肖峰超

(中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司 天津300452)

0 引 言

近年來渤海油田逐漸發(fā)現(xiàn)了高含硫油田，高含硫油田中當(dāng)硫以硫化氫形態(tài)存在時(shí)，對管網(wǎng)和裝置的腐蝕均會產(chǎn)生較大影響。硫化氫是一種較強(qiáng)的滲氫介質(zhì)，在特定條件下將導(dǎo)致材料氫脆和氫損傷。對于海上油田生產(chǎn)過程伴生氣中高含硫化氫，需要將其中的硫化氫濃度降低到安全臨界濃度，才可以保證海上平臺生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施以及相關(guān)人員的安全。

1 海上油田脫硫化氫處理方案

根據(jù)脫硫劑的不同，可分為固體脫除法和液體脫除法。固體脫除法常用的脫硫劑有活性炭、氧化鐵等，液體脫除法常用醇胺法脫硫及SDT漿液法[1]。

在渤海某油田，伴生氣中硫化氫含量最高可達(dá)到3000mg/m3，最大油氣水量分別為1000m3/d、8×104Sm3/d、3000m3/d。針對渤海某油田出現(xiàn)高含硫的伴生氣，要求脫除后硫化氫濃度小于20mg/m3。因此針對氧化鐵脫硫方案、醇胺法脫硫方案以及SDT漿液法進(jìn)行了比較分析，旨在篩選出不同硫化氫含量下合適的脫除方法。

2 不同硫化氫含量的脫除方法選擇

2.1 氧化鐵法脫硫方案

2.1.1 氧化鐵法基本原理

氧化鐵法是利用固體脫硫劑上的微孔來吸附硫化氫，在微孔表面脫硫劑中氧化鐵與硫化氫發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到脫除氣體中硫化氫的目的。

2.1.2 氧化鐵法脫硫流程

含硫伴生氣進(jìn)入洗滌器來脫除攜帶的液滴，而后進(jìn)入脫硫塔進(jìn)行硫化氫脫除。脫除硫化氫的天然氣經(jīng)過濾器后外輸。本方案采用2塔流程。正常操作時(shí)，一塔脫硫，一塔備用。當(dāng)檢測到正在使用的脫硫塔出口硫化氫含量上升到20mg/m3以上時(shí)，將備用塔導(dǎo)入到在用塔下游。具體設(shè)備見表1。

表1 方案設(shè)備表Tab.1 Equipments table

2.1.3 氧化鐵法脫硫方案小結(jié)

此方案流程簡單，設(shè)備少，操作少，基本無公用物料消耗。通過氧化鐵法可將硫化氫從3000mg/m3降至20mg/m3。由于脫硫劑不可再生，更換新藥劑及處理廢舊藥劑都需要費(fèi)用。當(dāng)硫化氫含量高時(shí)，脫硫藥劑費(fèi)用太高，因此在高含硫時(shí)此方法不經(jīng)濟(jì)，后期藥劑成本高。天然氣流量8萬m3/d，入口硫化氫含量按照最大含量3000mg/m3計(jì)，每天消耗2.5m3脫硫劑，費(fèi)用約為3.15萬元/d。經(jīng)過與其他方案對比分析，在硫化氫含量在低于1500mg/m3，推薦使用氧化鐵脫硫方案。

2.2 醇胺法脫硫方案

2.2.1 醇胺法基本原理

利用酸堿平衡反應(yīng)，使伴生氣的硫化氫含量大幅減少，以達(dá)到脫除的目的。此外改變反應(yīng)條件，使吸收了硫化氫的溶液進(jìn)行逆向化學(xué)反應(yīng)，放出酸氣，可以使溶液進(jìn)行再生[2]。

2.2.2 醇胺法脫硫流程

含硫伴生氣經(jīng)洗滌器后在吸收塔內(nèi)與貧液逆流接觸，貧醇胺吸收天然氣中的硫化氫，脫硫后伴生氣外輸。將吸收了硫化氫富醇胺溶液輸入再生系統(tǒng)進(jìn)行再生[2]。采用HYSYS模擬軟件進(jìn)行模擬計(jì)算[3]，并根據(jù)模擬計(jì)算的結(jié)果對處理流程進(jìn)行優(yōu)化，具體設(shè)備見表2。

表2 方案設(shè)備表Tab.2 Equipments table

2.2.3 醇胺法脫硫方案小結(jié)

此方案脫硫流程技術(shù)成熟，適用性強(qiáng)。脫硫溶液可以再生，只需補(bǔ)充少量損耗，操作彈性好，操作費(fèi)用相對較低。通過此方案可以將入口硫化氫從3000mg/m3降至20mg/m3。但是工藝流程復(fù)雜，機(jī)泵設(shè)備多，維保時(shí)間和費(fèi)用多，對公用物料需求量大和要求高，且生產(chǎn)硫磺品質(zhì)不高、價(jià)格低。使用此方法需要先進(jìn)行脫水，否則塔中介質(zhì)將發(fā)泡，嚴(yán)重影響脫硫效果。

2.3 SDT漿液法脫硫方案

2.3.1 SDT漿液法基本原理

SDT漿液法以無定型羥基氧化鐵水漿液作為脫硫劑，與硫化氫反應(yīng)生成的硫鐵化合物為巰基硫化，且在有氧環(huán)境可以氧化生成單質(zhì)硫。巰基硫化鐵可以再生還原為無定型羥基氧化鐵。

2.3.2 SDT漿液法脫硫流程

含硫伴生氣經(jīng)洗滌器后進(jìn)入脫硫塔中，伴生氣中的硫化氫被無定型羥基氧化鐵水漿液反應(yīng)吸收，伴生氣出口含硫量小于20mg/m3。脫硫后的凈化氣外輸，富液進(jìn)入閃蒸罐和氧化再生槽進(jìn)行氧化再生，將再生的貧液經(jīng)貧液循環(huán)泵進(jìn)入至脫硫塔底部，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。再生出的硫磺定期進(jìn)行分離脫除，得到粗硫磺產(chǎn)品。SDT漿液法脫硫具體設(shè)備見表3。

表3 方案設(shè)備表Tab.3 Equipments table

2.3.3 SDT漿液法脫硫方案小結(jié)

此方案流程較為簡單，脫硫溶液可以再生，只需補(bǔ)充少量損耗，操作彈性好，操作費(fèi)用相對較低。通過SDT漿液法脫硫可以將伴生氣的硫化氫從3000mg/m3降至20mg/m3。但由于脫硫劑不可再生，更換新脫硫劑和廢脫硫劑處理都需要費(fèi)用，而且此方案對公用物料需求量大、要求高。

3 結(jié)論與建議

醇胺法脫硫工藝流程較為復(fù)雜，氧化鐵法方案和SDT漿液法工藝流程相對較為簡單，但氧化鐵法在硫化氫含量高時(shí)，投產(chǎn)后脫硫藥劑注入費(fèi)用大，導(dǎo)致后期成本較高。

經(jīng)過反復(fù)計(jì)算對比分析，當(dāng)項(xiàng)目硫化氫含量在低于1500mg/m3，推薦使用氧化鐵脫硫方案，此方案此時(shí)費(fèi)用較低；當(dāng)硫化氫含量高于1500mg/m3，推薦使用SDT脫硫方案，此方案技術(shù)比較成熟，操作彈性好，適應(yīng)性強(qiáng)，在高含硫化氫時(shí)，此方案費(fèi)用相對較低。