高含硫天然气有机硫的脱除技术研究

李京 唐朝勇 唐忠华 伍从广

中国石油西南油气田分公司川东北气矿 四川 达州 635000

摘要：在天然气的开发和利用过程中，必须去除其中的有害物质，以减少对环境的污染，提高能源的利用效率。本文针对高含硫天然气有机硫的脱除技术进行了研究和探讨，针对目前行业内的高含硫天然气有机硫的脱除技术进行了论述，并对未来的发展趋势进行了展望。

关键词：有机硫 天然气处理 脱硫技术

Study on the removal technology of organic sulfur in high-sulfur natural gas

Li Jing，Tang Chaoyong，Tang Zhonghua，Wu Congguang

China Petroleum Southwest Oil and Gas Field Branch，Sichuan Dazhou 635000

Abstract：This paper studies and discusses the removal technology of organic sulfur in high-sulfur natural gas.Keywords：organic sulfur；natural gas processing；desulfurization technology

在天然气的开发利用中，高含硫气田占有很大的比例。近年来，随着油气开发技术的不断发展，针对高含硫气田所采用的脱硫技术也不断涌现，给天然气开发和利用提供了良好的条件。本文针对目前的高含硫天然气有机硫的脱除技术进行了研究探讨，以更好地推动天然气处理技术满足环保和质量的要求。1 固体脱硫法

该方法是利用分子筛去除天然气中的有机硫，通过分子筛的吸附、收集以及再生实现脱硫目的，其工艺流程与天然气处理中的分子筛脱水流程相似。原料气先进入到含有分子筛的有机硫吸收塔，经过自上而下的流经过程，天然气中的有机硫被分子筛内部的吸收剂吸附收集，净化后的天然气进入下游装置。当分子筛吸附一定量的有机硫后需要进行再生，从而实现循环脱硫。川西北气矿天然气净化厂、川西南天然气净化厂等。目前采用MDEA-环丁砜的处理工艺，如重庆天然气净化厂，国外的Grossenkneten燃气净化处理厂等，均缺少了较好的实际效果。需要注意的是，由于环丁砜和MDEA、DIPA的混合溶液对某些重烃有较强的吸收性，因此对天然气中重烃含量较高的情况并不适用。另目前针对该处理方法的研究主要集中在物理溶剂具体类型的选择以及各种胺的混合配比方面，通过配方的优化进一步提高该处理方法的适用性以及脱硫效率。Hybrisol方法中所采用的吸收溶剂为仲胺、叔胺，同时配合甲醇。通过甲醇的加入不仅可以对天然气中的有机硫进行去除，同时还可以增加混合溶液对天然气中硫化氢的吸收效率。该方法对于含烃量较高的酸性天然气更为适用。4 复合胺脱硫法

该脱硫方法是从分子级别来对有机硫脱除系统进行溶剂的配比优化，相对于普通一维溶解度参数的溶剂脱硫方法，该方法采用的是两维溶解度参数研究方法，因而对于天然气中甲硫醇有机硫组分的溶解性更优。另外，在该方法中，针对羰基硫的脱除是利用胺溶剂本身的碱性特征以及反应过程中的空间位阻效应来优化和改善复合型胺溶剂与羰基硫的反应速率，通过适当调整胺类溶剂的碱度来创建更高效的溶剂脱硫反应环境，减少反应过程的空间阻力，提升复合型胺溶剂对羰基硫的吸收溶解效率。在实际应用中，目前采用复合胺脱硫方法的有西北油田天然气厂。该厂根据天然气原料中有机硫的分布特点，采用环状叔胺、MDEA为溶剂，通过优化筛选得到了脱除羰基硫和甲硫醇2种有机硫的复合胺型吸收剂，分别为UDs-I和UDs-Ⅱ。其中，采用新型复合胺吸收剂UDs-I的羰基硫脱除效率比普通的MDEA脱除效率高40%以上，采用新型复合胺吸收剂UDs-Ⅱ的甲硫醇脱除效率比普通的MDEA脱除效率近50%。此外，在对原料气中的酸性气体脱除方面，复合胺脱硫法的效果也优于普通的MDEA法。该企业在采用了复合胺脱有机硫技术后，有机硫的含量从原来的450mg成功降到了90mg左右，脱硫效果较为理想。2 物理溶剂脱硫法

该脱硫方法的原理是利用高含硫天然气中的各种组分在特定条件下的溶解度不同来进行有机硫的脱除。目前采用的物理溶剂主要有多乙二醇甲醚、磷酸三丁酯、N-甲基吡咯烷酮等。该方法的优势在于天然气的处理量大、具有再生性、可以通过减压过程蒸馏出较大部分的酸性气体、溶剂对设备的腐蚀性小、处理稳定性高、脱除效果好等，因而是目前行业内高含硫天然气中用于有机硫脱除中最为常见的一种工艺方法。但是该方法对于物理溶剂的使用量较大，因此成本较高。此外，在物理溶剂对有机硫溶解吸收的过程中经常会发生共吸现象，因而给后续脱硫产品的质量控制加大了难度。3 物理-化学溶剂法

