天然气净化装置影响有机硫脱除的因素研究

GB 17820-2018《天然气》规定,进入长输管网的天然气气质需满足H₂S质量浓度≤6 mg/m³、CO₂摩尔分数≤3%、总硫质量浓度≤20 mg/m³的要求。为达到GB 17820-2018的要求,中国石油西南油气田公司已有3个净化厂将原MDEA脱硫溶液升级为有机硫脱除溶剂CT8-24。与常规MDEA化学溶剂不同,有机硫脱除溶剂属于物理-化学溶剂,其对有机硫的脱除既有物理溶解也有化学吸收。因此,各工艺参数对有机硫脱除的影响更为复杂。分别在实验室及天然气净化厂对影响有机硫脱除的因素进行试验研究,包括吸收压力、气液比以及气液接触时间等,系统分析了各个因素变化对有机硫脱除率的影响。结果表明,较高的吸收压力、较低的气液比和较长的气液接触时间有利于有机硫的深度脱除,为现场装置的优化运行以及其他天然气净化厂的气质达标提供了技术参考。     

炼油厂硫磺回收装置加氢尾气有机硫脱除溶剂研究

针对GB 31570-2015《石油炼制工业污染物排放标准》对炼油厂硫磺回收装置尾气中SO₂排放的严格要求,通过室内实验,研发出了对COS及H₂S脱除性能良好的配方型脱硫溶剂。试验考察了MDEA质量分数、COS质量浓度等工艺条件对该溶剂脱除有机硫效果的影响。结果表明,所选配方型脱硫溶剂可使炼油厂硫磺回收装置加氢尾气COS脱除率＞45%,H₂S质量浓度＜10 mg/m³,满足炼油厂硫磺回收装置尾气超低排放要求。      

含硫气井络合铁脱硫工艺技术及经济适应性研究

目的确定含硫气井采用络合铁脱硫工艺进行脱硫净化的技术及经济适应性。 方法分析了络合铁脱硫工艺的原理、流程及特点,根据含硫气井工业应用实例,研究提出了络合铁脱硫工艺的技术及经济适应性条件。 结果在技术性方面,络合铁脱硫工艺适用于任何H₂S含量的天然气脱硫,H₂S脱除率可达到99.9%以上,且脱除效果稳定,短期内不受H₂S含量波动的影响;CO₂脱除率由吸收塔运行压力及原料气中CO₂含量决定;对不同含量的甲硫醇、乙硫醇脱除率可分别达到97%、92%以上,对羰基硫的脱除率约为6.51%~35.02%;合理硫容应为药剂及电耗综合成本最低时的硫容,不同的运行工况,合理硫容也不同;工艺产生的单质硫目前主要以硫膏形式脱除及处理,对硫磺进行经济、环保的回收处理是络合铁脱硫工艺的一个难点。在经济性方面,开展了工艺完全成本分析,提出了在潜硫量为12.35 t/d的条件下工艺的经济极限H₂S含量及经济极限处理量的计算公式。 结论上述研究结果对络合铁脱硫工艺技术优选、优化及经济效益的论证、分析具有一定的借鉴作用。      

液硫池废气加氢回收利用技术研究与应用

为了节能减排,降低天然气净化厂排放烟气中SO₂质量浓度,利用中压蒸汽作为动力,通过抽射器将液硫池废气抽入加氢反应器;在硫磺回收单元100%负荷下,对加氢反应器床层温度、烟气中SO₂含量进行了研究。结果表明:加氢反应器床层温升40 ℃,烟气中SO₂质量浓度减排超过100 mg/m³,加氢反应器硫转化性能以及水解性能正常,提高了整体硫回收率,降低了液硫中H₂S的含量,为同类硫磺回收装置降低SO₂排放提供了参考。      

CPS+SCOT组合工艺停产尾气SO2减排措施探讨

中石油遂宁天然气净化有限公司拥有国内大型天然气净化厂,硫磺回收和尾气处理采用CPS+SCOT组合工艺,硫回收率达99.8%,日常生产排放尾气中SO₂质量浓度低于300 mg/m³,远低于GB 16297-1996《大气污染物排放标准》中规定的960 mg/m³。为进一步减少检修停产过程中的SO₂排放量,对尾气管线进行优化改造。同时,在4列相同装置分列停产实例中,探索酸气除硫和燃料气除硫的最优方式,并对停产除硫过程中的问题进行总结探讨。结果表明:在酸气除硫阶段,最好选择除一级甩开一级的方式,既不影响后续尾气处理装置正常运行,又保证了每一级反应器中硫磺去除更彻底;在燃料气除硫阶段,为确保SO₂排放达标,在时间允许的情况下,最好选择逐级甩开的方式。      

