国内天然气干法脱硫剂的比较研究
2010年 第1期 广 东 化 工 第37卷 总第201期 www.gdchem.com · 89 ·
国内天然气干法脱硫剂的比较研究
舒欣，李春光，任家君，孙睿雷，熊丽霞，余红杰
(湖北华邦化学有限公司，湖北 武汉 430074)
[摘 要]概述了国内天然气干法脱硫技术及其应用情况，并对T103、T703和DS-1脱硫剂与目前国内市场上广泛应用的活性炭脱硫剂A 进行了对比实验。实验结果表明，T103的穿透硫容比脱硫剂A 高出近一倍，完全能满足工业生产要求；T703和DS-1的脱硫效果也略好于脱硫剂A 。
[关键词]天然气；脱硫；活性炭；氧化铁；脱硫剂
[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2010)01-0089-02
Comparative Study on Domestic Natural Gas Desulfurizer of Dry Method
Shu Xin, Li Chunguang, Ren Jiajun, Sun Ruilei, Xiong Lixia, Yu Hongjie
(Hubei Huabang Chemical Co., Ltd., Wuhan 430074, China)
Abstract: The dry method technology of natural gas desulfurization and its application were summarized. We compared the desulfurizers, including T103, T703 and DS-1, with activated carbon desulfurizer A, which was widely used in the home market, experimentally. The result showed that the penetration sulfur capacity of T103was nearly twice as much as that of desulfurizer A. Besides, T703 and DS-1 both had better desulfurization effection than desulfurizer A.
Keywords: natural gas；desulfurization ；activated carbon；ferric oxide；desulfurizer
目前，国内天然气开采过程中采用的脱硫方法主要有湿法和干法两种。其中，湿法脱硫应用最为广泛，并以醇胺法脱硫加Claus 硫回收工艺为主。该脱硫方法适合于处理大气量、高H 2S 含量且对脱硫精度要求不高的气源，但存在工艺复杂、投资大、不易操作、能耗高、产生的脱硫剂废液需要处理等缺点。因此，对于气量小、含硫量低、分散、偏远的气井比较适合采用干法脱硫。
天然气干法脱硫主要包括分子筛法、氧化锌法、活性炭法和氧化铁法等，其优点主要是工艺简单、投资低、无需专人操作、占地面积小等。但由于脱硫剂硫容有限，更换比较频繁，因而硫容大、价格低的脱硫剂更有市场。
分子筛脱硫剂的脱硫效果一般，优点是价格便宜、可以再生而连续使用。不过，其再生过程一般需在高温下进行，同时再生气处理费用较高，再生出的硫化氢需要处理，使得装置一次性投资增大；而若将再生气送至火炬燃烧，则原料气的损失
[1]
较大。因此，分子筛脱硫剂的应用受到了一定限制。 氧化锌脱硫剂脱硫效果较好，但一般需在高温下进行，这将增加设备投资与运行成本，同时氧化锌脱硫剂价格过高，这都成为制约其在天然气脱硫中广泛应用的主要原因。 活性炭和氧化铁脱硫剂效果较好，价格相对低廉，可在室温下操作，使得设备投资费用少、操作简便，因此从性价比考虑，这两类脱硫剂比较适合天然气的脱硫。不过，它们的脱硫原理也有所不同，即活性炭脱除H 2S 必需在有O 2存在下进行(反应式1) ，而氧化铁脱硫剂有O 2或无O 2都能脱除H 2S(反应式1和2) ：
H 2S + O2 活性炭S + H2O (1) Fe 2O 3·H2O + H2+ S + H 2O (2)
1 天然气干法脱硫技术
1.1 分子筛
1.2 氧化锌
1.3 活性炭和氧化铁
废脱硫剂容易自然，环境接受性较差，如今已基本上被其它脱
[2]
硫剂所取代。不过，部分地方仍有使用，如2008年中国石化胜利油田有限公司河口压气站天然气处理采用的便是海绵铁法脱硫工艺[3-4]。
Sulfatreat 脱硫剂由美国Sulfatreat 公司于上世纪80年代开发，硫容一般能达到10 %~15 %，废弃后在空气中不自然，可作土壤改良剂，对环境影响小。我国曾大量进口该脱硫剂，如90年代长庆气田就是使用Sulfatreat 脱硫剂进行天然气脱硫。但Sulfatreat 脱硫剂反应速度比海绵铁低，且价格较高，因此目前已基本上被国产脱硫剂所取代[5-6]。
CT8-4、CT8-4A 、CT8-4B 是四川石油局天然气研究所在上世纪90年代研制的三种氧化铁脱硫剂，脱硫效果较Sulfatreat 脱硫剂好，价格相对便宜，目前在川东、川西南和川南矿区的多套装置中使用[5]。
T-703(原为EF-2) 脱硫剂由湖北省化学研究院研制，是目前国内性能最好的氧化铁精脱硫剂，其脱硫性能较普通氧化铁脱硫剂高出3~5倍。1997年，该脱硫剂首次被应用于天津大港油田天然气脱硫，到目前运行状况一切良好[7]。
