高含硫天然气脱硫脱碳工艺技术在普光气田的应用研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油与天然气化工第11卷1期CHEMICALENGINEERINGOFOIL&GAS高含硫天然气脱硫脱碳工艺技术在普光气田的应用研究裴爱霞张立胜于艳秋刘正军(中原油田普光分公司天然气净化厂)摘要普光气田是我国迄今为止开发的规模最大、丰度最高的特大型海相碳酸盐岩整装气田，天然气中HS含量高达13～18％()，c()。为8～10()，有机硫化合物高达340．6mg／ITI。，常规脱硫脱碳工艺无法适用。该文通过对高含硫工艺技术进行研究分析，制定了普光气田天然气净化工艺路线，选用甲基二乙醇胺(MDEA)作为吸收溶

2、剂，通过催化反应脱除天然气中有机硫，设置级间冷却器控制CO的吸收，吸收溶剂通过串级吸收、联合再生，降低了装置能耗和运行成本。该工艺在普光气田应用后，外输产品气中H。s含量在6mg／m。以下，CO含量低于3()，总硫含量低于200mg／m。。关键词普光气田天然气净化脱硫脱碳有机硫DOI：10．3969／i．issn．1007—3426．2O12．01．003随着社会的不断进步和工业的持续发展，能源1．1．1常规胺法需求与13俱增，如何解决能源问题成为全世界关注常规胺法指较早在工业上获得应用的、基本上的焦点。根据我国可持续发展战略和环境保护国策

3、可同时大量脱除HS和CO。的胺法。目前所使用的要求，高含硫天然气清洁开采和净化成为我国能的烷醇胺包括：一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)源开发的主导方向之一。及二甘醇胺(DDGA)等。常规胺法的基本工艺流程普光气田主体位于四川I省达州市普光镇附近，主要由三部分组成：以吸收塔为中心，辅以原料气及勘探面积l116km，天然气资源量8916×lO净化气分离过滤的压力设备；以再生塔和重沸器为m。，截至目前已累计探明天然气地质储量3813x中心，辅以酸气冷凝器、分离器和回流系统的低压部lO。m。。为加快普光气田开发建设和川气东送工程分；溶液换热冷

4、却、过滤及闪蒸系统等介于高压和低的实施，中国石化股份有限公司在普光镇建成国内压之间的中压部分。基本流程如图1所示。首座高含硫天然气净化厂，原料气处理规模达l2()×lOi"13．。／a，年产硫磺能力240×10t，居国内首位。净化气由于高含硫天然气净化在国内尚属首次，可供借鉴净化气分离器J吸JJ贫富液换热的工艺技术及运行经验有限，因此，亟需针对普光气含硫l塔l_E三三三三啭田天然气的气质特点及处理规模开展天然气脱硫脱碳工艺技术的研究与应用。重沸器原料气分离器闪蒸罐[—二])l脱硫脱碳工艺技术缓冲罐图1常规胺法的基本工艺流程1．1化学溶剂法*

5、基金项目：国家科技重大专项(2oo8zxo5o48—005)。学兔兔www.xuetutu.com18高含硫天然气脱硫脱碳工艺技术在普光气田的应用研究1．1．2选择性胺法1．2物理溶剂法选择性胺法指在气体中同时存在HS和CO。物理溶剂法是利用H。s和CO等酸性杂质与的条件下，几乎完全脱除H。S而仅吸收部分CO。烃类在物理溶剂中的溶解度不同，通过物理吸附进的工艺，可以实现气体的选择性吸收[_1]。当天然行脱硫脱碳。常用物理溶剂包括多乙二醇二甲醚气中碳硫比(摩尔比)较高时(CO。／H。S>5．7)，使(Selexo1)、碳酸丙烯酯(FluorS

6、olvent)、甲醇、N一用常规胺法所得酸性气中Hs浓度低于l5，无法甲基吡咯烷酮(Puriso1)及多乙二醇甲基异丙基醚进入常规克劳斯装置处理，采用选择性胺法可在减等。物理溶剂传质速率慢，达到较高的Hs净化度少CO吸收的同时提高Hs浓度。具有选择性吸较为困难，且对烃类的溶解度大，但物理溶剂再生能收能力的烷醇胺包括甲基二乙醇胺(MDEA)、二异耗低，具有优良的选择性脱硫和脱有机硫能力，溶剂丙醇胺(DIPA)以及空间位阻胺。性质稳定，基本上不存在变质问题。常见SelexolMDEA是在20世纪8O年代作为选择性脱硫法脱硫脱碳工艺如图2所示。溶

7、剂进入工业应用，在8o年代后期掀起应用热潮。在高压和常压条件下，MDEA工艺均有较好的选吸效果。国内普光天然气净化厂、渠县净化厂、磨溪净化厂均选用MDEA脱硫脱碳工艺E3-5~，装置运行平稳，选吸和节能效果良好。截至目前，以MDEA为主剂开发出多种溶液体系_。]，其应用范围几乎覆盖了整个气体脱硫脱碳领域(如表1所示)。表1MDEA溶液体系及应用领域溶液体系应用领域1．3化学一物理溶剂法化学一物理溶剂法指以化学溶剂、物理溶剂组成的溶液进行脱硫脱碳的工艺。相比于化学溶剂／选择性胺法工艺流程与常规胺法基本相同，但物理溶剂脱硫脱碳工艺，化学一物理溶

8、剂法具有高吸收塔通常设置多个贫液入口，以便根据工况调节酸气负荷、低能耗、优良脱有机硫能力等优势，具有吸收塔盘数量，获得最佳的选吸效果。选择性胺法良好的发展前景。常用工艺包括醇胺一