脱硫与硫磺回收技术进展简介

西南油气田分公司天然气研究院脱硫与硫磺回收技术进展简介中国石油2009-5-7西南油气田分公司天然气研究院第一部分脱硫脱碳西南油气田分公司天然气研究院MDEA选择性脱硫工艺的研究开发◆川渝地区在天然气的净化处理中，针对不同气质、不同处理量、不同潜硫量，初步形成了包括醇胺法脱硫脱碳、液相氧化还原法脱硫及干法脱硫的配套技术，其中醇胺法仍然是目前川渝地区天然气净化的主力方法。◆西南油气田分公司经试验研究,成功地将MDEA选择性脱硫工艺在重庆天然气净化总厂垫江分厂、渠县分厂等大型净化装置上使用，明显降低了装置能耗和排放尾气中的总硫含量，产生了良好的经济效益和社会效益，使分公司天然气净化技术上了一个新台阶。西南油气田分公司天然气研究院以MDEA为基础的系列配方型脱硫溶剂的研究开发◆为了满足不同工况、不同气质气体的脱硫需要和净化要求，天研院又成功地在国内率先开发出了以MDEA为基础的系列配方型脱硫溶剂，在进一步提高MDEA水溶液脱硫选择性、稳定性、抗发泡性和拓宽其适用范围等方面取得了新的进展。◆这些配方型脱硫溶剂主要有CT8-5选择性脱硫溶剂、CT8-9脱硫脱碳溶剂、CT8-11液化石油气有机硫脱除溶剂等。西南油气田分公司天然气研究院以MDEA为基础的系列配方型脱硫溶剂的研究开发◆CT8-5选择性脱硫溶剂●CT8-5选择性脱硫溶剂及工艺技术是根据国内气体净化领域进一步改善MDEA水溶液脱硫选择性和操作稳定性的需要而开发的。●CT8-5在保证净化气H2S指标合格的前提下，CO2脱除率比MDEA降低约5%～10%，酸气H2S浓度有明显提高；由于专用添加剂的加入，不仅溶液再生所需蒸汽量减少，过程能耗进一步降低，而且提高了溶液的抗发泡能力。●目前该溶剂已在重庆天然气净化总厂长寿分厂、忠县分厂、江津净化厂、南充炼油厂、胜利炼油厂等厂家的脱硫或尾气处理装置上应用。目前每年处理的天然气量已达到近35亿立方米，经济效益和社会效益明显。西南油气田分公司天然气研究院以MDEA为基础的系列配方型脱硫溶剂的研究开发◆CT8-5与MDEA水溶液脱硫性能对比原料气组成v%酸气组成v%富液g/l贫液g/l净化气mg/m3项目时间循环量t/h蒸汽量t/hH2SCO2H2SCO2H2SCO2H2SCO2H2SMDEA95.101830001.479.5652.1347.872.312.640.450.15343MDEA95.111627501.238.7553.2236.132.512.870.230.2094CT8-597.41627501.2110.5159.9534.042.381.860.030.0675CT8-597.51425001.099.9863.2032.412.862.140.030.0689胜利炼厂硫磺回收尾气处理装置由MDEA更换为CT8-5后吸收及再生性能对比数据西南油气田分公司天然气研究院以MDEA为基础的系列配方型脱硫溶剂的研究开发◆CT8-9脱硫脱碳溶剂●CT8-9脱硫脱碳溶剂及工艺技术是为了克服MDEA碱性弱，与CO2反应速度低，不利于大量或深度脱除CO2以及传统脱碳溶剂MEA和DEA降解和腐蚀严重的缺点而开发的。●CT8-9其最大特点是可以通过灵活调整溶液组成来满足对原料气中CO2不同程度的脱除要求。它适用于CO2含量较高的天然气、炼厂气、合成气等气体的净化。●该溶剂经在大庆石化二厂合成气脱硫装置上的工业应用表明，其脱硫脱碳效果良好，净化气中H2S1ppm，CO20.1%，CO2脱除率达到98.9%。溶剂抗泡性能和抗降解能力强，对装置腐蚀轻微，溶剂损耗小，再生容易，蒸汽用量低，降低了装置的操作费用。西南油气田分公司天然气研究院以MDEA为基础的系列配方型脱硫溶剂的研究开发◆CT8-9脱硫脱碳溶剂工业应用数据溶剂操作条件及效果DEA溶液（25％Wt）CT8-9溶液（30％Wt）气体处理量9384Nm3/h9384Nm3/h溶液循环量20t/h20t/h操作压力3.0MPa3.0MPa再生蒸汽使用量2500kg/h2200kg/hH2S%0．