高含硫天然氣硫磺回收及尾氣處理工藝技術(shù)

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1、高含硫天然氣硫磺回收及尾氣處理工藝技術(shù)呂岳琴丁湘王以朗(中國石油西南油氣田分公司川東北項目部)呂岳琴等.高含硫天然氣硫磺回收及尾氣處理工藝技術(shù).天然氣工業(yè),2003;23(3):95～97摘要為配合天然氣“東輸”工程的實(shí)施,重慶市川東北地區(qū)將開發(fā)高含硫天然氣氣田,并配套建設(shè)大型天然氣凈化廠。川東北地區(qū)擬建2套300×104m3/d天然氣凈化裝置,其原料氣H2S和CO2含量高達(dá)10%和6%,產(chǎn)硫量達(dá)到800t/d,當(dāng)數(shù)國內(nèi)之最,按我國現(xiàn)行環(huán)保法規(guī)要求,硫回收率至少要達(dá)到99.7%以上,尾氣排放才能

2、達(dá)標(biāo)。這對硫磺回收和尾氣處理裝置的優(yōu)化設(shè)計提出了苛刻的要求。文章介紹了國外大型硫磺回收及尾氣處理技術(shù)的最新發(fā)展動態(tài),并結(jié)合國外公司技術(shù)交流情況,針對預(yù)可研推薦的總工藝流程,從現(xiàn)場操作管理的角度提出了采用兩級Claus轉(zhuǎn)化、溶液串級再生和高效富氧工藝技術(shù)等初步建議,力爭實(shí)現(xiàn)凈化廠工藝簡潔先進(jìn)、技術(shù)成熟可靠、操作安全平穩(wěn)、投資經(jīng)濟(jì)合理的目的。主題詞含硫氣體硫磺回收克勞斯法斯科特法尾氣處理工藝技術(shù)硫磺回收及尾氣處理技術(shù)現(xiàn)狀與進(jìn)展Claus制硫技術(shù)經(jīng)過100余年的發(fā)展,已成為當(dāng)今世界上最成熟的含硫(H2

3、S)酸氣處理工藝〔1〕。由于受到化學(xué)反應(yīng)平衡的限制,三級Claus硫收率最高只有97%。為此,近幾十年來國內(nèi)外開展了廣泛的研究,開發(fā)了若干尾氣處理工藝,以進(jìn)一步提高硫收率。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,工藝設(shè)計、機(jī)械制造和自動化控制水平不斷提高,目前硫磺回收及尾氣處理裝置已向大型化、自動化、集成化方向發(fā)展,如加拿大等國家許多裝置單套能力均達(dá)1000t/d以上〔1〕。這一趨勢從總體上有利于節(jié)約投資、降低消耗,有助于減少工廠故障率,提高裝置的整體運(yùn)行性能和安全可靠性?，F(xiàn)將90年代以來發(fā)展較快的幾項硫磺回收及尾

4、氣處理工藝分別作一評述。1.富氧Claus技術(shù)富氧Claus技術(shù)最初用于改造硫回收裝置以擴(kuò)大產(chǎn)能。例如改用50%的富氧空氣,每耗用1m3O2只帶入1m3N2,可顯著減少過程氣量,減少惰性氣體的反復(fù)加熱冷卻,節(jié)約能耗。此外,還可提高Claus總硫收率0.5%～1.0%,減少S夾帶損失,減少占地等。因此自1985年美國推出首套富氧Claus工藝以來,富氧技術(shù)得到了工業(yè)界的普遍重視和歡迎,不僅用于舊裝置的擴(kuò)能改造,而且還用于新建裝置,以降低硫回收和尾氣處理的投資和運(yùn)行成本〔2～4〕。目前已有數(shù)家公司

5、推出了COPE、SURE、Oxy2claus等富氧工藝并建成近百套裝置。富氧Claus技術(shù)已成為90年代四大發(fā)展最快的硫回收技術(shù)之一(另3種為Scot、MCRC、Superclaus,四川氣田均已先后引進(jìn))〔1,5,6〕。2.尾氣處理技術(shù)及串級Scot工藝在硫磺回收大型化及環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格的雙重要求下,尾氣處理技術(shù)有了長足的發(fā)展,并已開發(fā)出還原吸收、亞露點(diǎn)、直接氧化和氧化吸收等四大類幾十種工藝。其中以Scot工藝為代表的還原吸收類尾氣處理技術(shù),硫收率高達(dá)99.7%以上,工藝成熟可靠,建成裝置數(shù)最

6、多。在此基礎(chǔ)上,又出現(xiàn)了Par2sons公司的BSR/MDEA,Stork公司的超級、低硫、串級Scot,NiGi公司的HCR,KTI公司的RAR等等,從溶劑配方、溶液再生方式或參數(shù)設(shè)定調(diào)整等方面作了很多改進(jìn)。其中值得一提的是串級或集成尾氣工藝和HCR工藝。前者將來自尾氣吸收塔的低負(fù)荷富液引入原料氣吸收塔再次吸收至額定負(fù)荷后,再利用該單元再生系統(tǒng)進(jìn)行胺液再生,省去標(biāo)準(zhǔn)尾氣裝置必備的全套再生系統(tǒng)和設(shè)備。HCR工藝流程與Scot相同,但打破了H2S/SO2=2的常規(guī),比值調(diào)整為4～100,既提高了對

7、酸氣進(jìn)料的適應(yīng)性,又作者簡介:呂岳琴,1962年生,高級工程師;1983年浙江大學(xué)化工自動化專業(yè)畢業(yè)后,在四川石油管理局川西南礦區(qū)從事天然氣凈化和化工生產(chǎn)技術(shù)管理工作,后分別于1995年、1998年獲四川(聯(lián)合)大學(xué)化工碩士、博士學(xué)位,現(xiàn)在川東北項目部任副總工程師。地址:(400021)重慶市江北區(qū)大慶村川東北項目部。電話:(023)67313779。E-mail:luyq008@163.com工程建設(shè)天然氣工業(yè)2003年5月確保了加氫還原效果,降低SO2穿透可能性。這對下一步凈化廠的設(shè)計和操作

8、運(yùn)行很有借鑒意義。3.組合工藝近年來國外凈化廠常采用一套硫磺回收或尾氣處理裝置對應(yīng)多套脫硫或硫磺回收裝置的例子。如一套富氧Claus對應(yīng)5套脫硫裝置;一套Scot對應(yīng)2套硫磺回收裝置;一套尾氣燃燒爐對應(yīng)2套富氧Claus+Scot?？傊?技術(shù)的成熟與可靠性的提高,有力地推動了“優(yōu)化組合”的實(shí)現(xiàn)。4.國內(nèi)硫磺回收及尾氣處理現(xiàn)狀我國硫磺回收及尾氣處理裝置在引進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上自行設(shè)計建設(shè)了許多裝置,但在設(shè)計、制造和操作管理水平等方面尚存在一定差距。目前60余套硫回收裝置中,Claus單元硫收率普遍偏低,只