氯化铜协同低共熔溶剂(三氯化铁/乙二醇)高效氧化吸收H2S实验研究

目的低共熔溶剂(DES)在气体吸收领域已有一定的研究基础,鉴于其原料价廉易得、制备方法简单、绿色环保,是一种可以替代离子液体的的工业溶剂,具有广阔的应用前景,可用于解决中小规模常规含硫天然气中H₂S脱除的工业问题。 方法采用六水合三氯化铁(FeCl₃·6H₂O)、乙二醇(EG)制备了FeCl₃/EG低共熔溶剂,并加入无水氯化铜(CuCl₂)促进H₂S的吸收,最终合成DES脱硫剂FeCl₃/EG-CuCl₂。重点考查了脱硫剂原料配比、反应温度、CuCl₂浓度等因素对脱硫性能的影响,并对再生条件进行了探索。 结果原料物质的量之比为1∶1的FeCl₃/EG低共熔溶剂具有更好的脱硫效果,适当提高反应温度和CuCl₂浓度更有利于促进H₂S的吸收。脱硫剂可通入氧气进行再生,经过多次脱硫-再生重复使用,脱硫性能变化不大。脱硫产物经过XRD表征结果为斜方硫。 结论该DES脱硫剂可以高效吸收H₂S并将其转化为硫单质,实现硫元素的循环利用,可为天然气脱除H₂S气体工艺提供参考。      

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长庆气田靖边气区的原料天然气中，CO₂ 含量与H₂S含量之比高达188.8。长庆气田处理该原料天然气的第三净化厂根据这一特点，选用了适合配方的MDEA配方溶液作为该厂的气体脱硫、脱碳溶液。文章介绍了脱硫脱碳装置的运行情况。结果表明，配方溶液将原料天然气中所含H₂S与CO₂ 均脱至我国国家标准规定的含量以下，从而保证了外输天然气的质量，并取得了良好的节能效果。     

塔河油田伴生气分离产品甲硫醇分布模拟及工艺优化

目的为了解决塔河油田高含有机硫油田伴生气中有机硫脱除的难题,进行油田伴生气加工过程中甲硫醇分布模拟及工艺优化研究。 方法采用Aspen Plus和HYSYS软件模拟计算了MDEA溶剂胺洗脱硫后油田伴生气进一步分离得到干气、液化气和轻烃产品中甲硫醇的分布。针对液化气中总硫含量超标的问题,提出工艺优化方案并在工业装置上实施,考查优化效果。 结果甲硫醇的富集是造成液化气产品中总硫含量超标的主要因素。模拟计算结果表明,通过方案二与方案三的组合,可将液化气中甲硫醇质量浓度由470.44 mg/m³降至240.14 mg/m³,总硫质量浓度(以硫计)为272.94 mg/m³。结论工业装置实施改造后,液化气产品中总硫质量浓度可控制在330 mg/m³以下,达到GB 11174-2011《液化石油气》规定的液化气产品中总硫含量控制指标。      

吐─哈盆地天然气成因类型探讨

吐哈盆地的天然气依据成因可划分为油型气、煤型气、混源气和生物改造气4种类型。油型气主要产于托克逊凹陷及哈密凹陷,具有δ¹³C₃-δ¹³C₂值高、δ¹³C₂<-2.88%和演化程度较高等特征；煤型气主要富集于台北凹陷(鄯善油田、巴喀油田例外),具δ¹³C₁低、重烃气碳同位素重、δ¹³C₂>-2.88%等特征；混源气仅分布于鄯善油田及丘陵油田东块,具δ¹³C₁<δ¹³C₂<δ¹³C₃>δ¹³C₄的碳同位素“倒转”分布特征；生物改造气仅见于巴喀油田及丘陵油田陵4井区,具有密度小、干燥系数大、iC₄/nC₄及C₂/C₃值高、δ¹³C₂>δ¹³C₃等特点。     

万州分厂商品天然气总硫达标技术研究

针对中国石油西南油气田公司高含硫气田开发过程中的有机硫特别是高浓度羰基硫脱除问题,以天然气净化总厂万州分厂为例,分析了目前原料气和净化气组成现状、设计与实际运行情况,指出羰基硫脱除是万州分厂产品天然气总硫达标的关键技术难题,解决方法为:①利用高效脱硫溶剂,但会损失产品气量,影响下游硫磺回收装置燃烧炉稳定运行;②利用组合醇胺脱硫+羰基硫水解组合工艺,可在满足总硫含量达标的前提下提高天然气商品率,同时降低对下游装置的影响。利用VMG 9.5软件对万州分厂产品气中总硫含量达标升级改造羰基硫水解单元进行模拟计算,结果表明,总硫质量浓度小于10 mg/m³,满足GB 17820-2018《天然气》和GB/T 37124-2018《进入天然气长输管道的气体质量要求》中总硫含量的要求。在万州分厂湿净化气组成及90~150 ℃、2 000~6 000 h-1的条件下,中国石油西南油气田公司天然气研究院开发的配套羰基硫水解催化剂CT6-16对羰基硫水解率大于99%。      

