高含硫天然气超重力脱硫技术研究

某油田生产处理系统的伴生气均送火炬系统放空燃烧，伴生气中H 2S含量高，含有硫醇硫，难于回收使用。

为提高油田开发资源利用当量，公司决定对油田伴生气实施脱硫净化回收，对现有锅炉进行改造，以烧伴生气替代原油。

脱硫方案比选脱硫工艺方案按照所采用脱硫剂的不同分为固体脱硫和液体脱硫两大类。

通过研究对比，固体脱硫再生困难、硫容有限，在更换填料时放出大量的热量、温度很高，海上不易更换填料，因此固体脱硫方案不适用于海上工作环境。

液体脱硫根据溶液的吸收和再生方式，可分为氧化还原法、物理吸收法和化学吸收法，液体脱硫工艺都能满足海上的工作环境。

根据伴生气组分报告，H 2S 含量约11960ppm。

同时，伴生气中还含有少量的硫醇硫，能使某些方法中所使用的脱硫剂中毒。

对于传统的塔式设备的改良PDS法和LO-DES法脱硫，存在着整体占地面积较大、脱硫设备高度较高、单个设备重量较大等劣势，对于海上的工作环境，施工和后续的操作都存在着一定的困难。

由于海上设施空间有限，维修、维护设备难度大，因此需要选择硫容大、占地面积小、设备稳定运行时间长的方案——超重力脱硫。

超重力技术介绍超重力技术利用旋转填料床中产生的强大离心力---超重力，使气、液的流速及填料的比表面积大大提高而不液泛。

旋转填料床（Rotating Packed Bed,或RPB）是利用高速旋转的填料床产生的强大离心力（或超重力）使气液的流速及填料的有效比表面积大大提高，液体在高分散、高混合、强湍动以及界面急速更新的情况下与气体以极大的相对速度在弯曲流道中接触，极大地强化传递过程的一种设备。

旋转填料床与传统的塔设备有较大的区别，一是液相流动由重力场条件变成了超重力场条件，流体力学特性和气液之间的传质传热规律有所不同；二是设备由传统的静止装置转化为旋转运动装置。

在旋转填料床内，不同相间物料作强制性的接触运动，液相被分散成薄膜或细小雾滴，极大地提高了相界面积；剧烈搅动速度、浓度、温度边界层，强化了传递过程。

毕业论文超重力技术在锅炉脱硫除尘方面的应用研究目录第1章超重力技术及其发展状况 (4)1.1 超重力技术的基本概念 (6)1.2超重力技术发展概况 (7)1.3 超重力脱硫除尘技术与传统脱硫除尘技术的比较 (8)1.3.1国内烟气脱硫现况 (8)1.3.2国内烟气脱硫研发及主要应用技术 (9)1.3.3国内除尘技术现状 (13)1.4目前脱硫除尘技术及设备存在的问题 (18)1.4.1脱硫效率相对较低的问题 (18)1.4.2磨损、腐蚀、结垢问题 (19)1.4.3排烟温度问题 (19)1.4.4脱硫产物分离问题 (19)1.5超重技术在脱硫除尘中的应用 (20)1.6本研究的主要内容 (21)第2章试验装置及测试方案 (23)2.1试验装置与试验方案 (23)2.1.1试验装置 (23)2.1.2试验方案简介 (23)2.2试验参数设计 (24)2.3超重机流体力学参数控制 (24)2.2实验仪器 (25)2.2.1主要仪器 (25)2.2.2碟片式超重机构造简介 (25)第3章超重场的水力学试验及数学模型 (30)3.1 填料内喷水操作流体力学特性 (30)3.1.1干、湿床实验 (30)3.1.2设备调整后的水力学试验 (31)3.2建立简单的数学模型 (32)3.2.1 液体在碟片内流动情况 (32)3.2.2条件简化 (33)3.2.2 模型建立 (34)3.2 模型研究内容 (36)第4章操作工艺参数与SO2脱除率的关系研究 (38)4.1概述 (38)4.2操作工艺参数与SO2脱除率关系的研究和分析 (38)4.2.1超重床转速与SO2脱除率关系 (38)4.2.2 石灰水流量与SO2脱除率的关系 (39)4.2.3 pH值与SO2脱除率关系 (40)4.2.4 烟气流量与SO2脱除率关系 (40)4.2.5 布水器布置形式与SO2脱除率关系 (41)4.3 小结 (42)第5章操作工艺参数与烟尘去除率的关系研究 (43)5.1 概述 (43)5.2超重机结构对灰尘去除率的影响 (44)5.2.1液气比对灰尘脱除率的影响 (44)5.2.2 超重机转速的影响 (44)5.4影响超重机除尘效果的因素 (46)5.4.1液气比（操作液量）的影响 (46)5.4.2转速的影响 (48)第6章结论 (50)第7章不足之处与几点建议 (52)7.1 不足之处 (52)7.2 几点建议 (52)参考文献： (56)摘要超重场技术是20世纪八十年代发展起来的一种利用离心力强化传质与微观混合的新型化工设备。

