俄罗斯高酸性天然气净化工艺技术评价文档格式.docx

1、10 12 m 3 ，其中含H2S于气仅0310 12 m 3 左右，集中在阿尔汉格尔斯克州其余绝大部分是含H 2 S凝析气，基本上集中在乌拉尔伏尔加河沿岸地区和滨里海盆地，主要集中在阿斯特拉罕凝析气田和奥伦堡凝析气田。目前，俄罗斯的酸性气田开发主要就是在这两个气田开采此类高含H 2 S天然气。本文拟对奥伦堡、阿斯特拉罕两个高酸性气体加上厂的工艺技术进行粗浅的分析评价。1 高酸性天然气处理与加工概况 俄罗斯通常是将含硫量达10以上的统称为高含硫天然气，只有奥佗堡气田和阿斯特拉罕气田可达此标准。奥伦堡气田其气质平均含CO 2 06，含H 2 S16510，有机硫（硫醇）含量较高（420600）m

2、gm 3 ，最高可达1000 mgm 3 以上）。阿斯特拉罕气田是个高含H 2 S及CO 2 和NGL的巨型气田，其地层流体含H 2 S在1603到2830之间变化（平均26），含CO 2 ，在1069到1866之间坐化（平均16），局部区块二者含量合计最高可达50。除H 2 S外还含有元素硫，以及硫醇等有机硫化合物。 因此，俄罗斯处理和加工高酸性天然气的只有奥伦堡加工厂和阿斯特拉罕加工厂。11奥伦堡天然气加工厂 由于奥伦堡气田是前苏联首次开发如此高H 2 S含量的天然气，其净化厂也是前苏联建设的第一个大型天然气加工厂，因而与法国柯雪依（Kocea）公司协作建设，由法国泰克尼普（Technip

3、）公司设计，设备都是从法国进口。该厂按三期工程进行建设，分别于1974年、1975年、1978年开工投产。每期工程天然气处理量的设汁规模15010 8 m 3 。 2001年奥伦堡天然气加工厂主要生产能力如下： （1）8套脱硫装置（第一、二期共6套，第三期2套），生产商品天然气总量40010 8 m 3 ma； （2）7套硫磺回收装置，处理酸气1810 8 m 3 /a，生产硫磺7510 4 ta； （3）5套NGL稳定装置，总处理量62610 4 t/a。12 阿斯特拉罕天然气加工厂 鉴于阿斯特拉罕气田酸性组分含量特别高，天然气加工厂脱硫采用法国ELF公司当时的新工艺（SNPADEA），分两

4、期建设，第一期工程于1987午投产。该厂是世界上最大的天然气硫磺生产厂，克劳斯硫磺回收装置建了6条牛产线，每条生产线产硫硝6010 4 ta，2000年增加到8条生产线，硫磺产量达412910 4 t。20032004年，全厂硫磺产量将达到46010 4 ta。该厂直至2001年天然气处理量才达到设计规模12010 8 m 3 a的水平，脱硫装置达到了满负荷状态。目前商品天然气为（5060）10 8 m 3 a，产品产值比例：硫磺53，商品天然气33，其它产品12。2 天然气净化工艺技术 21 商品天然气质量标准 气质指标与天然气净化工艺技术密切相关。俄罗斯商品天然气气质指标有国家标准（OCT

5、 554287）和行业标准（OCT 514093）之分。OCT 554287工业与民用天然气是前苏联时期制定的国家标准，目前俄罗斯工业与民用天然气的气质拄术指标仍然继续执行此标准。 OCT 5542制定天然气技术指标要求的基本原则与国际标准ISO 136861998天然气质量指标一致，对天然气在经济价值、环境保护和安全卫生等3个方面的主要指标均作了规定。同时，由于俄罗斯国土面积辽阔，不同地区之间的气温变化极大，以及为了兼顾独联体各加盟国，俄罗斯天然气股份公司将前苏联时期的行业标准修订为全俄行业标准，并在国内的输配系统中执行。此标准系根据俄罗斯国内的具体自然条件，对有关技术条件作了更为明确且严格

6、的规定（硫化氢质量浓度7mg/m 3 ，硫醇质量浓度16mg/m 3 ，并规定有水露点和烃露点指标）。 目前这两个标准同时执行。奥伦堡天然气加工厂和阿斯特拉罕天然气加工厂对硫化氢和硫醇质量浓度实际上均按行业标准即分别7mgm 3 和16mgm 3 ，执行。据最近的文献报道，俄罗斯天然气股份公司已发指令，从2003年起商品天然气中硫化氢和硫醇质量浓度必须按7mgm 3 和16mg/m 3 执行。 分析俄罗斯商品天然气质量标准，可以看出以下五个特点： （1）H 2 S含量指标属中等（相当于我国二类气）；但其行业标准规定小于7mgm 3 ，可看出其发展趋势； （2）未规定CO 2 含量指标（与用户协

