新国标《天然气》对元坝天然气净化厂的影响及解决方案

元坝天然气净化厂采用UDS-Ⅱ复合溶剂脱除天然气中的H 2S、CO 2及有机硫等杂质,产品天然气达到国家标准GB 17820—2012《天然气》一类气指标。随着国家环保要求日益提高,2018年国家颁发新版GB 17820—2018《天然气》标准,元坝天然气净化厂现有工艺无法满足新标准要求。为此,根据元坝净化厂天然气脱硫工艺及产品气的特点,增设COS水解或分子筛精脱硫设施的方案均能有效提升产品质量,满足了新国标的要求。若进一步降低产品气总硫含量,还需加大对天然气净化工艺的开发力度才能实现。     

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...     

高含硫天然气净化新工艺技术在普光气田的应用

普光气田的天然气具有高含H₂S和含CO^₂及有机硫的特点,天然气净化难度大。为满足高含硫天然气净化的要求,普光天然气净化厂采用了MDEA法脱硫脱碳、TEG法脱水、常规Claus硫磺回收、加氢还原吸收尾气处理的天然气净化工艺路线。同时,在国内首次应用了气相固定床水解脱除羰基硫（COS）、中间胺液冷却、MAG^R液硫脱气等国际先进的天然气净化新工艺和专利技术,通过不断地摸索及优化工艺参数,解决了原料气脱除有机硫、CO₂选择性吸收、液硫深度脱除H₂S等技术难题;还应用了溶剂串级吸收和联合再生工艺、能量回收利用等多项技术,通过优化调整胺液循环量、降低能耗等手段,降低了操作费用。高含硫天然气净化新工艺技术应用于普光气田后,净化装置运行稳定,净化气质量超过设计要求,达到了国家标准一类气的指标。     

羰基硫水解技术的地位及应用前景

羰基硫(COS)水解技术是近年来崛起的有机硫转化新技术.它具有适应范围广、引入净化工艺投资少等优点,在合成原料气、特别是含氧合成气的净化、克劳斯(Claus)废气处理、脱硫废液处理及燃料油净制方面具有广阔的应用前景.     

天然气中有机硫化合物脱除工艺评述

天然气中有机硫化合物脱除技术的研发和选择是川东北地区高含硫气田开发的关键技术之一。为此, 综合了分析国内外天然气中有机硫化合物脱除工艺技术。目前已开发出的多种类型工艺中, 应用最为广泛的是以Sufinol法为代表的物理/化学混合溶剂吸收法。中国石油西南油气田公司天然气研究院最近也针对罗家寨、渡口河等高含硫气田所产天然气中同时含有一定量有机硫化合物的情况，开发成功了一种新型物理/化学混合溶剂（CT8 20）。提出原料气中有机硫含量不太高且又以COS为主时，可以采用混合胺溶剂；结合脱除有机硫的要求，高含硫天然气净化工艺流程也有很多改进，其中最重要的是组合/串级流程；建议西南油气田公司加紧开发相关有机硫脱除工艺技术，包括在还原-吸收法尾气处理工艺中应用物理/化学混合溶剂进行选吸脱硫的技术, 探索适用于脱除原料气中有机硫的空间位阻胺、与天然气中有机硫水解（转化）有关的催化剂研制、应用于物理/化学混合溶剂脱硫（及有机硫化合物）的新型物理溶剂。     

天然气中硫醇的深度脱硫溶剂研发与工业应用

GB 17820—2018《天然气》实施后,原料气气质中有机硫含量较高（大于20 mg/m3）的净化厂采用了有机硫脱除技术,以满足标准中一类气的指标要求。但从国内外有机硫脱除技术的应用情况来看,对于RSH含量高（大于30 mg/m3）的原料气,还存在对硫醇脱除率不高的问题,产品气总硫有超标的风险。为此,基于理论计算,开展了RSH脱除机理研究,揭示了硫醇与砜胺溶剂体系的反应机理,通过改善脱硫溶剂中关键组分的亲核性来提升溶剂对硫醇的化学吸收,研发出了一种新型的硫醇深度脱除溶剂。研究结果表明：(1)通过对醇胺分子结构改进,自主合成了分子结构中N原子具有强亲核性的新组分,形成了硫醇深度脱除溶剂,可促进其对硫醇的离解,提高硫醇脱除率。(2)在实验室条件下考察了不同压力、不同气液比条件下硫醇深度脱除溶剂的性能,压力低至1.5MPa,该溶剂对硫醇脱除率大于90%;气液比高达1200时,该溶剂对硫醇脱除率大95%。(3)在天然气净化厂工业应用中,在原料气硫醇含量超过300 mg/m3的条件下,经硫醇深度脱除溶剂净化后,产品气总硫低于5 mg/m3,硫醇脱除率超过99%。结论认为,该技术可应用于硫醇含量...     