该脱硫方法是利用物理溶剂和化学溶剂等多种溶剂的混合体系来去除天然气中的有机硫。目前，在该类脱硫工艺中主要的代表为Sulfinol方法和Hybrisol方法。Sulfinol方法中所采用的溶剂是环丁砜、甲基二乙醇胺（MDEA）和二异丙醇胺（DIPA）。其中MDEA和DIPA可以去除天然气中的硫化氢等酸性气体，环丁砜可以去除天然气中的有机硫，因此脱硫效果较好。在实际应用中，目前采用DIPA -环丁砜的处理工艺，如 72

2019年第5期技术研究合型的工艺技术方向发展，实现有机硫、酸性气体的协同脱除，从整体上提高高含硫天然气的脱硫效率。三是脱硫工艺装置的结构紧凑性以及模块性越来越强，可以有效减少生产工艺的占地空间，满足天然气处理规模和处理量越来越大的需求。四是工艺系统的综合性能更优，将天然气的脱硫、脱碳、回收、利用等环节有机整合起来，形成一体化的工艺，提高天然气处理和开发利用的综合效率，降低天然气生产和运营的成本。5 生物脱硫法

该法是借助微生物的自身代谢过程来实现对天然气中有机硫的吸收、分解和转化，继而将天然气中的有机硫污染物转变为对环境无害的物质。如常用的脱硫微生物有排硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌等。由于采用的是微生物这一反应媒介，因而在去除有机硫的过程中，必须对微生物蛋白酶的特性熟悉和了解。生物蛋白酶在反应过程中通常具有专一的特点，因此对天然气中的有机硫成分的吸收和分解具有较高的选择性，去除效果更好。该方法的另一优势是化学添加剂的使用量较少，因此可以有效避免二次污染的问题。为了提高微生物菌群对高含硫天然气中多种有机硫的综合去除效率，重点围绕生物菌种或菌群的筛选和针对性培育进行研究，一方面可以通过微生物生长繁殖条件参数的优化进一步提升单一硫组分的去除效率，另一方面也可以通过菌种的合理配比得到具有更高适应性的菌群，提高天然气中多种有机硫组分的综合去除效率。7 结束语

随着国家对天然气开发、处理和利用标准的不断提升，天然气生产企业也面临新的挑战。针对当前高含硫天然气加工处理过程中产生的液化气总硫含量居高不下的生产现状，必须从提高天然气中有机硫的脱除效率方面入手，以满足国家及行业所提出的新要求。随着化工技术的快速更迭，高含硫天然气的有机硫脱除技术也将有越来越多的可能性。因此，天然气相关从业人员应开阔思路，积极探索更多的新工艺，加大现有技术难题的攻克力度，推动我国高含硫天然气脱硫技术迈上新台阶，推动我国油气事业健康发展。6 未来的发展趋势

随着高含硫天然气田数量的增多，针对天然气脱硫技术的研究也越来越热。针对当下的有机硫脱除工艺技术，未来的研究将主要集中在以下几个方面：一是脱硫吸收溶剂的配方越来越优化，在提高溶剂脱硫效率的同时，能够满足不同气田的适应性需求。二是天然气有机硫的脱除工艺逐渐由单一脱除技术向着复参考文献

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件在共享数据库中进行控制命令的写入，实现下位机进行读取以及执行。在对高温高压泵的压力和力量进行调节时，就是通过上位机系统参数和控制命令来对数字I/O板卡PCI7432的输出值以及D/A板卡PCI6208V的输出值进行改变。系统中还进行了手动操作控制单元的设计用于在测控系统出现故障而无法自动控制和运行时通过操作人员的手动操作来确保实验步骤的顺利完成，提高其运行的可靠性。而中控室的上位管理级则主要是对试验过程进行动态监控，不仅可以对数据曲线进行分析和处理，还可以在作业过程中随着参数的变化来进行实时采集和对其未来的变化进行实时显示。在对被测参数和设备的运行状态进行设置时通常采用软手动控制方式，对不同的试验流程实现一键切换。作等功能。3.3 数据管理

此系统可以实现对数据保存频率进行动态调整或者固定等方法并且结合Ms Access以及SQL的访问功能来实现对测控系统中的数据保存周期从1ins~10min的范围内进行调节，而且还有手动数据保存功能来便于试验人员进行随时记录。其中上机位所采用的数据管理技术为Microsoft ADO数据库访问技术，下位机则能够模仿本地数据库的操作方法。而分层注汽井下工具测控系统中主要存在试验操作信息和测试试验数据信息两部分。4 结束语

在石油开采中采用分层注汽的方式来提高采收率的同时也增加了对井下工具的各项性能进行测试的难度，因此本文介绍一种智能化的室内模拟测试系统，通过相应的软硬件设置来实现对设备运行状态的自动控制以及对试验过程中模拟信号的采集，实现对高温条件下井下工具各项性能参数的测试，对分层注汽工艺中的不足进行了弥补。3.2 测试系统的软件设计

此系统中所采用的软件技术就是动态链接库DLL技术，其不仅可以实现I/O端口的输入输出，而且可以通过Visual Basic开发测控软件来对数据进行存储以及对历史数据进行查询，通过此平台编写的上位机软件可以实现对动态数据的监控以及试验参数曲线的显示，还能对数据进行管理、对试验命令进行传输，还具有实时报警的功能。还有通过此平台编写的下位机软件，其主要是可以实现对高速数据的采集和传输，以及对实验参数进行现场显示和对实验流程进行手动操参考文献 

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