72在天然气的开发利用中，高含硫气田占有很大的比例。

近年来，随着油气开发技术的不断发展，针对高含硫气田所采用的脱硫技术也不断涌现，给天然气开发和利用提供了良好的条件。

本文针对目前的高含硫天然气有机硫的脱除技术进行了研究探讨，以更好地推动天然气处理技术满足环保和质量的要求。

1 固体脱硫法该方法是利用分子筛去除天然气中的有机硫，通过分子筛的吸附、收集以及再生实现脱硫目的，其工艺流程与天然气处理中的分子筛脱水流程相似。

原料气先进入到含有分子筛的有机硫吸收塔，经过自上而下的流经过程，天然气中的有机硫被分子筛内部的吸收剂吸附收集，净化后的天然气进入下游装置。

当分子筛吸附一定量的有机硫后需要进行再生，从而实现循环脱硫。

2 物理溶剂脱硫法该脱硫方法的原理是利用高含硫天然气中的各种组分在特定条件下的溶解度不同来进行有机硫的脱除。

目前采用的物理溶剂主要有多乙二醇甲醚、磷酸三丁酯、N-甲基吡咯烷酮等。

该方法的优势在于天然气的处理量大、具有再生性、可以通过减压过程蒸馏出较大部分的酸性气体、溶剂对设备的腐蚀性小、处理稳定性高、脱除效果好等，因而是目前行业内高含硫天然气中用于有机硫脱除中最为常见的一种工艺方法。

但是该方法对于物理溶剂的使用量较大，因此成本较高。

此外，在物理溶剂对有机硫溶解吸收的过程中经常会发生共吸现象，因而给后续脱硫产品的质量控制加大了难度。

3 物理-化学溶剂法该脱硫方法是利用物理溶剂和化学溶剂等多种溶剂的混合体系来去除天然气中的有机硫。

目前，在该类脱硫工艺中主要的代表为Sulfinol方法和Hybrisol方法。

Sulfinol方法中所采用的溶剂是环丁砜、甲基二乙醇胺（MDEA）和二异丙醇胺（DIPA）。

其中MDEA和DIPA可以去除天然气中的硫化氢等酸性气体，环丁砜可以去除天然气中的有机硫，因此脱硫效果较好。

在实际应用中，目前采用DIPA -环丁砜的处理工艺，如川西北气矿天然气净化厂、川西南天然气净化厂等。

西南石油大学应用技术学院毕业设计（论文）开题报告毕业设计题目：高含硫天然气脱硫处理研究学生姓名：李平学号： 0915010139专业：石油化工生产技术指导教师：赵建华职称：助教2012年 3 月 6 日文献综述天然气是一种洁净、方便、高效的燃料，也是非常重要的化工原料。

从井场出来的天然气多数含有H2S，为了达到管输标准必须对它进行处理。

用于天然气脱除酸性组分的方法有很多，大体可分为干法和湿法两大类。

干法脱硫现在工业上已很少应用，湿法脱硫以醇胺法应用最广。

近年在川东北发现了开发前景巨大的天然气气藏，但该区气田高含硫化氢。

高含硫天然气的净化问题，国内尚无成熟的技术可借鉴。

天然气净化工艺中脱硫剂性能的好坏直接关系到净化气能不能达到净化指标。

为此，有必要开发出一种适合高含硫天然气净化的高效新型脱硫剂。

本论文针对高含硫天然气研制了多种脱硫配方溶液，选取MDEA为基本溶剂，添加能够改善溶剂性能的多种活性组分，复配了一系列的溶剂。

通过静态脱硫试验，筛选出效果好的AY-2，并确定了最佳加入量为5%。

再对筛选出来的溶液做起泡趋势的测定实验，确定消泡剂的最佳用量为13.5mg/L。

然后对配方溶液作具体的评价。

考察其在不同吸收温度、不同H2S浓度、不同溶液浓度、不同气体流速、不同吸收溶液体积等主要因素对配方溶液脱硫效率的影响，确定了在常压、20℃左右的最佳操作条件：气体流速90ml/min；H2S浓度为10%（v）左右；溶液浓度为40%（w）；吸收液体积为120ml，吸收时间20min时该配方溶液的脱硫效果较好。

论文还考察了配方溶液对钢材的腐蚀性，通过实验发现脱硫溶液对钢材的腐蚀性是较低的。

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：化学吸收法这类方法是以可逆的化学反应为基础，以碱性溶剂为吸收剂的脱硫方法。

