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【摘 要】天然氣是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、生物圈和岩石圈中各种自然过程形成的气体。而人们长期以来通用的“天然气”是从能量角度出发的狭义定义，是指气态的石油，转指在岩石圈中生成并蕴藏于其中的以低分子饱和烃为主的烃类气体和少量非烃类气体组成的可燃性气体混合物。它主要存在于油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气中。
【关键词】天然气;脱硫;净化
中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2018.08.152
我国的天然气资源较为丰富，据不完全统计，资源量约为3.8×1013m3。近年来，我国在勘探、开发和利用方面均有较大的进展。纵观我国天然气储量发展状况，具有增长速度快，储采比高，煤成气比例逐渐增高，探明率低的特点。目前已形成了鄂尔多斯盆地上古生界，四川盆地川东地区，塔里木盆地库车地区，柴达木盆地三湖地区和莺一琼盆地五大气区，五大气区天然气地质特征的共同性有：（1）大面积分布的高丰度，具有一定成熟度的气源岩。（2）大面积分布的多套叠置的孔隙性储集层。（3）构造相对稳定区或具有区域塑性盖层的构造活动区。（4）规模较大的圈闭。我国中西部地区普遍发育的前陆盆地具备上述大气区形成的地质条件，是今后天然气勘探的主攻方向。
一、—乙醇胺法脱硫工艺
—乙醇胺法脱硫，为典型的化学吸收过程，此法只能脱除微量有机硫，对H2S和CO2几乎无选择性吸收，在吸收H2S的同时也吸收CO2，因此净化气中CO2含量很小，有利于后续的碱洗脱硫醇装置减少废碱的产生，降低碱耗量。为避免设备和管线的过量腐蚀，MEA水溶液的质里浓度常为15-20%，酸气负荷为0.3-4mol（酸气）/mol（MEA溶液）。H2S与铁能生成疏化铁（Fe2S3），在钢表面形成防腐膜阻止碱性溶液对钢材的进一歩腐蚀，当H2S/CO2比值较高时，可话当增大溶液浓度和酸气负荷。
MEA富液有很强的腐蚀性，在焊缝热影响区、酸气浓集区域和温度较高的气液界面处极易发生腐蚀。因而，焊缝要进行后处理，释放热应力，再生塔顶部和重沸器管子可能要求使用特殊冶炼的钢材。MEA容易氧化変质，储罐和缓冲罐应有甜气或氮气为覆盖气体。由于MEA内有微量乙醇胺，故蒸气压较高，醇胺装置MEA的损失一般在16-48）mg/m3（气）范围内。
但该方法溶液的酸气负荷较砜胺法低，因此所需的溶液循环量较大，溶液再生系统设备规格尺寸也较大，装置能耗也较高。
二、膜分离法净化工艺
膜分离是近期开发的新技术，从气体处理量小于28×104m3/d的气流中脱除CO2有较好的经济性，脱岀的CO2注入地层驱油。目前仅用膜分离尚不能使天然气的酸性组分含量达到管输质量，在膜分离下游需设海绵铁或其他脱酸装置，进一步脱除H2S，才能达到管输质量标准。
膜分离是以选择性透过膜为分离介质，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术。膜由两层组成，孔性底层厚约0.2mm和聚合物制成的覆盖薄膜。渗透速度可由覆盖层或底层控制。这种平面式薄膜的渗透面积太小，工业上常做成两种结构形式以扩大渗透面积，即：螺旋卷式和中空纤维式。基本原理：原料气中的各个组分在压力作用下因通过半透膜的相对传质速率不同而得以分离。高压原料气在膜一侧吸附，通过薄膜扩散至低压侧（低压侧压力约为高压侧的10%～20%）。
