滕飞++杨琪++邵冰冰
[摘 要]随着人类对化石能源的需求日益增加，世界天然气工业迅速发展，这也推动着我国天然气净化处理能力的不断提升。川渝地区气田，尤其是川东北地区高含硫气田的开发，也为我国天然气净化脱酸工艺的发展与进步提供了机遇和挑战。为了更好地了解近年来国内天然气净化工业所取得的研究成果及今后的发展方向，本文以川渝地区气田为例进行研究，对我国天然气净化脱酸工艺进行简要探讨。
[关键词]天然气 净化 脱酸
中图分类号：TE868 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0042-01
0 引言
《天然气》新标准GB17820-2012和《天然气净化厂大气污染物排放标准》将一类天然气中CO2含量和总硫含量分别从3%和100mg/m3降到2%和60mg/m3，硫磺回收及尾气处理装置排放尾气中的SO2含量则从960mg/m3降到500mg/m3。同时，国内外近年来发现大量高含H2S和CO2的“双高”天然气田，常规天然气净化技术的不适应性越来越凸显。天然气气质升级、尾气排放递减和气质组成日趋复杂对天然气净化技术提出了新的挑战，也成为推动天然气净化技术进步的强大动力[1]。
1 国内天然气净化技术现状及与国外的差距
1.1 脱硫脱碳技术面的差距
一是在特高含硫酸性气田净化和高含CO2的天然气净化方面，还存在一定的差距；二是国内脱硫脱碳特种溶剂种类还很少，虽然国外已有这类产品，但价格非常昂贵；三是MDEA（甲基二乙醇胺）工艺是目前天然气净化的主要工艺技术，国内已掌握其主要技术要点，但对于MDEA溶剂在运转时会出现的污染、发泡、降解和腐蚀等操作问题尚缺乏准确灵敏的分析检测手段；四是现有的有机硫脱除工艺还不能满足处理不同类型天然气的需要。
1.2 硫磺回收及尾气处理技术方面的差距
一是用于扩大处理规模非常有效的富氧 Claus工艺是国外公司的专有技术，国内还未使用过；二是虽然国内已具有自行设计建设 Claus法硫磺回收装置的能力，但在部分单元设备和装置布局等方面还存在不足，科技创新能力不强；三是尾气处理工艺基本上是国外公司的专利技术，国内虽已基本掌握了该类工艺，但须向国外公司购买专利包或基础设计。
2 天然气净化工艺技术的发展趋势
2.1 天然气脱硫脱碳技术新进展
2.1.1 配方型溶剂脱硫脱碳技术
目前醇胺法脱硫脱碳工艺已由使用单一醇胺溶液发展到与不同溶剂复配而成的配方型系列溶剂，通过溶剂复合化而实现操作性能的提升和应用范围的拓展。工业实践表明，配方型系列溶剂在天然气净化装置中的推广应用起到了节能降耗、减少生产成本、增加装置处理量等明显效果。
1、加强选吸型
我国自主研发的CT8-5选择性脱硫溶剂通过引入特殊的化学物质来影响MDEA与CO2的反应速率，具有更好的脱硫选择性，处理后再生酸气中H2S浓度明显提高，过程能耗进一步降低，溶液的抗发泡能力得到了提高[2]。
2、脱硫脱碳型
CT8-9脱硫脱碳溶剂的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，适用于CO2含量较高的天然气的净化。
3、脱有机硫型
为了更好地脱除羰基硫和硫醇类化合物，以MDEA为基础通过添加某种物理溶剂或助剂，开发出了CT8-20高酸性天然气有机硫脱除溶剂和CT8-11液化石油气有机硫脱除溶剂。前者是针对川渝气田东北部地区天然气中H2S和CO2含量高且其有机硫的形态主要为COS的气质特点而研究的储备技术，后者则是解决炼油厂液化气脱硫装置使用MDEA技术时有机硫脱除率不高而导致液化气产品质量不合格和后续碱液处理耗量大等问题的实用技术。
采用吗啉衍生物作吸收溶剂的净化工艺是国内外近年来新出现的物理溶剂脱硫脱碳技术，具有良好的有机硫脱除能力[3]。
2.1.2 天然气液相氧化还原脱硫技术
天然气液相氧化还原脱硫技术的原理是以络合铁为催化剂，利用Fe3+将硫化氢转化为单质硫，同时Fe3+还原为Fe2+，然后脱硫溶液与空气接触，Fe2+被氧化再生成Fe3+，如此循环进行。该项技术集脱硫、硫磺回收和尾气处理于一身，无尾气排放问题，对硫化氢的净化度高，流程简单，适合于潜硫量不超过2t/d的低含硫天然气的净化处理[4]。
2.1.3 新型高效天然气净化配套设备应用
近年来川渝气田重点开展了新型高效天然气配套设备应用研究，通过新材料、新技术和新设备的综合应用，降低了天然气净化厂综合能耗，提升了净化装置的整体操作性能，确保了装置长周期平稳运行。近年引进的溶液净化技术利用离子交换树脂能连续地从醇胺溶液中除去热稳定性盐，有效地控制了装置腐蚀，确保了装置长期平稳运转。
2.2 硫磺回收与尾气处理技术新进展
从提高催化剂克劳斯转化率、有机硫水解率、抗氧抗硫酸盐化能力和提高使用寿命角度出发，川渝气田针对不同技术特点，自主进行了活性氧化铝型、助剂型和钛基型催化剂研究并取得突破，开发出了硫磺回收催化剂CT6-2及CT6-2B、低温克劳斯催化剂CT6-4及CT6-4B、尾气加氢还原催化剂CT6-5及CT6-5B、H2S选择性氧化制硫催化剂CT6-6、有机硫水解催化剂CT6-7和钛基硫磺回收催化剂CT6-8，形成了配套催化剂系列，在气田的各硫磺回收及尾气处理装置上得到推广应用。
3 对我国天然气净化工艺发展的展望与建议
以川渝地区气田现状来看，我国的天然气净化技术在实际生产中仍面临着诸多技术需求，以下为对我国天然气净化工艺发展的展望与几点建议：
1. 尽快对影响环境较严重的净化厂进行技术改造；
2. 对含硫量划分建立国家及行业标准；
3. 积极开发适用于高含CO2天然气净化的高效系列溶剂及配套工艺；
4. 积极开展天然气净化厂安全距离的研究；
5. 合理优选工艺技术方案，建设国际一流的大型高含硫天然气净化厂；
6. 重视已有技术的完善，形成具有自主知识产权的系列天然气净化技术；
7. 积极开展生物脱硫技术研究，解决边远分散含硫气井的净化处理；
8. 进行天然气净化装置腐蚀监测与防护技术研究，消除安全隐患；
9. 逐步建立天然气净化厂安全平稳运行评价技术体系，提高装置长周期运行效率。
参考文献
[1] 陈昌介等.高含硫天然气净化技术现状及研究方向[J]. 天然气工业，2013，33（1）：112-115.
[2] 陈赓良，常宏岗.配方型溶剂的应用与气体净化工艺的发展动向[M]. 北京：石油工业出版社， 2005：22-79.
[3] SAVIDGE J L.GRI/GPA Research program in the physical properties of acid gas and aqueous alkanolamine [M]. Proceedings of the 74th Annual Convention of GPA，1995：119-125.
[4] 廖小莉，李琦.络合铁液相氧化还原法脱硫影响因素研究[J]. 石油与天然气化工，2008（增刊）：137-139.