070．035CO2%5．125．46原料气COSPPm3230H2SPPm〈1〈1CO2%0．060．06净化气COSPPm〈4〈4大庆石化二厂丁辛醇车间脱硫脱碳装置更换溶剂前后的操作条件及脱硫脱碳效果西南油气田分公司天然气研究院以MDEA为基础的系列配方型脱硫溶剂的研究开发◆CT8-11液化石油气有机硫脱除溶剂●CT8-11有机硫脱除溶剂及工艺技术是针对我国炼厂液化气脱硫装置现用脱硫溶剂有机硫脱除率不高而导致的产品质量不合格，设备腐蚀，废碱液污染等问题而开发的。●CT8-11具有对液化石油气中有机硫脱除率高，而烃溶解损失率低的显著特点。●该有机硫脱除溶剂经在广州石化总厂进行的工业侧线试验证明，对液化石油气中有机硫具有很强的脱除能力，其有机硫脱除率比MDEA水溶液提高了1.1倍，比该厂工业装置现用溶剂提高了0.85倍，对H2S的脱除率99%，烃溶解损失率0.3%,溶液抗发泡和再生性能良好。西南油气田分公司天然气研究院高含硫天然气净化工艺技术的研究开发◆为了加快开发川东北罗家寨、铁山坡等高含硫气田的步伐，我们针对其特殊气质，开展了多轮高含硫天然气净化工艺技术的攻关。◆通过技术攻关，研究开发出了高酸性天然气有机硫脱除溶剂CT8-20和适用于罗家寨净化厂串级SCOT工艺的脱硫溶剂CT8-22，为川东北高含硫气田的开发作好了技术储备。西南油气田分公司天然气研究院高含硫天然气净化工艺技术的研究开发◆CT8-20高酸性天然气有机硫脱除溶剂●为了应对川东北地区高含硫气田天然气中有机硫含量有可能升高的问题，天研院针对该气田天然气中H2S和CO2含量高，并且其有机硫的形态主要为COS的气质特点，研究开发出了高酸性天然气有机硫脱除溶剂CT8-20，为川东北以及全国其它高酸性气田的开发提供了又一个可供选择的脱硫溶剂和工艺方法。●在实验室高压脱硫试验装置上进行的试验表明：在吸收压力6.0MPa和所试验的原料气组成范围内，当溶液的酸气负荷为0.53mol酸气/mol胺时，净化气中H2S＜6mg/m3，CO2＜3%，有机硫脱除率＞89%。西南油气田分公司天然气研究院高含硫天然气净化工艺技术的研究开发◆CT8-20实验室500小时运转数据运转时间吸收压力原料气净化气有机硫脱除率H2SCO2有机硫H2SCO2有机硫h气液比MPa%%mg/m3mg/m3%mg/m3%242606.013.768.17505.664.671.1147.1990.67482606.013.748.26543.314.381.1547.4491.27722606.013.818.25513.453.251.0744.4691.34962606.013.548.05517.423.391.1648.1890.691202606.013.848.32542.384.241.0247.7691.191442606.013.718.34495.454.241.1344.2991.061682606.013.738.34534.364.811.1145.2991.521922606.013.868.16540.473.401.1749.0190.932162606.013.808.04453.173.961.0343.8190.332402606.013.538.05537.323.821.2147.9791.072642606.013.918.29566.233.891.2252.9890.642882906.014.288.44485.8710.021.6059.5387.753122906.014.168.27461.2710.471.5159.0887.193362906.014.218.40561.6710.321.5673.1986.973602906.013.788.13655.329.761.4984.0187.183842906.014.498