醇胺法脱硫脱碳工艺的回顾与展望

醇胺法脱硫脱碳工艺虽已有近70年的发展历史,但迄今仍是天然气和炼厂气净化中应用最广泛的工艺。20世纪90年代以来,醇胺法工艺最重要的进展是普遍采用配方型溶剂,目前我国的天然气和炼厂气净化装置几乎全部采用此类溶剂。配方型溶剂按其不同的功能大致可分为3类：加强选吸型(I型)、脱硫脱碳型(Ⅱ型)和脱有机硫型(Ⅲ型)。应根据原料气的组成与净化气的规格要求来选择配方型溶剂的类型及其配方。     

天然气固定床羰基硫水解技术现场试验及工业应用

目的 验证实验室研究开发的固定床羰基硫(COS)水解工艺及催化剂在工厂气质条件下长周期运行的性能稳定性,为工艺包开发、工业装置设计及应用提供基础数据。方法 自主设计建设了6 000 m³/d天然气固定床COS水解技术现场试验装置,以工厂湿法脱硫吸收塔出口天然气为试验原料气,考查了试验装置连续运行时间超过16 000 h后COS水解率的稳定性。结果 试验结果表明,当反应温度大于70℃和100℃、体积空速小于6 000 h^-1时,COS水解率可以稳定大于98%和99%。工艺和催化剂研究成果应用于天然气净化厂产品气气质升级改造工程,工业装置稳定运行时间超过5 600 h,装置72 h性能考核结果表明,水解反应温度为100～120℃,反应器出口COS质量浓度<0.3 mg/m³,平均水解率达到99.69%。结论 实验室研究开发的天然气固定床COS水解技术工艺稳定可靠,催化剂水解率高,可为国内含硫气田以COS为主要有机硫组成且含量较高的天然气选择性脱硫提供技术方案。     

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。     

溶剂法脱除天然气中有机硫的原理及发展趋势

为了满足工业及日常应用的需求,原料天然气要进行净化处理。有机硫是天然气中一种较难脱除的杂质,不但在天然气开采、处理和储运过程中会造成设备和管线腐蚀,用作燃料时还会带来环境污染,危害用户健康。近年来,国际社会对商品天然气中有机硫含量的要求愈来愈严格,溶剂法脱除天然气中有机硫工艺研发受到了普遍关注。通过总结各类文献中常用的脱除天然气中有机硫的方法及其机理,讨论了物理溶剂法、化学溶剂法及混合溶剂法脱除天然气中有机硫气体的优缺点,阐述了未来天然气中有机硫脱除技术的发展趋势。     

天然气脱硫脱碳方法的研究进展

综述了甲基二乙醇胺(MDEA)法、砜胺法、LO-CAT法及CT8-5法等天然气脱硫脱碳方法的应用状况,对脱硫脱碳方法的适用范围、溶剂的变质过程、脱除效果进行了比较和分析,并展望了天然气脱硫脱碳方法未来的发展方向。通过对比分析得出,当原料气压力较高且硫含量高时,适宜采用LO-CAT法处理;若原料气中硫含量低时,应采用砜胺Ⅲ法;当原料气压力较低时,采用MDEA法和CT8-5法均适宜,但使用CT8-5法时溶剂更稳定,不易变质。若需要从原料气中选择性脱除H2S和有机硫、可适当保留CO2的工况,应选用砜胺Ⅲ法。     

