高含硫气田天然气处理工艺的研究-.pdf

学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 卷 S 第 S 2 I N 期 G l油 号 加 工 [4 5O IL A N D G A S T R E A T IN G A N D P R O C E S S IN G I油 号 加 工 4脱水 单元 脱水工艺采用 T E G吸收法 ， 原料气通过脱 硫装置脱 出 H S 和 C O 的湿净化气进入脱水单 元 ， 脱 除其中水分 ， 达 到国家天然气净化标准 。 作 为溶剂 吸收法 的代 表 ， T E G吸收法一般 用于脱 硫 后 的脱水 口 ] ， 国 内外大 型工程 中 已广 泛应 用 。这 是 由于 T E G与乙二醇 、 二甘 醇等传 统醇类相 比， 虽 然 T E G溶 剂 存 在再生能耗 大 ， 有损失 ， 易被污 染 ， 氧化 生成腐蚀性 有 机 酸 ， 设备 占地空 间较 大 ， 维护较 为复杂 ， 投资和运行 成 本 高等缺 点 ， 但其 热稳定 性好 ， 更 于再生 ， 蒸 汽压 低 ， 携 带 损失 量小 ] ， 在 相 同的质 量 分数 甘 醇 的情 况 下 ， 能 获 得更 大 的露点 降H ] 。综 合 比较 各种 醇类 ， 一般选 用 T E G 脱水 。 溶剂 吸收法 与固体吸 附法分 子筛 吸收相 比 ， 虽然其 吸湿性 不如分子 筛吸收法 ， 但是透析成 本 比分 子筛 吸收 法低 ， 适 用于 大流量 的高 压天 然气 ， 更重 要 的是在 同样 达 到净 化标准 的前提下 ， T E G脱水 的投资 和运 营成本 比 分子筛吸 收法低 。 因此选用 T E G吸收法脱除湿净化气 中 的水分 。 5 硫磺 回收单元 硫磺 回收 装置 用 于 回收 脱硫 单元 以及 尾气 处 理单 元汽提酸气 中的 H 2 S 。硫 磺 回收装置采用 二级 常规克劳 斯工艺 ，设 计硫 回收率 9 3 ． 3 8 ％，单套 装置 硫磺产 量约 611 ． 9 0 dd。 克劳斯硫磺 回收工 艺经过百余 年的发展 ， 已成 为 当 今世界上最成熟 的硫磺 回收工艺 ] 。在克劳斯反 应的热 反应 段 ， 1 ／ 3的 H S在 反应 器 内按照 以下 反应 被 燃烧 成 S O ， 剩下 的 H2 s和 S O 在热反应段 和催 化反应段 反应生 成硫 单质 。 1 3 H 2 S O 2 2 H 2 S S O 2 H 2 O 2 j 2 H2 S S O2 _ 二 _ S 2 H2 O 3 n 由于 克劳 斯反 应是 可逆 反应 ， H2 S和 S O 完 全转 化 是 不可能 的 ， 并且式 3 反 应 中生成 的水阻碍 了转化 ， 限 制 了总硫 的回收 。实际操作 中 ， 式 3 反应 H 2 S和 S O z 的 比例很难一直 维持在 2 1 ， 因此二级克劳斯 的硫磺 回收率 最高达到 9 6 ％， 三级克劳斯的硫磺回收率最高达到 9 8 ％。 由于三级克 劳斯 I； L --级 克劳斯增加 了一级反应 转化段 ， 相应的硫磺回收率却仅提高了 2 ％ 6 ] ， 并且尾气处理单元 采用串级 S C O T工艺 ，因此硫磺回收装置最终选用了二 级 常规 克劳斯工艺 。 6 尾气处理 单元 尾气 处理装 置与硫磺 产量为 6 1 1 ． 9 0 洲 的硫 磺 回收 装置 匹配 。 装置设计采用 还原 吸收法 串级 S C O T工艺 ， 与硫磺 回收装置一起 ， 总硫 回收率达 到 9 9 ． 8 ％以上 ， 排放 气 中 S 0 排放量 ≤4 9 ． 3 k g ／ h 单套 。 6 ． 1 串级 SCOT工艺 针对原 料气高含硫 ， 尾气处理装 置采用还 原吸 收法 串级 S C O T工艺 处 理硫磺 回收装置 的尾气 。尾气 中所 含 的硫化物 和元 素硫几乎全部还原 成 H S ，经冷凝冷却 去除大部分水后 ， 在低压脱硫 吸收塔 通过 MD E A溶剂选 择性吸收 ，尾气 中所含的大部分 H S 被脱 除后去 焚烧 炉 焚烧后排 放 ， 富胺 液返 回脱硫装 置吸收塔进一 步吸收 酸 气。同时 ， 冷凝后 的含硫 酸水 经酸水 汽提塔 汽提 ， 提浓后 的含 H2 s气体返 回硫 磺 回收装 置 回收硫 磺 。通 过 S C O T 吸收塔底部出来 的 S u l fi n o l M半贫 液 由半 贫液泵送入脱 硫装 置的脱硫 吸收塔中部 。 串级 S C O T工艺 已被证 实是减少 S 0 排放量 最有效 的方法 之一 ， 是 目前世 界上装 置建设 最多 ， 净 化程 度最 高的尾气处 理技术 ] 。