溶剂与原料气中的酸性组分反应而生成某种化合物；吸收了酸气的富液在升温降压的条件下又能放出酸气。

这类方法中最具代表性的是碱性盐溶液法和醇胺法。

高含硫天然气脱硫工艺研究进展发布时间：2023-03-22T05:36:27.949Z 来源：《科技新时代》2023年第1月1期作者：王晓龙[导读] 脱硫吸收塔是净化天然气的关键设备，天然气净化流程繁多，原料气成分复杂，涉及的原料、中间产品大部分易燃、易爆、有毒王晓龙广东政和工程有限公司广东广州510000摘要：脱硫吸收塔是净化天然气的关键设备，天然气净化流程繁多，原料气成分复杂，涉及的原料、中间产品大部分易燃、易爆、有毒；温度、内压较高容易造成容器破裂。

天然气净化厂设备分布局限，脱硫吸收塔内气体一旦发生泄漏，压缩气体会从破裂处高速喷出，在点火源的作用下，形成喷射火灾或爆炸，对相邻设备以及周围区域产生影响引发二次甚至多次事故，这就是天然气脱硫吸收塔事故后果的多米诺效应。

关键词：含硫天然气；MDEA脱硫装置；脱硫工艺；关键参数引言天然气作为一种清洁能源，在优化我国能源结构的过程中扮演着十分重要的角色。

我国从2010年开始逐渐提高了天然气在能源结构中的比重，预计后期天然气的消费量将会呈现出逐渐升高的趋势。

我国的天然气资源储量十分丰富，而近年来新增勘探开发的气田中酸性气田的占比达到了50%以上，主要分布在四川盆地等区域。

据有关统计显示，我国目前已探明的酸性天然气资源储量在6×1012m3以上，能够为我国的能源安全提供可靠的保障。

1含硫天然气的生成井口天然气的主要成分为CH4，但其中也包含了一些需要被除去的杂质，如水蒸气、H2S、CO2、He、N2和其他化合物[。

天然气中的H2S主要来源于自然形成和开采两个过程，其中自然形成是生成H2S的主要环节[。

在自然形成过程中，有机硫主要通过氧化、水解作用降解生成H2S；无机硫通过微生物作用生成有机硫，进而在腐败作用下生成H2S；结合热化学还原作用，形成H2S。

天然气开采过程中也会形成部分H2S，主要来源于钻井作业中岩浆喷涌上升过程中产生H2S、集输管道中的微生物滋生形成的H2S等。

化工能源化 工 设 计 通 讯Chemical EnergyChemical Engineering Design Communications·199·第45卷第4期2019年4月1 高含硫天然气净化技术现状为了有效脱除天然气中的硫化氢和碳化物，国外很多国家都采用物理化学溶剂法，主要包括Sulfinol 法和Flex-sorb PS 法等。

如果这些成分的浓度过高，在进行净化处理过程中，需要采用DEA 法和MDEA 法。

为了有效提高对硫化氢的处理效率，在国外通常采用的是组合脱硫和脱碳技术。

硫磺回收技术。

在对天然气进行脱硫处理后，其中硫化氢的含量会极大降低。

含硫的天然气经过脱硫处理后，其酸气中往往会包含50%~80%的硫化氢，如果采用三级克劳斯硫磺回收装置，可以将对硫化氢的回收率提高到98%左右，各种回收副产品的量也非常少，通过与水解技术的结合，能够进一步降低其中硫的损失量。

如果天然气中的含硫量过高，在经过脱硫处理后，其中硫化氢的浓度往往较低，经常不足40%，再经过克劳斯硫磺装置的回收后，净化率依然不是很高，一般的水解技术也无法得到较好的应用效果。

2 技术研究方向脱硫脱碳技术的研究。

随着科学技术的高速发展，高含硫天然气脱硫技术也得到了飞速的发展，其中应用比较广泛的有物理溶剂法和空间位阻胺，其具体情况如下：由于硫化氢、二氧化碳、甲烷在溶解剂中的差异往往较大，物理溶剂法是利用这些物质性质的不同进行净化分离。

由于酸性气体和化学溶剂的反应热要大于其在物理溶剂中的溶解热，因此对溶剂的消耗量更少。

通过采用物理溶剂法，可以将碳化物和硫化氢同时进行脱除。

但该方法在酸度较高天然气净化中的应用还比较少，需要进一步加大在该方面的研究。

空间位阻胺-物理溶剂法是利用各种硫化氢中硫含量的不同，从而有针对性选择位阻胺、位阻胺与MDEA 联合等，其最大的优势在于再生性区别较大，腐蚀性和发泡性能也有较大的差异。