天然气净化厂尾气达标排放对策

近年来,有关部门相继出台了严格的硫磺回收装置尾气排放控制指标,天然气净化厂硫磺回收装置尾气排放达标面临着巨大的压力和严峻的挑战。为此,对比了加拿大和美国天然气净化厂尾气SO2排放标准,分析了我国天然气净化厂尾气SO2排放执行标准的制订现状,以中国石油西南油气田公司（以下简称西南油气田）为例,对其现有的天然气净化厂尾气处理装置进行了技术经济性对比分析,并基于对技术先进性和经济合理性的综合考虑推荐了改造工艺。研究结果表明：①天然气净化厂硫磺回收率指标,我国明显高于欧美国家;②针对西南油气田各天然气净化厂特点,提出了升级溶剂并优化运行参数、有机胺法SO2吸收技术改造、络合铁液相氧化还原技术改造和关停等4种改造方案,预计改造投资为5.59亿元;③对于硫磺回收规模较大（超过200 t/d）的天然气净化厂,建议选用还原吸收类工艺;④对于硫磺回收规模中等（5～200 t/d）的天然气净化厂,建议选用有机胺法和SO2吸收工艺;⑤对于原料气中低潜硫量（不足10 t/d）的天然气处理装置,建议采用液相氧化还原工艺。结论认为,按推荐工艺改造完成后,西南油气田所有的硫磺回收装置尾气SO2排放均能满足国家标准的规定,并且能达到国际先进水平。     

高含硫天然气净化技术现状及研究方向

高含H₂S和CO₂的“双高”天然气净化技术面临天然气气质和尾气排放标准的双重挑战,脱除有机硫,减缓溶剂变质。进一步提高硫磺回收装置总硫回收率是“双高”天然气净化技术面临的主要问题。在回顾国内外高含硫天然气脱硫脱碳和硫磺回收技术现状的基础上,分析了现有高含硫天然气净化技术存在的问题,即硫、碳含量“双高”天然气净化脱硫溶剂循环量大、装置能耗高、脱硫溶液易变质、新标准下硫磺回收尾气排放难以达标和硫磺回收装置效率难以提升等,进而提出了物理溶剂脱硫脱碳技术、天然气脱硫脱碳溶剂变质与复活技术、高效H₂S直接氧化工艺技术和天然气中COS水解技术等新的研发方向,以期形成适用于“双高”天然气净化的系列配套技术,助推我国高含硫天然气的高效开发。     

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H2 S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...     

国产复合溶剂在高酸性气田的应用

MDEA溶剂对高酸性气体的脱硫脱碳具有净化度高、能耗低、稳定性高、防腐蚀性及选择性强等优点,但用于含有较高有机硫天然气净化时,单纯MDEA溶液的脱除能力难以令人满意。随着国内高含有机硫海相气田的相继投产,开发出脱有机硫能力强的溶剂越来越重要,华东理工大学研制的UDS复合配方溶剂率先在川东北高含硫气田的普光和元坝净化厂进行了工业试用,取得了较为满意的效果。     

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。      

高含硫天然气脱硫脱碳工艺技术在普光气田的应用研究

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H2S含量高达13%～18%(φ),CO2为8%～10%(φ),有机硫化合物高达340.6mg/m3,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CO2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H2S含量在6mg/m3以下,CO2含量低于3%(φ),总硫含量低于200mg/m3。     

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??As the new Law of Environmental Protection is implemented in China, sulfur recovery and tail gas treatment units in natural gas purification plants have to reduce emissions by technological upgrading in order to meet the stringent tail gas emission standards. In this paper, the improvement of tail gas emission standards on natural gas purification plants at home and abroad and the status of tail gas emission in China were analyzed. Then, five tail gas treatment methods (i.e., reduction adsorption, amine SO₂ adsorption, wet acid, limestone–gypsum wet, and dry circulating fluidized bed), liquid phase oxidation-reduction method and bio-desulfurization method were technically evaluated. Moreover, two treatment scales (potential sulfur rate of feed gas higher and equal to 1 t/d or lower than 1 t/d) were compared technically and economically. It is indicated that the tail gas emitted from the sulfur recovery units in existing natural gas purification plants is characterized by a high SO₂ content and a small SO₂ volume. It should be treated by means of reduction adsorption method, amine SO₂ adsorption method and dry circulating fluidized bed method or directly treated by means of the liquid phase oxidation- reduction method; that the tail gas of the feed gas with a higher potential sulfur rate should be treated by means of reduction adsorption technologies, and otherwise liquid phase oxidation-reduction method should be used for the direct treatment of tail gas; and that the tail gas of the feed gas with a medium potential sulfur rate should be treated by means of the amine SO₂ adsorption technology and that with a lower potential sulfur rate should be treated by means of the dry circulating fluidized bed technology.