而串级 S C O T工 艺与其他 尾气处 理工艺相 比 ， 串级 S C O T工艺投资和操作成本 较低 ， 装置 占地面积 小 ； 对 克 劳斯硫 回收装 置 的适应性 强 ， 净化 度 高 ， 硫 回收 率高 9 9 ． 8 ％ ， 且排 放废 气 中 S O 含 量 9 6 0 m g ／ m ， 符合 国家要求 。串级 S C O T工艺 是将规模 、 环境 、 计划 投资 和运行 效果 等结 合在一 起 的最佳 硫 回收工 艺 技术 。 6 ． 2焚烧部分 从 S C O T吸收塔塔 顶出来 的排放气和来 自硫磺 回收 装 置液硫 池抽 出的气 体 以及 从脱 硫装 置 闪蒸气 吸 收塔 排 出来 的气体分 别进入焚烧 炉焚烧 ， 由于尾气焚烧 炉的 操作温度 为 7 6 0℃ ，因此焚烧 后排放废气 中的 H2 S含量 低于 1 0mg ／ m 。 由于设 置 了焚烧 炉余热锅 炉以及 蒸汽过热 器 ， 可以 最大 限度地 回收 排放废气 中的热量 ， 提 高装 置 的能量 回 收率 。从焚烧炉出来 的烟气在焚烧炉余热锅炉 中被冷却 到大约 4 2 5 c C，然后进入 蒸汽过热器进一步冷却 回收热 量 ， 冷却后 的烟气 温度 为 3 0 0℃， 通 过高度 1 0 0 m 的烟 囱 排放至大气 。 6 ． 3酸水汽 提部分 来 自脱硫 装置再生塔 的酸水 、 硫磺 回收装 置的酸水 以及尾气 处理装置 急冷 塔 的酸水 汇入酸水 收集 罐 ， 在 酸 水汽提塔 中汽提 。未 被冷凝 的酸气 则返 回至硫磺 回收装 置进一步 回收硫磺 。将从 酸水汽提 塔底部 出来 的汽提水 经汽提水冷却器和汽提水后冷却器进一步冷却到 4 0℃ 的酸水作为循环补充水使用 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 6 ⋯⋯⋯⋯I 2 。 3 年 4 月 7 结 论 针 对处理高含硫 天然气 ， 选 用脱硫效果 较好 的物理 化学溶剂法 S u l f i n o l M工艺 。此法 在 H 2 S和 C O z 共存 的 条件下 ， 不仅能从天然气 中脱 出 H 2 s ， 同时还具有 良好 的 脱除有 机硫 的能力 ；吸收 H2 S和 C O 的富液借 助简单 的 加热 闪蒸 实现溶液 的再 生 ， 降低能耗 ； 在 较 高酸气 分压 下 ， 溶液 除化学性 吸收酸气外 ， 还 有较高 的酸气 溶解度 ， 降压升温 使酸气解 析 ， 溶液循环再 用 ； 净化度 高 ， 具有 高 的脱有机硫效率 ， 在高 H2 S 分 压下 能耗显著低 于胺 ， 酸气 烃含量高 于胺法 ， 特别适用于高含硫气 田工程 。 对于脱水工艺 ， 虽 然 T E G吸收法 比分子筛 吸收法的 脱 水率低 ， 但是 T E G吸收法 投资和操作成本远低 于分子 筛吸收法 ， 使用 T E G脱水法能够得到符合国家标准的产 品气 ， 综合 考虑脱水率 、 投 资成本 以及 运营成本等 因素 ， 最终选择使用T E G脱水。 硫磺 回收 装置 选用 的二 级常规 克 劳斯工 艺 的硫 回 收率 达到 9 3 ． 3 8 ％，结合尾 气处理 装置 的 串级 S C O T工 艺 ， 以及投 资成本 等 因素 ， 选 用 了应 用最 为广 泛 的二级 常规克劳斯工艺 。 尾气处理装 置选 用的还原吸收法 串级 S C O T工艺 处理硫磺 回收装置 的尾气 ，该工艺是减少 S O 排放 量最 有效 的方法之一 ， 其净化程 度较 高 ， 硫 回收率也较 高 ， 能 使 最终排放 的 S O 含量符合 国家要求 。 参考文献 [ 1 ]姚春旭 ． 川 东北 高含 硫 天然 气脱硫 脱碳 工艺研 究 [ D] ． 青 岛 中国石 油大学 华 东 ， 2 0 1 1 ． Ya o Chu nx u． Re s e a r c ho n De s u l f u r i z a t i on a n d De c a r bo ni z a t i o n Te c h no l o g y f or Hi gh So ur N a t u r a l Ga s i n No r t h e a s t Si c h ua n [ D] ． Qi n g d a o C h i n a Un i v e r s i t y o f P e t r o l e u m e as t C h i n a ， 2 U1 1 ． [ 2 ]罗 小军 ， 刘晓天 ， 万 书华． 分子 筛吸附法在 高酸性 天然 气脱 水中的应用Ⅲ ． 