.29620.8111.521.5377.6187.504082906.013.978.33625.9010.391.5576.0987.844322906.014.348.31600.3310.041.5473.9187.694562906.014.138.45507.139.751.6462.0287.774802906.014.388.31535.2411.171.5263.8688.075042906.014.198.35513.5210.781.5959.7888.365282906.013.647.93570.409.261.4873.1687.17西南油气田分公司天然气研究院高含硫天然气净化工艺技术的研究开发◆适应串级SCOT工艺的高酸性天然气有机硫脱除溶剂CT8-22●针对川东北罗家寨净化厂采用串级SCOT流程的工艺特点，以及MDEA脱硫溶剂不能适应较高有机硫含量天然气净化需要的实际，研究开发出了既能有效脱除高酸性天然气中有机硫，又能适应串级SCOT工艺的配方脱硫溶剂CT8-22。●该配方脱硫溶剂克服了常规的物理化学溶剂体系在脱除天然气中有机硫的同时，会使后续的SCOT尾气处理装置处理后的尾气总硫含量超过排放标准的缺点，填补了国内空白。西南油气田分公司天然气研究院高含硫天然气净化厂防腐措施研究◆针对川东北高含硫天然气净化厂脱硫系统可能存在的腐蚀问题，在国内首次对影响醇胺脱硫系统腐蚀的因素进行了较为系统的研究。◆在明确引起醇胺脱硫系统腐蚀的一些因素的基础上，围绕材料选择、设备的加工制造以及保持脱硫溶液清洁等关键环节，有针对性地提出了综合性的防腐措施。这些防腐措施，对下步川东北高含硫天然气净化厂的建设和运转维护具有一定的指导意义。西南油气田分公司天然气研究院物理脱硫溶剂的研究开发◆目前国内对物理溶剂脱除天然气中H2S、CO2和有机硫的性能研究较少，尚无用物理溶剂法进行天然气脱硫的成熟经验。◆为了开发更多经济、适用、先进的天然气脱硫新工艺来满足生产的需要，以便达到节能降耗，降低生产成本的目的，天研院开展了物理溶剂CT8-21脱除天然气中H2S、CO2及有机硫性能的研究。◆试验表明：在相同条件下，CT8-21物理脱硫溶剂脱除H2S和有机硫能力优于传统物理溶剂环丁砜，其选择性也较环丁砜好，而烃溶解损失率则低于环丁砜。该溶剂通过闪蒸后的富液能释放出约50％左右的酸气，具有较好的节能效果。CT8-21目前已完成中间放大试验，显示出良好的工业应用前景。西南油气田分公司天然气研究院空间位阻胺脱硫溶剂的研究开发◆为了进一步减少脱硫装置的能耗，降低生产成本，减少排放尾气中的总硫含量，开展了空间位阻胺脱硫脱碳工艺技术的研究，开发出了H2S脱除效果和选择性能好的空间位阻胺脱硫溶剂。◆实验室试验表明，在相同操作条件下，所选空间位阻胺配方溶剂与单纯MDEA水溶液相比，其脱硫净化度明显改善，H2S脱除率由98.55%升高到99.89%，净化气H2S含量减少30%以上；在达到相同尾气净化要求时，位阻胺配方溶剂的循环量较单纯的MDEA水溶液可减少10～15%。西南油气田分公司天然气研究院MDEA―环丁砜混合溶剂工艺计算模型的研究◆测定了H2S、CO2、COS、CH3SH在三种典型配比砜胺水溶液体系中的平衡溶解度数据，根据所测定的溶解度数据建立了H2S、CO2、COS、CH3SH、CH4在MDEA-环丁砜-水溶液体系中的严格热力学模型。模型的计算结果与实验数据及文献数据间有着很好的符合程度，其最大误差＜5%。◆建立了H2S、CO2、COS、CH3SH在砜胺水溶液体系中共同吸收时CO2的表观吸收速率常数的计算模型。结合所建立的热力学模型完成了砜胺水溶液整个脱硫工艺过程的模拟计算，模拟计算结果与现场试验数据及工业数据相符，总体误差＜10%。本研究成果填补了国内在该领域的空白。西南油气田分公司天然气研究院液相氧化脱硫取得的成果完成了常规工艺流程和自循环工艺流程的工艺开发完成了系列脱硫溶液的开发完成了配套分