酸雨。硫化氢为一种无色气体,有臭鸡蛋气味,溶于水,属高毒物质。天然气中的H2S会造成运输、储存管道的腐蚀,也可使含铅颜料和铜变黑,侵蚀混凝土等。因此,需要严格控制天然气中酸性气体含量,脱硫是天然气净化的首要任务。2 天然气干法脱硫技术天然气脱硫技术分为干法和湿法两大类。天然气处理量大,硫化氢含量较高一般选择湿法脱硫。低含硫(潜硫量小于0.2t/d,原料气硫化氢小于5000mg
3、/m3)且不需要回收硫磺的天然气处理通常选择干法脱硫工艺。天然气干法脱硫采用固体型的脱硫吸附剂吸收或者是转化作用,将气体中的含硫化合物化学吸附到脱硫剂的小孔中,将 H2S 变成单质硫或者形成其他固体化合物。天然气干法脱硫主要包括分子筛法、氧化锌法、活性炭法、氧化铁法、离子交换法、膜分离法、生化法等,干法脱硫优点是工艺简单、投资低、无需专人操作、占地面积小等。缺点是脱硫剂硫容有限,更换频繁。硫容大、价格低的脱硫剂更受青睐。虽然大部分干法工艺所用脱硫剂均不能再生,但具有流程短、辅助系统简单、操作弹性大、操作简单、能耗小、投资低等优点,特别适用于气体精细脱硫。2.1 分子筛分子筛吸附剂己广泛应用于脱
4、除气体中的H2S,分子筛是一种具有骨架结构的碱金属或碱土金属的硅铝酸盐晶体, 吸附性能优良。结晶型的硅酸钠钙可用于选择性地脱除 H2S 或其他硫化物。分子筛脱硫最大优点是可以再生利用, 再生是用200300的蒸气,由于分子筛在550或更高的温度下相对稳定,而且再生完全,因此寿命长。适用于低含硫、低水露点的天然气脱硫。分子筛脱硫剂的脱硫效果一般,优点是价格便宜、可以再生连续使用。分子筛吸附法避免了氧化铁法、活性碳法使脱硫后的天然气含饱和水的缺点。但其再生过程一般需在高温下进行,同时再生气处理费用较高,再生出的硫化氢需要处理,使得装置一次性投资增大;而若将再生气送至火炬燃烧,则原料气的损失较大。因
5、此,分子筛脱硫剂的应用受到了一定限制。2.2氧化铁脱硫法氧化铁法是一种传统的天然气脱硫方法, 主要成分为Fe2O3,添加助剂和制孔剂,在脱硫过程中H2S与氧化铁反应氧化铁转换为硫化铁。氧化铁脱硫剂在使用上具有设备简单、操作方便、净化度高、床层阻力小,适应性强,等特点,能高精度脱除硫化氢。上世纪 70 年代后广泛应用在四川气田、长庆气田。(1) 铁海绵脱硫剂 铁海绵脱硫剂可完全脱除硫化氢,部分脱除硫醇,反应产物Fe2S3,缓慢接触空气可发生再生反应,提高铁海绵脱硫剂的硫容。铁海绵硫容一般在8%左右,具有价格低廉,脱硫活性高的优点,但存在安全性要求高、脱硫剂孔隙易被堵塞,活性下降快,装卸料作业频繁
6、、运行成本高、废脱硫剂环境接受性差等缺点。(2) Sulfatreat脱硫剂该脱硫剂工作硫容一般为10%-15%,可以部分脱除硫醇。它的体积硫容大于铁海绵,但存在脱硫活性低,脱硫时气体线速低,且要求气体要含饱和水等缺点。(3)EF2型氧化铁脱硫剂EF2型精脱硫剂的抗压碎强度、耐水性能均优于国内同类氧化铁产品。EF-2脱硫剂的穿透硫容是国内同类产品的3-5倍,其使用寿命也高出2-3倍,特别适用于精脱H2S。但存在价格高、脱硫运行时要求湿度高等缺点。2.3 活性炭脱硫法活性炭是常用的固体脱硫剂脱硫剂效果较好,价格相对低廉,可在室温下操作,设备投资费用少、操作简便,因此从性价比考虑,这类脱硫剂比较适
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