石油与天然气化工， 2 0 0 7 ， 3 6 2 1 1 8 1 2 3 ． L u o Xi a u n ， L i u X i a o t i a n ， w a n S h u h u a ． A p p l i c a ti o n o f Mo l e c ul a r S i e ve Ads or pt i o n M e t ho d i n Hi So ur N a t u r al Gas De h y d r a t i o n U] ． Oi l a n d Na tur a l Ga s C h e m i c al I n d u s t r y ， 2 0 0 7 ， 3 6 2 1 1 8 1 2 3 ． [ 3 ]向 波， 彭 磊 ， 边 云燕． 高含硫 天然 气脱 水工 艺技 术探讨 [ J ] ． 天然气与石油， 2 0 0 6 ， 2 4 2 1 5 ． Xi a ng Bo， Pe ng Le i ， Bi a n Yun ya n．Di s c u s s i o n on Hi g h So ur Na tur al G as De h y d r a ti o n T e c h n o l o g y L I ] ． Na tur al Ga s a n d Oi l ， 2 0 0 6． 2 4 2 1 5 ． [ 4 ] 马卫锋 ， 张 勇 ， 李 刚， 等． 国内外天然 气脱水技术 的发展 现状及趋势【 J ] ． 管道技术与设备， 2 0 1 1 ， 5 0 6 4 9 5 1 ． M a W e i f e n g， Zh a n g Yo n g ， L i Ga n g， e t a1． P r e s e n t S i t u a t i o n a n d De v e l op me nt Te nd e nc y o f Do me s tic a nd F or e i g n Na t ur a l Ga s De h y d r a t i o n T e c h n o l o g i e s [ J ] ． P i p e l i n e Te c h n o l o g y and E q u i p me n t o f P i p e ， 2 0 1 1 ， 5 0 6 4 9 5 1 ． [ 5 ]吕岳 琴 ， 丁 湘 ， 王以朗． 高含 硫天然 气硫磺 回收及尾 气处 理工 艺技术[ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 3 ， 2 3 3 9 5 9 7 ． L v Yu e qi n， Di n g Xi a ng， W a ng Yil a n g．Su l f ur Re c o v e ry a nd Ta il Ga s Tr e a t me nt Te c hno l o g y for Hi g h S u l f ur Na t ur al Ga s [ J ] ． Na t u r alg a s I n d u s t r y ， 2 0 0 3 ， 2 3 3 9 5 9 7 ． [ 6 ] 谌 天兵 ， 郭庆生 ， 王 涛 ， 等． 高含硫 气田工程硫磺回收装置 工艺比选[ J ] ． 天然气与石 油， 2 0 1 1 ， 2 9 3 2 4 2 6 ． Ch a n g T i a n b i n g ， Gu o Qi n g s h e n g ， W a n g T a o ， e t a 1 ． P r o c e s s S e l e c t i o n o f S u fur Re c o v e r y Un i t i n Hi g h S o u r Ga s F i e l d L J ] ． Na tur al G a s a n d Oil ， 2 0 1 1 ， 2 9 3 2 4 2 6 ． [ 7 ]汪家铭 ，林鸿伟． s co T硫 回收尾 气处理技 术进展及应 用 [ J ] ． 化肥设计 ， 2 0 1 2 ， 5 0 4 7 - 1 1 ． W a n g Gumi n g， Li n Hon g we i ．Pr og r e s s a nd Ap pl i c a t i o n o f S CO T Sulf ur Re c o ve ry a n d Ta i l Ga s Tr e a t me n t Te c hno l o g y [ J ] ． C h e mi c al F e rt il i z e r s De s i gn ， 2 0 1 2 ， 5 0 4 7 - 1 1 ． 声明 本刊 已许可 中国学术期刊 光 盘版 电子杂志社在 中国知 网及其 系列数 据库产 品 中以数 字化方式复 制、 汇编 、 发 行、 信息网络传播本刊全文。 本刊著作权使用费与本刊稿酬一并支付。 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