螺旋卷式分离器由螺旋卷式分离元件和圆筒形壳体组成。元件包括许多同心圆形原料气流道、分离膜、渗流流道。多层分离膜绕在中央开孔管上，组成分离元件。元件安装在外径100～200mm、长约1.2～1.5m的圆筒压力容器内。原料气由圆筒的侧面引入，渗余气和渗透气分别由圆筒两端引岀。圆筒压力容器常并联或串联连接，以满足气体处理量和气体组分的分离要求。
中空纤维分离器的分离材料为中空纤维丝。丝的直径很小，常为30μm，内径为50～100μm，因而其比表面积可达1000m2/m3，由分离控制材料（常为聚酰砜、底层为硅橡胶层）制成。104～105根纤维丝的一端密封并安装在容器钢壁上。原料气和渗余气在壳程内流动，而管程内为渗透气。容器典型外形尺寸为直径100～200mm、长3～6m。
渗透速度的大小和渗透面积、薄膜两侧压差成正比，比例系数称渗透系数。组分气体的渗透系数差别愈大，愈易分离，例如从炼厂尾气内分岀H2较容易。分离H2S和CH4较难，需釆用多级串联分离或将渗余气循环掺入原料气内。
三、天然气净化工艺中发泡问题
在吸收塔中，常常会遇见醇胺溶液发泡的问题，而且在解吸塔中也可能发生，严重时会引起冲塔。溶液发泡的原因有：胺液内含有腐蚀产物和固体杂质，几乎所有外来物质和液固杂质都可能诱发溶液发泡;胺液降解产物;在胺液或气体内含液烃;原料气涤气程度不够，原料气内带液烃和釆岀水;脱酸装置上游添加的各种化学剂、防腐剂等活性物质;胺装置投产时，系统浄化程度不够;补充水水质不合要求;机械式和活性炭过滤器工作恶化等。，因而塔内溶液发泡是极难预测的一种非正常工况。发泡通常是由于溶液中的杂质引起的。溶液发泡会导致脱硫装置处理能力严重下降，胺液再生不合格，脱硫效率达不到设计标准，净化气中H2S含量超标，溶液损失增加等。解决办法通常有：必须先对原料气在如吸收塔前进行有效的分离，以除去游离液体;保持贫胺液的温度比进口气高5-10°C，可以防止进口气中的轻质烃组分凝结下来;溶液中的固体颗粒可以借助分流连续过滤方式而除去。
参考文献
[1]温崇荣.川东北高含疏天然气脱硫净化技术研究[D].重庆大学，2007.
[2]赵任.天然气直接转化法脱硫技术[D].西南石油大学，2007.
[3]徐黎，杨旭，彭圆，伍丹丹.天然气净化厂砜胺脱硫液发泡原因分析及影响评价[J].精细石油化工进展 2008.
[4] 褚佳.含硫天然气净化装置运行方案研究[D].成都西南石油大学，2015.
【关键词】天然气;脱硫;净化
中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2018.08.152
我国的天然气资源较为丰富，据不完全统计，资源量约为3.8×1013m3。近年来，我国在勘探、开发和利用方面均有较大的进展。纵观我国天然气储量发展状况，具有增长速度快，储采比高，煤成气比例逐渐增高，探明率低的特点。目前已形成了鄂尔多斯盆地上古生界，四川盆地川东地区，塔里木盆地库车地区，柴达木盆地三湖地区和莺一琼盆地五大气区，五大气区天然气地质特征的共同性有：（1）大面积分布的高丰度，具有一定成熟度的气源岩。（2）大面积分布的多套叠置的孔隙性储集层。（3）构造相对稳定区或具有区域塑性盖层的构造活动区。（4）规模较大的圈闭。我国中西部地区普遍发育的前陆盆地具备上述大气区形成的地质条件，是今后天然气勘探的主攻方向。
一、—乙醇胺法脱硫工艺
—乙醇胺法脱硫，为典型的化学吸收过程，此法只能脱除微量有机硫，对H2S和CO2几乎无选择性吸收，在吸收H2S的同时也吸收CO2，因此净化气中CO2含量很小，有利于后续的碱洗脱硫醇装置减少废碱的产生，降低碱耗量。为避免设备和管线的过量腐蚀，MEA水溶液的质里浓度常为15-20%，酸气负荷为0.3-4mol（酸气）/mol（MEA溶液）。H2S与铁能生成疏化铁（Fe2S3），在钢表面形成防腐膜阻止碱性溶液对钢材的进一歩腐蚀，当H2S/CO2比值较高时，可话当增大溶液浓度和酸气负荷。
