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无氧脱硫剂在天然气净化厂的应用


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2 0 年第 2 05 6卷第 2 期 

小氮肥 设计 技术 

2  7

摘  要 关 键词

介绍 了天然 气净 化 的常 用脱 硫 工艺及 无 氧脱 硫 剂在净 化 厂的 工业 应用 ,分析 了脱 硫 过程 中设 备腐

蚀加 剧 的原  天然 气 腐蚀 脱 硫工 艺 

因 , 对不 同脱硫 剂 的使用 效果 进行 了 比较 。 并  

河南 油 田净 化站 承担着 油 田伴生 气处 理 、 轻 

1 干法脱硫  . 2

烃 回收和液化 气生 产等多项 任 务 。多 年来 、 围绕  该站 的安全 、 稳定 运行 问题 开展 了许多 研发技 改  工作 , 得 了较好 的经 济效 益 。但 随着 油 田的开  取
发, 净化站 原 料气 中硫 含量 呈 上升趋 势 , 20  到 01

干 法脱 硫 是 指将 原 料气 以一 定 空速 通 过装 

有 固体脱 硫剂 的 固定 床 ,经 过气 一固接触交 换 ,   将气相 中的 H S 2 吸附 到脱硫 剂上 ,从 而达 到净化  的 目的 。当前 常用 的 固体脱 硫 剂主要 有 氧化 锌 、  

年初 , 料气硫化氢含 量高达 1 0 m / m 。硫含  原   0g 3 8 N
量偏高 , 一方 面使 液 化 气 质量 不合 格 , 响产 品  影 出厂和用户 的安全 ; 一方 面引起 管道 和机 泵严  另
重腐蚀 , 影响系统 生产 安全 。为此 , 在调查研究 的  基 础上 , 司研究 决 定 , 公 在净 化 站增 加 天 然气 脱 

活性炭 、 氧化铁等【 3 ] 。氧化锌脱硫剂适合 于高温应  用, 氧化 铁 和 活性 炭 适合 于常 温脱 硫 , 其脱 硫 原 
理为 :  

Z O H S Z S H0( n +  ̄ ̄ n + 2 氧化锌法 )  州 2  ̄+ 2 2 + H 0 活性炭法 ) HS O  ̄ S 2 2 (   F 233  ̄— F 2 + H0 氧化铁法 ) e + HS O e 33 2( S   在有 氧的情况下 , 硫化 铁可连续 再生 
2 e 33  ̄ 2 e0 + S F 2 + 02 S F 2 36  

硫 系统 , 保证 天 然气 中硫 含量 合 格 , 底 消除 安  彻
全 隐患。   1 脱 硫 方 法 的选 择    

目前 国内天 然 气 采用 的脱 硫方 法 主 要有 湿 
法 工 艺 和干 法 工 艺 。   11 湿 法 脱 硫   .

干法脱 硫 的优点 是 : 艺 简单 、 需 专人 操  工 无

作、 占地 面积小 , 脱硫剂 硫容 有 限 , 换 比较 频  但 更 繁 。若能筛选 出硫 容量大 、 格低 的脱硫剂 , 价 则干  法脱 硫 比较适 合 于我厂应 用 ,经过分 析 比较 , 最 
后确定采用 干法脱硫 。  
2 脱 硫 工 艺 

湿法 脱硫 是指通过 气 一液 接触 , 气体 中的  将 H S 移至液相 , 2转 气体 得到净化 , 而后 对脱 硫液进  行再 生循 环使 用 。最常用 的湿法脱 硫又有催化氧 
化法 和醇胺法 等 。  

脱硫 工艺 如 图 1 所示 : 双塔 采用 可 串可并 方 

催 化氧化 法 是用含 有栲 胶 、D P S等 催化 剂 的 
碳 酸钠或氨水溶 液吸收 HS 2,然后 溶液用 空气氧  化 再生 , 在催 化剂 的作用下 , 2 转 化为硫 泡沫悬  HS

浮在脱硫 液 中, 经过 分离 、 融而得 到硫磺 , 熔 溶液 
再生后可重复使用【  1 ] 。 醇胺 法通常是用 甲基 二 乙醇胺 、二 乙醇胺等 

脱硫液将 HS吸收下来 ,脱 硫液经过加热解 吸再  2 生而重复使用 , 再生 出的 H S Ca s 回收工艺  2用 l 硫 u 转化为硫磺回 。湿法 脱硫适合 于大气量 、 HS的  高 2 气源脱硫 , 但存 在工艺复杂 、 投资大 、 不易操作 、 能  耗高等缺点。由于本厂天然 气量 仅 4   0 T , 0 0 m d 显  0 然湿法脱硫 不适合 。  
图 1 脱 硫 工艺 流程 示意 图   

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小氮 肥设 计 技术 

20 年第 2 卷  05 6

式连接 , 可不停车更换脱硫 剂 。  
脱硫塔直径 : 0 m   2 0m 0 脱硫塔 高度 :49 m 1.   6

氧后 腐蚀 加 剧 ,是 由于氧 与 硫及 水 蒸 汽协 同作  用 ,腐蚀 产 物在 铁 表 面形 成 F O H、 e2FS   e O FS、e O
等铁 盐 ,系统 补 氧后加 速 了铁 表 面及 FS 的氧  e  化 , 之器壁上水气容易冷凝 , 加 形成 F S   eO 等电解 

