天然气净化中的脱硫方法研究

天然气净化脱硫方法可分为两类，分别是干法与湿法。通常情况下，脱硫剂无法再生，因此在工业上，干法的应用情况较少见。而湿法在脱硫方面的处理量较大，可连续操作，适宜在处理富含硫的天然气时应用。混合吸收法、物理吸收法以及化学吸收法等均是现阶段较为广泛应用的净化方法。

1膜分离法

有相关试验结果显示，在脱硫处理中应用气体分离膜，可将每立方米所含硫量控制在5mg以内。而在脱硫中应用单级膜组件，对于烃的损害较大，无法实现经济性。脱硫率以及烃回收率之间属于相互矛盾的关系，无法同时满足两者，因此在脱硫工作中，应在保证脱硫量的前提下，尽量减少烃的损失量。①降低进气时的温度，可促进脱硫量的提高，减轻烃损失量;②提高原料气中硫化氢的浓度，在一定程度上可提高脱硫率，减轻烃损失率;单级膜分离也许无法满足对产品纯度、回收率等方面的预定要求，因此可考虑通过多个分离器的级联操作，特别是一些物料的循环级联，从而促进烃回收率、产品纯度等的提高。

2生物催化脱硫法

生物催化脱硫法是通过对微生物新陈代谢的效果而实现脱硫的目的，此方法操作条件较为温和，且操作流程简单，费用合理，其竞争优势较为显着，发展前景也较为明朗。因为生物酶催化反应具有专一性的特点，因此硫形态的不同使适合应用的脱硫细菌也有所不同。在有氧条件的基础下，脱硫细菌可通过对无机物(硫化氢、硫、氧化氢等)加以利用而获取能量，在固定空气中的二氧化碳下进行繁殖，同时在酸性条件(或是碱性条件)生长。排硫硫杆菌、氧化硫硫杆菌、脱氮硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌等均是现阶段有机物中较为常见的可自氧脱硫细菌。如今，工业化中可用于处理含硫化氢气体的生物脱硫工艺仅有3种，分别是BioSR、Thiopaq、Shell-Paques，这几种脱硫工艺均是对细菌的间接氧化效果加以利用而达到脱硫的目的，而几种工艺仅是在溶液脱硫的处理、再生方式、细菌生存条件等方面存在差异。

对于中低含硫量的天然气而言，在净化处理中应用生物脱硫法，在技术经济上的优势尤为明显。在处理含硫天然气中，硫磺的处理能力不宜超出5t/d。生物催化脱硫法的流程较为简单，且对于化学品与能源的消耗方面较少，无需借助化学催化剂。此外，生物催化脱硫法的效果较好，可确保天然气在进行脱硫处理后，其硫化氢含量不超出4×10-6(g/g)。并且，由于生成硫磺的亲水性较佳，对管线不会产生堵塞情况，因此处理装置方面无硫堵与溶液发泡的现象。

在天然气的脱硫处理中，需要对几点问题加以重视：①由于脱硫反应中过于依赖细菌生化作用，导致硫化反应的速度较慢，溶液硫的负荷也比较小，如此会导致循环量相应的加大，在生物反应器容积以及公用工程处理规模的影响下，加大了消耗量，导致经济性降低;②Thiopaq、Shell-Paques等工艺仍存在不足之处。为了促使气体中的硫化氢可充分进行转化，反应器保持过量的氧气，转化成硫酸盐的硫化氢将近3%～5%，由此产生的废弃溶液需加以处理后方可排出，从分散含硫气井的角度上看，需要将其外运到一处地方(或是建造装置)集中处理。③硫磺产品的纯度不足，若要提高硫磺产品的纯度，应配备相应的提纯处理设备进行辅助;④生物脱硫宜在30～40℃的温度下进行，因此在脱硫期间有可能需要采取保温措施或是换冷措施;

3混合吸收法

3.1Hybfisol法

此方法是ElfAquitaine近年开发成功的脱硫工艺，其吸收剂的构成物包括叔胺、仲胺、甲醇等物质，该吸收剂将叔胺、仲胺、甲醇等的特性有效结合在一起，此外，由于甲醇成分，明显促进了混合溶剂对于有机硫的脱除能力。在富含烃类的伴生原料气或是酸性天然气等气体的处理中较适宜应用Hybfisol法。

3.2活化MDEA法

活化MDEA溶剂是将MEA或DEA等活化剂与MDEA溶液混合所构成，增强二氧化碳的吸收效率为活化MDEA溶剂最主要的目的，常在处理硫化氢含量较少但需要进行大量脱除二氧化碳的原料气中应用。在流程的安排方面，活化MDEA法是以多级降压闪蒸进行安排，从而使水溶液中所溶解的二氧化碳最大化，实现节能的目标。然而，节能目的仅能在二氧化碳分压极高的原料气中实现。活化MDEA溶剂在化学性、热稳定性等方面的性能较优，因而可有效预防装置出现严重腐蚀与结垢的现象。此外，活化MDEA溶剂产生发泡现象的几率也较低。

3.3Sulfinol法

此方法属于砜胺法脱硫工艺之一，主要由化学吸收剂与物理吸收剂构成，其中物理吸收剂采用环丁砜，而化学吸收剂可由多种醇胺化合物中选取一种，其中MDEA(甲基二乙醇胺)与DIPA(二异丙醇胺)属于较为常用的化学吸收剂，因而衍生了SulfinolMDEA法、Sulfinol-DIPA法。Sulfinol法与通常使用的醇胺法较为相似，主要有强净化能力、再生能消耗量低、酸气负荷高等特点，在气能的净化方面可满足商品气对于质量的要求。此外，Sulfinol法在操作费用、投资等方面的费用较低，同时还可对砜胺比例加以调节而使经济效益最大化。

4物理吸收法

物理吸收法中应用的吸收剂均为有机复合物。该方法通过吸收剂对硫化物进行溶解性脱硫，同时在脱硫期间无化学反应发生。因为此种方法具有共吸现象，例如在同一时间不仅吸收H2S物质还吸收了重烃，这一现象会对净化期在热值与硫磺等方面的质量造成影响，因此常用于吸收含烃量较大、酸气分压在0.35MPa以上的天然气中。物理吸收法具有易再生、处理量大、可减压闪蒸出大部分酸气等优点。此外，其溶剂通常无腐蚀性，难以产生泡沫，稳定性佳、冻结情况少、可同一时间脱除COS、硫醇等有机硫等。Rectiol法(低温甲醇法)、Selexol法(多乙二醇二甲醚法)、24tasolvan法(磷酸三丁酯法)、Purisol法(N甲基吡咯烷酮法)等均是较为多见的物理吸收法。然而由于此方法所应用的溶剂价格较为昂贵，且具有共吸现象，因此制约了此方法的发展。

5化学吸收法

化学吸收法属于现阶段在天然气脱硫中最为多用的一种方法。MEA(一乙醇胺)、MDEA(甲基二乙醇胺)、DEA(二乙醇胺)、TEA(三乙醇胺)、DIPA(二异丙醇胺)、DGA(二甘醇胺)等均是目前较为多见的脱硫剂。从本质上看，醇胺溶液吸收酸气即是硫化氢与二氧化碳进入到液相中，并与醇胺溶液产生反应的一个过程。现阶段，醇胺法中的脱硫、脱碳等工艺所应用的水溶液已由单一性发展至多种溶剂混合调配成的配方型溶液，借助溶剂的复合化，不仅可提升其操作性能、扩展其应用范围，还可实现提高装置处理量、降低生产成本以及节能降耗的效果。

原标题：天然气净化中的脱硫方法研究