MEA富液有很强的腐蚀性，在焊缝热影响区、酸气浓集区域和温度较高的气液界面处极易发生腐蚀。因而，焊缝要进行后处理，释放热应力，再生塔顶部和重沸器管子可能要求使用特殊冶炼的钢材。MEA容易氧化変质，储罐和缓冲罐应有甜气或氮气为覆盖气体。由于MEA内有微量乙醇胺，故蒸气压较高，醇胺装置MEA的损失一般在16-48）mg/m3（气）范围内。
但该方法溶液的酸气负荷较砜胺法低，因此所需的溶液循环量较大，溶液再生系统设备规格尺寸也较大，装置能耗也较高。
二、膜分离法净化工艺
膜分离是近期开发的新技术，从气体处理量小于28×104m3/d的气流中脱除CO2有较好的经济性，脱岀的CO2注入地层驱油。目前仅用膜分离尚不能使天然气的酸性组分含量达到管输质量，在膜分离下游需设海绵铁或其他脱酸装置，进一步脱除H2S，才能达到管输质量标准。
膜分离是以选择性透过膜为分离介质，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术。膜由两层组成，孔性底层厚约0.2mm和聚合物制成的覆盖薄膜。渗透速度可由覆盖层或底层控制。这种平面式薄膜的渗透面积太小，工业上常做成两种结构形式以扩大渗透面积，即：螺旋卷式和中空纤维式。基本原理：原料气中的各个组分在压力作用下因通过半透膜的相对传质速率不同而得以分离。高压原料气在膜一侧吸附，通过薄膜扩散至低压侧（低压侧压力约为高压侧的10%～20%）。
螺旋卷式分离器由螺旋卷式分离元件和圆筒形壳体组成。元件包括许多同心圆形原料气流道、分离膜、渗流流道。多层分离膜绕在中央开孔管上，组成分离元件。元件安装在外径100～200mm、长约1.2～1.5m的圆筒压力容器内。原料气由圆筒的侧面引入，渗余气和渗透气分别由圆筒两端引岀。圆筒压力容器常并联或串联连接，以满足气体处理量和气体组分的分离要求。
中空纤维分离器的分离材料为中空纤维丝。丝的直径很小，常为30μm，内径为50～100μm，因而其比表面积可达1000m2/m3，由分离控制材料（常为聚酰砜、底层为硅橡胶层）制成。104～105根纤维丝的一端密封并安装在容器钢壁上。原料气和渗余气在壳程内流动，而管程内为渗透气。容器典型外形尺寸为直径100～200mm、长3～6m。
渗透速度的大小和渗透面积、薄膜两侧压差成正比，比例系数称渗透系数。组分气体的渗透系数差别愈大，愈易分离，例如从炼厂尾气内分岀H2较容易。分离H2S和CH4较难，需釆用多级串联分离或将渗余气循环掺入原料气内。
三、天然气净化工艺中发泡问题
在吸收塔中，常常会遇见醇胺溶液发泡的问题，而且在解吸塔中也可能发生，严重时会引起冲塔。溶液发泡的原因有：胺液内含有腐蚀产物和固体杂质，几乎所有外来物质和液固杂质都可能诱发溶液发泡;胺液降解产物;在胺液或气体内含液烃;原料气涤气程度不够，原料气内带液烃和釆岀水;脱酸装置上游添加的各种化学剂、防腐剂等活性物质;胺装置投产时，系统浄化程度不够;补充水水质不合要求;机械式和活性炭过滤器工作恶化等。，因而塔内溶液发泡是极难预测的一种非正常工况。发泡通常是由于溶液中的杂质引起的。溶液发泡会导致脱硫装置处理能力严重下降，胺液再生不合格，脱硫效率达不到设计标准，净化气中H2S含量超标，溶液损失增加等。解决办法通常有：必须先对原料气在如吸收塔前进行有效的分离，以除去游离液体;保持贫胺液的温度比进口气高5-10°C，可以防止进口气中的轻质烃组分凝结下来;溶液中的固体颗粒可以借助分流连续过滤方式而除去。
参考文献
[1]温崇荣.川东北高含疏天然气脱硫净化技术研究[D].重庆大学，2007.
[2]赵任.天然气直接转化法脱硫技术[D].西南石油大学，2007.
[3]徐黎，杨旭，彭圆，伍丹丹.天然气净化厂砜胺脱硫液发泡原因分析及影响评价[J].精细石油化工进展 2008.
[4] 褚佳.含硫天然气净化装置运行方案研究[D].成都西南石油大学，2015.