天然气脱硫脱水处理技术

康乙

摘要：随着我国社会经济的快速发展，各项能源出现短缺情况，同时环保问题也逐渐严峻，国家相关部门提出了一系列严格的气体排放标准和相关的环保策略。对于当前天然气脱硫脱水技术的运用带来很大的挑战，然而由于天然气脱硫脱水技术的净化效果比较好，环境污染程度很低，符合我国可持续发展战略要求，具有很广泛的发展空间。可是，因为天然气脱硫脱水技术并没有广泛运用到工业生产中，需要不断优化和完善。

关键词：天然气；脱硫处理技术；脱水处理技术

1天然气脱硫处理技术

1.1化学法脱硫

1.1.1干法脱硫

干法脱硫技术指利用活性炭吸附法、分子筛脱硫法、膜分离法等技术实现的化学脱硫：1）活性炭吸附法。这种工艺方法利用活性炭的吸附性质，将天然气中的硫化氢与活性炭表面氧气产生反应生成硫单质，而硫单质会以固体的形式留存于脱硫剂上，能够避免二次污染的形成，而且成本投入非常低；2）分子筛脱硫法。这种工艺方法主要利用分子筛进行脱硫，分子筛的孔道内部表面积较大，而且分布着极大的电荷，在硫化氢等物质经过分子筛时可以被分子筛吸收。通过这种方法可以有效脱除含硫量较低的天然气，但这种方法的缺点在于再生能力不太理想；3）膜分离法。利用膜材料的孔径差异来分离硫化物，多孔膜通常利用渗透速率的差异实现硫化物的分离，脱硫效率和渗透速率、硫化物分子质量等条件密切相关。如果硫化物的质量较大，那么脱硫效率就不太理想，而如果硫化物质量较小则脱硫速率较高。非多孔膜脱硫的效率和气体流动速度没有太大联系，与硫化物渗透系数、分离因子的关系更近一些，所以分离出两种气体渗透系数比值较大的情况下，分离因子也会相对偏大，更有利于硫化物的分离。

1.1.2湿法脱硫

①醇胺法脱硫。一般这种方法都是在低操作压力环境下使用的，相比于混合试剂以及常规的物理试剂都要有更强的适用性。比较常见的醇胺类溶剂有2种，一种是二乙醇胺，另外一种是一乙醇胺，在这些有机醇胺化合物上面都附带着羟基以及氨基，能够使得醇胺碱溶液具有一定的碱性，同时还能够使得有机蒸汽分离降低，由于其具有一定的碱性，因此在和天然气进行接触时能够使得硫元素变成硫化氢富液，从而实现脱硫处理。②碱性溶液法脱硫。这种方法所使用的溶液主要是一些强碱溶液，比如碳酸钠溶液，在和天然气进行逆流接触的时候，就会使得硫元素变成硫化氢从天然气中分离出来，之后再通过物理的方式对硫化氢进行提取，完成脱硫。

1.2生物法脱硫

生物法脱硫主要是通过细菌生物处理硫化物，针对于发酵液中的脱硫杆菌和氧化硫硫杆菌等细菌，转化硫化氢物质，使其成为单质硫，同时还可以将这种方法作为可再生的脱硫方法。当前很多国家对该种工艺进行深入研究，具有很广泛的发展空间，其中存在的问题没有得到根本解决，主要是解决需要经过长期微生物稳定周期的问题，同时还需要解决很高的环境需求。

1.3物理法脱硫

大部分物理法脱硫技术都是通过吸收剂实现脱硫处理，一般的吸收剂都是一些特殊的有机复合物，它们对硫化物具有较大的溶解性，同时腐蚀性较小，并不是很容易会出现变质，在处理一些酸气分压比较高的天然气时特别适合，可是也有一个很大的缺点，就是具有较高的成本。现阶段在工业领域当中运用率较高的物理法脱硫主要有2种，一种是艾斯塔索文法，另外一种是弗里尔法，这2种方法所使用的主要有机溶剂均为磷酸三丁酯以及碳酸丙烯酯。