DS-1脱硫剂是湖北省化学研究院研制的另外一种可在无氧条件下使用的缺氧型精脱硫剂，可用于天然气、液化气、油田气、合成气等的精脱硫，脱硫过程不需补氧，安全且硫容高，目前被广泛应用于江汉油田、镇海炼化、洛阳石化、独山子石化、荆门石化等地，运行效果良好[8]。
3018脱硫剂是大连化物所在上世纪90年代开发的以煤制活性炭为载体的脱硫剂，有Φ1.5和Φ3两种粒径型号。自1994年首次在长庆油田成功进行工业试用后，3018脱硫剂又相继在陕-京输气管线、克拉玛依油田、大庆油田、中原油田等得到应用，运行效果良好，为目前国内天然气脱硫工业上广泛应
[1，9-10]
。 用的一款活性炭脱硫剂
3 干法脱硫剂的比较
2 国内干法脱硫剂应用情况
海绵铁脱硫剂较早被用于天然气脱硫，由α型和γ型水合
Fe 2O 3、碳酸钠及木屑混合制得。它能完全脱除硫化氢和部分硫醇，脱硫活性高，价格低廉，但硫容一般只有8 %左右，且
模拟天然气工业气氛条件，在实验室对T703、DS-1、T103(湖北省化学研究院研制，以活性炭为载体，主要应用于尿素工业脱硫) 以及目前国内市场上应用较多的一款活性炭脱硫剂A 进行脱硫性能比较。考虑到催化剂粒径相差较大，为减小其对实验室评价结果的影响，评价工作在小型固定床反应
[收稿日期] 2009-10-19
[作者简介] 舒欣(1980-)，男，湖北天门人，硕士，工程师，现主要从事气(液) 体净化技术的研究。
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器上进行。
小粒度：20～40目；装样量：2 mL；空速：3000 h-1；高径比：＞3；压力：常压；反应温度：30 ℃；水饱和气温度：30 ℃；有氧原料气组成：CH 4+H2S+N2+O2(O/S摩尔比＞2.5) ；无氧原料气组成：CH 4+H2S+N2。
出口硫含量用湖北省化学研究院生产的HC-2微量硫分析仪(最低检测限为0.03×10-6 (V/V))检测，当出口硫含量超过0.03×10-6 (V/V)即视为穿透。
在有氧和无氧两种气氛下对样品的穿透硫容进行了检测，结果如表1所示。
表1 不同型号脱硫剂的穿透硫容
Tab.1 The penetration sulfur capacity of various desulfurizers
样品型号
穿透硫容/ %(wt)
有氧原料气
无氧原料气
3.1 评价条件
[11]
4 总结
硫剂和无氧脱硫工艺将可以很好避免这一现象。
3.2 评价结果
随着近年来国内天然气勘探开发力度的加大，应用于边远分散单井的各种干法脱硫剂需求量越来越大，而硫容大、价格低的脱硫剂更加受到市场的青睐。实验表明，湖北省化学研究院研制的T103、T703和DS-1脱硫剂较目前市场上广泛应用的同类产品具有更好的脱硫性能，性价比更高，完全符合市场的需求。
参考文献
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由表1可以看出，在有氧气氛下，T103脱硫剂的穿透硫容最高，较脱硫剂A 高出85.61 %，同时，T703和DS-1脱硫剂的穿透硫容也略高于脱硫剂A ；在无氧气氛下，DS-1脱硫剂的穿透硫容最高，达到14.68 %，而其余三种脱硫剂较差，均低于3 %。
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[9]刘峰，李曙华，李琦．3018固体脱硫剂在长庆第一天然气净化厂的应
3.3 讨论
(1)实验室评价结果显示，T103型脱硫剂的穿透硫容较目
用[J]．石油与天然气化工，2000，29(3)：130-132．
前市场上广泛应用的活性炭脱硫剂A 高出近一倍，而且价格
[10]梁建伟，尹琦岭，李桂青，等．干法精脱硫技术在天然气轻烃加工中
相对便宜，完全满足工业生产需求；
的应用[J]．河南化工，2005，22(6)：30-31．
(2)T703和DS-1脱硫剂在有氧气氛下的穿透硫容比活性
[11]肖安陆，孔渝华，胡典明，等．氧化铁脱硫剂硫容的不同测定方法及
炭脱硫剂A 高，也能够满足工业生产需求；
其结果比较[J]．湖北化工，2001，(2)：22-25．
(3)DS-1脱硫剂在无氧气氛下具有较高的穿透硫容，能够
[12]刘中信，杨素霞．无氧脱硫剂在天然气净化厂的应用[J]．小氮肥设计
满足天然气无氧脱硫生产需求。同时，无氧脱硫工艺省略了补
技术，2005，26(2)：27-28．
氧操作，不仅可以简化工艺减少投资，而且更加安全可靠；
(4)河南油田净化站曾先后采用过有氧和无氧生产工艺，
(本文文献格式：舒欣，李春光，任家君，等．国内天然气干
发现采用加氧脱硫生产工艺会加剧容器、管线的腐蚀，并认为法脱硫剂的比较研究[J]．广东化工，2010，37(1)：89-90)是氧与硫及水蒸气协同作用，在器壁上形成氧化亚铁等电解质溶液而发生原电池反应，加剧了腐蚀[12]。因此，采用DS-1脱
(上接第87页)
随着环保法规的日益严格和完善，对含油污泥实现无害化将成为最终的处理目标。因此，开发含油污泥无害化处理技术必将成为含油污泥处理技术发展的必然趋势。油泥处理在回收能源的基础上，实现油、水、泥的无害化将是未来科学研究和技术开发的重点方向。
2 结束语
参考文献
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(本文文献格式：杨帅强，王会．含油污泥无害化处理技术研究进展[J]．广东化工，2010，37(1)：87)