对硫磺回收技术的研究。

天然气脱硫技术及应用研究天然气是近年来广泛应用的一种能源，其清洁、高效、便捷的特点备受人们喜爱。

不过，在天然气中，硫化氢、二氧化硫等有害气体的含量却较高，这不仅对环境造成污染，还有可能对人体健康造成一定威胁，因此对天然气的脱硫技术研究和应用也变得尤为重要。

一、天然气脱硫技术概述天然气中的硫化氢和二氧化硫等有害气体对环境和人体健康都有一定威胁。

因此，为了减少这些有害气体对环境的污染和人体健康的威胁，需要对天然气进行脱硫处理。

脱硫技术主要包括化学吸收法、生物脱硫法、物理吸附法、微波辐射法等多种方法。

化学吸收法主要是通过在吸收剂中加入一定量的碱性化合物（例如氨、钠碱等）使吸收剂中的SO2与硫代硫酸盐反应生成硫酸根离子和硫黄。

这种方法可以迅速去除天然气中的SO2，但生产成本较高。

生物脱硫法是利用硫酸还原菌从天然气中去除硫化氢和二氧化硫的生物过程。

这种方法可以在较宽的温度范围内进行，并且还可以使脱硫产物转变成无害的硫、硫酸钙等物质，清洁环保。

物理吸附法主要是利用介孔分子筛等材料对天然气进行吸附，然后再通过升温或者压缩降温等方法来更换吸附剂。

这种方法成本低，但吸附剂的选择和使用过程需要重视经济性和操作难度。

微波辐射法则通过微波辐射对天然气中的硫化氢进行氧化，达到脱硫的目的。

这种方法成本低、能效高、技术成熟。

但考虑到现在该技术中还存在很多待解决的问题，因此还需要进一步的优化和完善。

二、天然气脱硫技术的应用与前景当前，在工业生产、燃气供应、家庭使用等诸多领域中，天然气的需求正在逐渐增加。

因此，节能减排和环保已成为一种趋势，把脱硫技术应用到天然气生产和使用中，立足于保证生产和使用效益的基础上，减少环境污染和生产成本，减排减碳，降低企业的负担和社会的压力。

在未来，提高天然气资源的利用效率，减少环境污染、节能减排、提高环境质量将成为天然气脱硫技术的研究和发展方向，尤其是在大气环境越来越受到关注的情况下。

同时，也需要面对诸多挑战，发展可持续的脱硫技术，提高技术水平和社会层面的应用能力。

天然气开采中有机硫去除工艺技术研究摘要：天然气是一种清洁能源，它具有无污染、可再生等优点，在我国的分布范围十分广阔，但是由于其开采过程中的技术不成熟，导致了采出率低，开采成本高，对环境的影响大等原因，所以采出率较低，开采后的含硫量也比较高，这就使得含硫的气体含量比较大，从而造成了严重的大气污染。

为了解决这些情况，就需要对其进行有效的利用和处理。

关键词：天然气开采；有机硫去除工艺；技术研究引言在天然气的生产和运输过程中，会产生大量的含硫、氮、磷等有害物质，这些气体会对环境造成很大的污染和破坏，对人体健康有极大的影响；同时，也会对人类的生命财产安全构成严重的威胁[1]。

目前，对于天然气的采出，主要是通过地下管道进行输送，但是这种方式不仅成本较高，且效率也不高，并且还存在着一定的安全隐患。

一、相关理论基础（一）天然气的开采目前，我国天然气资源的开采主要以煤层开采为主，而采煤方法是以煤炭的采掘和加工为基础的；在进行采掘过程中，会产生大量的粉尘，对环境造成严重的污染；同时，由于地下水位较低，在开采的时候，会对地下水的补给有一定的影响；此外，随着开采的不断深入，矿井的含水量也越来越高，如果不采取有效的措施来处理，将会对矿区的生态环境和人民的生活带来极大的危害与威胁[2]。

为了解决这一问题，国内外学者提出了多种含硫的回收工艺，其中包括化学法、生物法、物理法等。

这些方式都具有各自的优势与特点，但也存在着一些不足之处，如:操作流程复杂，成本较高等。

本文通过分析研究了不同的含硫的回收工艺，并结合实际的情况来探讨其可行性。

根据相关文献资料，确定了几种常见的含硫的回收工艺，然后再介绍了利用的具体工艺，为相关部门及企业提供参考。

（二）化学机理化学药剂的作用机理是指通过化学反应，将含硫的物质进行氧化分解，从而使含硫的化合物被转化为无毒的气体或者其他形式的有机物产物。

(1)化学的反应过程:在化学的催化体系中，主要是指利用了不同的催化剂来对含硫的有机材料的吸收和降解，使其能够被有效的处理和净化。