采用羰基硫水解工艺优化高含硫天然气脱硫操作模拟研究*

崔吉宏

(中石化西南油气分公司元坝净化厂，四川广元 628400)

高含硫天然气的组分中除了H2S 含量高，通常也含一定浓度的有机硫，如硫醇、硫醚、羰基硫等。采用醇胺溶液可以彻底脱除高浓度H2S，而有机硫因酸性比硫化氢低，与醇胺溶液化学反应活性差，难以彻底脱除，很容易导致净化气总硫浓度超标。国内西南地区某高含硫天然气净化厂拥有4 套净化装置，单套联合装置的原料气处理量300×104m3/d、压力5.8 MPa，原料气中部分组分浓度分别为φ(H2S)为5.95%，φ(CO2)为4.16%，总有机硫(ρ)为64 mg/m3[其中φ(COS)为55.8 mg/m3]，采用UDS配方溶剂脱硫剂脱除天然气中H2S，CO2及有机硫，使产品气达到ρ(H2S)≤6 mg/m3，φ(CO2)≤3%，总硫(ρ)≤20 mg/m3的国标一类气要求。使用的脱硫剂以N-甲基二乙醇胺(MDEA)为主剂，同时添加部分溶剂以提高对有机硫吸收能力。净化厂以产品气质量、能耗优化为目标进行了各种操作条件优化，包括优化吸收温度、吸收塔板数、溶剂浓度和溶液循环量等。经脱硫后实际产品气中ρ(H2S)为0.5 mg/m3，φ(CO2)为0.38%，总硫(ρ)为35 mg/m3，其中ρ(COS)为33 mg/m3。将产品气数据和天然气质量标准相比可知，总硫质量浓度无法满足质量要求，且会对CO2进行过度脱除，降低产品气产量。上述结果表明，经过多种操作优化，该物理化学脱硫剂已无法进一步降低总硫质量浓度，必须进行工艺改造。改造的方向是在原有工艺基础上进一步开发合理的COS脱除方法。

羰基硫脱除方法主要包括溶剂吸收法[1]、加氢转化法[2]、吸附法[3]、COS 催化水解法[4]等，其中COS 催化水解法能较好地利用现有脱硫工艺条件实现较低投入情况下达到总硫脱除的目的。……