加氢尾气深度脱硫溶剂CT8-26的研究

针对硫磺回收装置加氢尾气的气质特点,研发出了对H_2S具有良好脱除效果的配方脱硫溶剂CT8-26。室内试验表明,与MDEA相比,CT8-26可使脱硫后的净化尾气中H_2S质量浓度降低70%以上。在天然气净化厂硫磺回收装置加氢尾气的气质条件下,采用CT8-26溶剂体系可使净化尾气中的H_2S质量浓度30mg/m~3;在炼厂硫磺回收加氢尾气的典型气质条件下,采用CT8-26可使净化尾气中的H_2S质量浓度10mg/m~3。     

炼油厂硫磺回收装置尾气SO2达标排放技术工业应用

针对硫磺回收装置尾气SO_2达标排放问题,开发了SO_2超低排放核心技术。通过在克劳斯段采用有机硫水解性能优良的CT6-8钛基硫磺回收催化剂、在尾气加氢反应器中采用CT6-11新型尾气低温水解催化剂和在加氢尾气脱硫系统采用CT8-26加氢尾气H_2S深度脱除溶剂,达到了降低装置排放尾气中SO_2质量浓度的目的。该技术在塔河炼化公司和中金石化公司成功进行了工业应用,实现了排放烟气中SO_2质量浓度分别低至50 mg/m~3和31 mg/m~3以下的超低排放水平。     

一种新型脱硫技术在硫磺回收装置尾气达标排放中的应用

针对现有硫磺回收装置尾气中SO_2达标排放存在的困难,塔河炼化公司采用中国石油西南油气田公司天然气研究院综合减排新型脱硫技术,更换有机硫水解能力更强的催化剂和H_2S脱除效率更高的脱硫溶剂,再辅以局部工艺参数的调整,实现了公司尾气达标的目标,即排放尾气中SO_2质量浓度100mg/m~3。采用该技术可大大减少装置投资,简化操作。通过对该技术的工业应用,证实了其可靠性,可为今后同类型装置的尾气达标排放提供参考。     

对降低尾气处理装置SO_2排放的认识与建议

针对将硫磺回收装置排放尾气中SO2质量浓度从960mg/m3降至500mg/m3以下的技术方案,提出通过降低贫液进入SCOT工艺选吸塔的温度及贫液中H2S浓度,可有效地将总硫回收率提高至99.9%以上;若再辅以配方型溶剂的应用,则有望进一步改善选吸效果与总硫回收率。但现有工业数据表明,目前,属于氧化-吸收型的Cansolv总硫回收率低于常规SCOT工艺。因此,对采用Cansolv工艺处理Claus硫磺回收装置尾气的方案宜采取慎重态度。     

炼油厂燃料气中C_(3)+及H_(2)优化回收利用北大核心CSCD

目的回收利用炼厂燃料气中的C_(3)+及H_(2),提高经济效益。方法通过对不同来源的燃料气分析对比,找出其中富H_(2)、高C_(3)+燃料气。优化H_(2)利用及回收流程,增加脱氢膜面积,提高H_(2)回收量。利用催化装置和焦化装置的吸收稳定系统回收燃料气中的C_(3)+。结果技改总投资320万元,可回收C_(3)+1.23×10^(4) t/a,增效3000万元/年;H_(2)回收量可增加1050×10^(4) m^(3)/a,降低制氢成本1200万元/年。结论该方案充分利用炼厂现有吸收稳定系统及现有脱氢系统扩容,具有投资少、效益好、见效快的优点,对玉门炼化总厂高质量发展具有重要意义。     

高效有机硫脱除溶剂研发及性能考察

针对GB 17820-2018《天然气》对商品气中总硫含量的严格要求,通过室内实验,对多种类型的有机硫脱除溶剂配方进行评价,筛选出一种具有较高有机硫脱除性能和一定脱硫选择性的物理-化学溶剂。考察了气液体积比、吸收压力及填料高度等工艺条件对该溶剂吸收性能的影响,同时也考察了再生温度、闪蒸气量和溶液性能稳定性等关键指标,明确了碳硫比对选择性的影响。在原料气中CH 3SH和COS质量浓度均为30 mg/m^3且碳硫比大于5.0的条件下,新溶剂有机硫脱除率最高可达86.87%,CO 2脱除率为76.42%,可更好地保障商品气中总硫指标,并降低商品气量损失。     

DHX工艺在膨胀制冷轻烃回收装置上的应用

江油轻烃厂45×104 m3/d轻烃回收装置是以回收中坝气田须二气藏不含硫天然气中的C_3H_8、C_4H_10、C_5H_12及C_6~+以上轻烃组分为目的的生产装置。2017年以前,江油轻烃厂生产工艺为单级膨胀制冷(ISS)工艺,2017年对装置进行了工艺技术改造,在其原有基础上将工艺流程改为DHX工艺。经技术改造后,江油轻烃厂C_3收率由原来的61.87%提高到83.46%,每天增加液化石油气约3t,年创效益约400万元。