2天然气脱水处理技术

2.1溶剂吸收法

脱水溶剂的吸水能力强,而吸收天然气能力较弱,溶剂吸收法就是运用此点实现吸附塔气液传质,并将水分脱除。如今，工业会使用三甘醇这一脱水溶剂进行天然气脱除水分，在这一过程中也应用到了吸收塔、闪蒸罐相关设施。三甘醇法具备很多优点，如具有较强的热稳定性，可再生以及吸收水分的能力强，经过脱水后的天然气，不仅会有效降低其水露点，还可满足管输对水露点的要求。同时三甘醇法也存在很多缺点，如系统复杂性较强，再生期间能耗大，而且三甘醇易受损、易污染，在使用过程中工作人员需及时净化。如果系统中有轻油，甘醇也会起泡，再受到高温影响，其也会出现氧化反应而形成具有腐蚀性的酸。如今，在伊犁新天煤化工便使用了三甘醇法进行天然气脱水。

2.2低温冷却分离法

低温冷却分离法通过降低温度或升高压力，使天然气中的水分冷凝析出，一般有直接降温和加压降温两种工艺方式。天然气气质组分复杂，其中水和重烃的露点较高，在降温过程中首先析出，此时事先加入一定的水合物抑制剂可以防止产生的水合物堵塞管道、损害设备。低温冷却分离法可以分为机械制冷法和膨胀制冷法。机械制冷法依靠机械作用或热力作用，利用制冷剂使天然气发生状态变化，完成制冷循环，并分离其所含饱和水蒸气，适用条件较宽泛，可在无压差或低压差工况下进行制冷。膨胀制冷法则要求天然气具有相当高的初始压力，常用于气田井口处，利用节流阀的膨胀降温机理，使天然气在高压条件下通过节流阀后发生膨胀和降温，从而实现天然气脱水。膨胀制冷法最大的优点在于在现有的条件下充分利用能源，且投资少、效率高；缺点在于适用范围小，当天然气原始压力并不高时，虽然也可利用压缩机实现膨胀制冷，但无疑增加了分离成本。膨胀制冷法同样不适用于硫含量较高的天然气，否则会使污水处理出现问题。

2.3超音速脱水法

超音速脱水法是低温冷凝脱水技术，利用拉瓦尔喷管在气体得到压力作用时便可加速到超声速，这样其温度、压力均会降低，气体的水蒸气也会凝结为液滴，随着超声速气流，液滴也会旋转分离，而干气也会得到二次压缩。在应用该方法时，工作人员会将分离器、膨胀机相关设备放置在一个管道，这不但能优化脱水系统,还可以增加系统效能和科学性,同时在脱水的过程中工作人员也不需要再添加化学试剂。在超音速脱水法的作用下，企业的投资成本能得到降低，还可缓解对生态环境造成的污染，同时还能脱除气体中的CO2等杂质。

2.4膜分离脱水技术

膜分离脱水系统运用生物半透膜，通过选择性的进出物质中的不同成分，从而在不同电位差和压力差、浓度差等情况下运用半透膜达到物质传递的效果。天然气膜分离技术主要是遵守这种原理，同时可以选择性的将天然气中的不同成分进行脱离。这项技术的操作比较简单，设备和操作运行成本并不是很高，维修次数比较少，安全系数相对比较高，总体性价比很高。尽管膜分离技术比较成熟，可是膜的塑性和溶剂性等方面存在的问题并不能得到有效解决，需要针对膜分离技术进一步优化和完善，从而提升该项技术的运用范围。为了全面解决膜分离脱水技术运用过程中容易出现的问题，需要根据膜材料性质研究出优质的半透膜材料。最佳的膜材料需要具有比较高的透气性和高透气选择性，高强度和高热稳定性，具有比较好的成膜加工工艺等。目前，无机膜材料具有无机致密膜和微孔两类，其中无机致密膜包含主要材料为纤维素类和改性膜材料。为了有效的降低产品气损失，需要选用稳定性强和承压能力高的膜材料。

3结束语

目前天然气脱硫脱水技术已经得到了快速的发展，可是在很多技术的细节上还是存在着问题。因此对于天然气的脱硫技术以及脱水技术而言，需要进行优化，在未来要继续降低技术成本，同时提高富液的回收率，并针对脱硫脱水效果进行改善，这不但有利于工业发展，同时还能够有效的保护环境，符合我国提出的可持续发展战略思想。

参考文献

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