7、议解决）； （3）规定有硫醇含量（我国未规定）；比较合理，因为硫醇含量会影响腐蚀问题； （4）含水量指标有冬夏之分（我国仅有交接点温度）；说明该标准比我国更严； （5）规定有机械杂质及氧含量和气味强度。这三项指标在我国标准中均未规定，实际上这三项指标非常重要，比如机械杂质高会造成管道磨损，进而加重腐蚀，又如气味强度，涉及到使用天然气的安全问题。22 奥伦堡加工厂天然气净化工艺 221 脱硫装置工艺流程和主要设备 奥伦堡天然气加工厂于1979年全部建成投产，共有8套脱硫装置，工艺和设备均从法国引进，脱硫溶剂为二乙醇胺（DEA）。 脱硫装置的流程见图1。图1与典型的醇胺脱硫流程稍有不同，贫液分两股

8、进入吸收塔，一股流入塔顶第25块塔板（从塔底算起），另一股流入塔中部第15块塔板。 每套脱硫装置又分为两条生产线，每条生产线有一个吸收塔和一个再生塔及塔的附属设备如换热器、冷却器、分离器、闪蒸罐、再生塔的回流分配系统、重沸器等，即一条生产线具有独立操作的所有设备，只是再生溶液罐、溶液过滤器及消泡剂注入系统为装置共用。每个吸收塔的天然气设计处理量为2510 8 m 3 a（约750104m 3 d），吸收塔直径36m，有25块塔板；再生塔直径27m37 m（上部下部），有32块塔板（22块为蒸发段，10块为调节-冷却段）。奥伦堡加工厂开始建设时，从国外进口的吸收塔和再生塔，均采用整砌式鲍尔环填料

9、，使用了较长时间，由于检修时装卸、清洗工作量很大，故后来改用了穿流式筛孔塔板（CTTTJIK JIH ），这种塔板无降液管，向上流的气体与下流的液体同时流过同一筛孔，在筛板上形成一定高度的气液二相接触层，根据液气比，计算出筛孔的开孔率，筛孔直径要比有降液管筛板塔的要大，液气比要很稳定，即塔板的弹性较小，塔板就能够很平稳的操作，奥伦堡加工厂脱硫装置吸收塔和再生塔很成功地应用了这种塔板。 该厂脱硫装置后来又采用了全俄碳氢化合物原料研究院（BHYC）开发的一种新型塔扳，其示意结构见图2。 这种塔板的型号为BHYC14M，气液二相的接触在两个环状间隙中进行，一是气体在通道3与圆锥体5之间，另一是在下流

10、管2与泡罩4之间。直径大于12m的吸收塔，板间距为1 m。1995年，奥伦堡加工厂脱硫装置两个吸收塔采用这种塔板更换了原来塔内的鲍尔环填料，脱硫液为DEA+MDEA。这种塔的弹性较大，当该厂脱硫装置主要吸收塔采用穿流式塔板后，因弹性较小难以适应原料天然气的波动，而BHYC14M塔板则可用于调节原料天然气的波动量。奥伦堡天然气加工厂使用BHYC14M塔板与过去用的鲍尔环填料的性能对比见表1。表1 BHYC14M塔板与鲍尔环填料吸收塔的性能和结果对比 项目 BHYC-14M 鲍尔环填料 天然气处理量：10 4 m 3 /h 10 4 m 3 /h 2030 480720 20265 480636

11、天然气进塔压力MPa 5456 5557 全塔的压力降，MPa 00180020 00280030 天然气温度，：进塔 出塔 1518 4750 2024 5154 吸收剂 DEA+MDEA DEA 吸收剂在溶液中的含量，% 10+10=20 20 溶液循环量，m 3 /h 360400 230440 天然气中H 2 S含量，% 178211 1925 天然气中CO 2 含量，% 084098 075095 净化气中H 2 S含量，mg/m 3 148191 76964 溶液中硫化物含量，g/l:贫液 富液 08101 2327 0810 2530 H 2 S脱除率，% 99959996 99

12、749998 CO 2 脱除率，% 860968 979 表1说明，脱硫吸收塔使用BHYC14M塔板后，压力降比鲍尔环填料小，脱硫率也可达9995-9996。净化气中H 2 S含量稍大一些，不符合7mg/m 3 ，要求，但该厂最后还有吸附法脱硫装置。222 DEA溶液更换为DEA+MDEA混合溶液 奥伦堡厂多年使用DEA溶液脱硫工艺的经验表明25DEA工艺在长期运转中稳定可靠，只是再生能耗较高。但是，俄罗斯不生产DEA，从国外进口，价格昂贵，耗费大量外汇。20世纪80年代全苏（俄）天然气研究院开始对脱硫工艺使用甲基二乙醇胺（MDEA）进行实验室研究和中试，并开始生产MDEA。 19861987

13、年，全苏天研院与奥伦堡天然气加工厂协作，在脱硫生产装置上进行MDEA替代DEA的工业性试验，获得满意的结果，由于MDEA是选择性脱硫溶剂，净化气中含有一定量CO2，虽然商品天然气质量标准中对CO 2 含量未作规定，但该厂净化气要供给氦气厂作原料气，不允许含有较高量的CO 2 ，因此MDEA脱硫工艺未能应用。 1992年在奥伦堡天然气加工厂脱硫生产装置上采用DEA+MDEA混合溶液进行非选择性脱硫的工业性试验，试验成功后推广用于生产。实践表明，MDEA溶液与DEA+MDEA混合溶液脱硫工艺操作参数基本相近，只是前者较之后者液气比更小一些。由于前者是选择性脱硫，净化气中CO 2 含量为094109