干法脱硫剂的优选及在河嘉203H井的应用

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技术创新

干法脱硫剂的优选及在河嘉203H井的应用

袁艺朗

袁天强

610500成都

西南石油大学化学化工学院

摘要河嘉203H井是川东北采气厂的第一口中含硫井,试运行阶段由于脱硫剂选择不当,导致脱硫塔出口硫化氢含量不符合国家标准而被迫关井。为此,本文结合河嘉203H井实际生产情况,研究了四种氧化铁型脱硫剂,从脱硫剂的击穿硫容以及天然气净化成本等考虑,优选出QF-12型脱硫剂为河嘉203H井脱硫剂。

关键词干法脱硫剂击穿硫容

干法脱硫剂的优选及在河嘉203H井的应用

净化成本干法脱硫技术是天然气脱硫中常用的一种技术,采用脱硫剂或催化剂来脱除硫化氢或有机硫的方法。干法脱硫通常采用固定床作为酸性组分的反应区,但由于受硫容的限制,一般使用在硫含量较低的场合(硫化氢浓度≤2400mg/m3)。若硫含量较高,会造成再生频繁或更换频繁和费用增大的后果。目前,国内外干法脱硫技术主要有氧化铁、活性炭、分子筛、氧化锌等,其中氧化铁法应用最广泛。1

天然气干法脱硫技术简介

(1)分子筛。分子筛是一种具有骨架结构的碱金属或碱土金属的硅铝酸盐晶体,吸附性能优良。分子筛脱硫法的最大优点是可以再生利用,适用于低含硫、低水露点的天然气脱硫[1,2]。但分子筛法脱硫再生气处理费用较高,再生出的硫化氢需要处理,使装置一次性投资增大;若再生气送至火炬烧掉,原料气损失太大[3]。

(2)氧化锌。氧化锌脱硫剂的主要成分是氧化锌,有的含有一些CuO,MnO2等促进剂。它有部分转化吸收的功能,但对有机硫的硫容很低。由于氧化锌能与H2S反应生成难理解的ZnS,且脱硫精度高,可脱至<0.05ppm,故一直用于精脱硫过程。但由于氧化锌脱硫剂的发展趋势是低温、高强度,常温条件下难以实现干法精脱硫且氧化锌脱硫剂成本较高(约2.5万元/t),使其广泛运用受到了很大限制。

(3)活性炭。活性炭脱硫剂具有硫容高、允许气速高、操作安全、环境接受性好等优点[4]。活性炭脱硫利用添加了催化剂的活性炭作为吸收、储存H2S的载体。含硫天然气通过活性炭时,H2S扩散粘附到活性炭内,H2S与加入的相对当量的O2在活性炭内催化剂的作用下氧化成单质硫。硫沉积在活性炭内占据一定的硫容,当活性炭内的硫容完全被单质硫填充后,这些脱硫剂就完全失效,需更换或再生。但再生必须在400℃的过热蒸汽下进行,费用很大,且再生后的脱硫剂强度变小,故再生的价值不大。

(4)氧化铁。氧化铁脱硫是较为成熟的气体脱硫方法,最初使用的氧化铁脱硫剂是天然物料,后逐步采用人工合成的方法,其主要成分主要为活性氧化铁。脱硫剂吸收H2S饱和后,可在水蒸汽存在下,以空气使之再生。再生析出的硫存在于脱硫剂床层中,它会逐步包围活性氧化铁而使H2S无法与之接触反应。通常认为当累积硫容达到13%(干基)时,就应更换脱硫剂。此过程由于温度升得较快,不易控制,现在一般干法脱硫都不采用再生工艺。干法脱硫工艺比较,

干法脱硫剂的优选及在河嘉203H井的应用

从表1可以看出,氧化铁脱硫剂应用范围较广,应用起来投资低,效果相对较好。因此,推荐采用氧化铁脱硫剂。2

氧化铁脱硫剂的优选

河嘉203H井投产以来,使用了恒日公司HR6-01、HR6-02,天

然气研究院CT8-6B以及全富公司的QF-12脱硫剂。下面从脱硫剂击穿硫容以及天然气净化成本优选脱硫剂。

(1)HR6-01脱硫剂试用情况。HR6-01型脱硫剂以三氧化二铁为主要活性组份,黄褐色柱状物,大小:F(4.5~5.5)×(5~15),额定硫容≥15.0%,侧压强度≥35N/cm[5-7]。

采用装填HR6-01型脱硫剂的3、4#塔串联调试生产,日产气量5~6×104

m3

/d。原料气硫化氢含量4700~5200ppm,至3#塔出口硫化氢含量超过外输要求时运行时间仅为10小时阶段处理气量2.7519×104

m3

,平均硫化氢含量5033ppm,击穿硫容为1.34%,其结果如表2所示。

表2HR6-01型脱硫剂现场击穿硫容计算

(2)HR6-02脱硫剂试用情况。HR6-02型脱硫剂以三氧化二铁为主要活性组份,黄褐色柱状物,大小:F(4.5~5.5)×(5~15),额定硫容≥20.0%,侧压强度≥40N/cm。

对HR6-02脱硫剂单塔生产,装塔15吨,至脱硫塔出口硫化氢含量达到14ppm。测定两组数据,两塔的平均击穿硫容为12.07%。其结果如表3所示。

表3HR6-02型脱硫剂现场击穿硫容计算

(3)CT8-6B脱硫剂试用情况。CT8-6B型脱硫剂为天研院产品,是一种铁盐经氧化反应、离心分离、混合、挤条、晾干而成的固体脱硫剂,外形尺寸:F(4~7)×(5~15),额定硫容≥25.0%,侧压强度≥40N/cm。

CT8-6B脱硫剂单塔生产,装填15吨脱硫剂,3#塔单塔生产20小时。脱硫塔出口硫化氢含量达到14ppm,期间累计处理气量5.6908×104m3,原料气平均硫化氢含量为6683PPm,击穿硫容3.6%,其结果

干法脱硫剂的优选及在河嘉203H井的应用

干法脱硫剂的优选及在河嘉203H井的应用

干法脱硫剂的优选及在河嘉203H井的应用

表4CT8-6B型脱硫剂现场击穿硫容计算

(4)QF-12脱硫剂简介及试用情况。QF-12脱硫剂是以三氧化二铁为主要活性组份,并添加其它助催化剂、阻燃剂加工而成的常温高效固体脱硫剂,外形尺寸:F(4~6)×(5~15),额定硫容≥25.0%,侧压强度≥60N/cm,已在长庆、华北、大庆、新疆,四川等油气田使用。

对QF-12脱硫剂单塔生产,装塔15吨,至脱硫塔出口硫化氢含量达到14ppm。测定两组数据,两塔的平均击穿硫容为17.8%。其结果如表5所示。

表5QF-12型脱硫剂现场击穿硫容计算

通过以上四种脱硫剂单塔运行情况跟踪,击穿硫容由大到小分别是:QF-12脱硫剂击穿硫容(17.8%)>HR6-02(12.07%)>CT8-68(3.6%)>HR6-01(1.34%),且QF-12脱硫剂净化成本最低(如表6所示),故河嘉203H井选用QF-12脱硫剂进行生产。(转83页)

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