床层高度 :m×2 4 层  每塔可装 脱硫 剂 :2 , 2 m 
气体 流量 4   0 3   0 0 m/ 0 d 3 脱硫装置运行情 况及改进措施 

质溶 液 , 而发生 原 电池 反 应 , 剧 了腐 蚀 。 因 进 加   此 , 彻 底解 决装 置 腐蚀 问题 , 要 必须 采 用无 氧 脱 
硫剂 。   32 改 进 措 施 及 效 果   . 20 0 3年 2月 , 原 料 气 中 硫 化 氢 含 量 上 升 

装 置 建 成后 ,首先 选 用 了湖北 某单 位 生 产 
的 氧化 铁 脱 硫 剂 ( 主 要 性 能 见 表 1 , 硫 系  其 )脱 统于 2 0 — 2 2 0 1 1— 5开 车 运行 至 2 0 — 1 2 , 口 020 —5 出  

至 3 80 40 0 g m , 确保 液化 气 产 品 达标    0 ~  0 m /  为 N

硫 含量 超 标 , 开始 更换 第 二 塔使 用 , 第 二塔 仅  但 使 用 了 7天 就穿 透 了 。 经研 究 分析 , 为是 天然  认
气 中 缺 氧 所 致 , 并 提 出 补 氧 方 案 。 于  20 — 3 0 0 2 0 — 8向原 料气 中补 人空气 ( 浓度 ~ . , 0 %) 5   补氧 后脱 硫效 果 较 好 。 2 0 — 5 0 但 0 2 0 — 7检修 时发 

和减轻 腐蚀 危 害 ,我们 开 始 对 无 氧脱 硫剂 进 行 
筛 选试 用 ( 用 结 果 见表 2 。采 用 无 氧脱 硫 剂  试 )

后 ,脱 硫 装置 不需 补 氧 就能 使 天然 气 脱硫 达 到  要 求 ,由硫 化 物 和补 氧 引起 的装 置腐 蚀 问题 得  到 了根 本解 决 。 过 试用 对 比表 明 , 通 河南 脱硫 剂  强 度 较高 , 且粉 尘 较少 。 单塔 使 用 时 , 四川 、 京  北 两 种脱 硫 剂硫 容 相差不 大 , 塔 串联 时 , 南 脱  双 河 硫 剂硫 容 大 于 2 %,较好 的满足 了我厂 的脱 硫  0 要求。  
表 2 无氧脱 硫剂 运 用效 果 

现 容器 、 线 腐 蚀 加 剧 ,0 2 0 — 5 脱 硫 系统  管 20 —7 1 ,
暂 时停 用 。  
表 1 几种脱 硫 剂的理 化性 能   

项 目  

湖北 

河南 

四川 

北京 

外观 
粒度 / m m   密度 /k/   (g L)

黄色 条状 褐色条 状 黄 色条 状 黄色条 状 
4   07   . 0 ≥5   0 4   08  .5 1 0 >4  5   09   . 0 > 0 14   5   11   .0 ≥8   0

项目  

湖北 

河南 

四川 

北京 

表观 强度  粉尘 较 多 粉 尘微 量 粉 尘较 多 粉尘较 多 
乏 宽 , 计面 容 % 2 0—3   2 0 0—3   2 0 0~2   2 5 5—3   0
8— 1   0 1 .  75 1 -  53 1 .  52

强 度 ,Nc   (/ m)

31 腐蚀加剧原 因分析  .

为找 出装 置腐蚀 加剧 原 因 , 经对换 热器 中腐  蚀 后产生 的垢状 物取样 进行分 析 , 过光 电子能  通 谱( P ) 扫描图谱 ( 图 2 可 以看 出 , X S全 见 ) 腐蚀后形  成的剥落垢状 物 中主要 含 F 、 S C等 元素 。通  eO、 、
过对各元素形态进行表 征发现 ,硫 以 5 4 和 S2 02 - 2 -   形式存 在 , 以 F O H F S、 eO 形式存 在。由  铁 e O 、 e2FS  
4 结 论 

/  

>2   0

1. 67  

目前 在用 

通 过 对 国 内 现 有 天 然 气 脱 硫 工 艺 进 行 调  查, 选用 了干法 脱硫 工 艺 。运 行结 果表 明 , 通  普 氧 化铁 脱 硫剂 能使 天 然气 脱 硫 达标 ,但 不能 完 

此可知 , 置腐蚀 主要 为硫 和氧腐 蚀 。之所 以补  装

全 解 决装 置腐 蚀 问题 ; 用无 氧 脱硫 剂 , 采 满足 了  我厂 天然 气 的脱 硫要 求 ,彻 底 解 决 了装置腐 蚀 
问题 。  
参 考文 献  l 王祥光 。 钱水 林等 主编 .、 肥厂脱 硫技术 . 学工业 部小 合成  ,氮 J 化 氨设计 技术 中心站 . 9 。 1 2  9

2 林世雄 主编 - 石油炼 制 工程 ( 第三版 ) 京 : . 北 石油工 业 出版 社 ,  
2 0 7。 0 0.  

3 南京 化工研 究院译 . 成氨 催化剂 手册 , 料化学 工业 出版社 , 合 燃  
l 74   9 。

4 余 祖 熙 等 主 编 . 肥催 化 剂 使 用 技 术 , 京 : 学工 业 出版  化 北 化
社 。 9 8  18 。

图 2 腐 蚀剥 落垢 状物 XP ¥扫 描 图谱 

( 收稿 日 :0 5 0 — 9  期 20 — 1 1)


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