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络合铁脱硫工艺尾气处理研究

作者：兰雪诚卢克超日期：2014-07-07 09:31 来源：化工管理

(中石化西南油气分公司油气销售运行处618000)
(中石化西南油气分公司元坝气田天然气净化厂628415)
摘要:本文对络合铁脱硫工艺尾气处理进行论述。
关键词：络合铁脱硫；尾气处理
随着高含硫油气田不断出现,硫化氢尾气污染治理是含硫气
田要解决的问题,因硫化氢尾气气体分子扩散快,飘散距离远,恶
臭味重,附着力强,在大气中很难被分解,含硫气田生产时排放出
的尾气,会对周围的环境造成十分恶劣的影响，为达到环保、安全
生产，就络合铁脱硫工艺尾气处理情况介绍如下。
一、络合铁脱硫工艺介绍
络合铁脱硫工艺是一种以铁为催化剂的湿式氧化还原脱除
硫化物的方法，他的特点是直接将H2S 转化成元素S，H2S 的脱除
率达99%以上，脱硫效果明显。它适于H2S 浓度较低或H2S 浓度
较高但气体流量不大的场合。在硫产量<20 td 时,该工艺的设
备投资和操作费用具有明显优势,更重要的优点是该工艺在脱除
硫化物过程中,几乎不受气源中CO2 含量的影响而能达到非常
高的净化度。
络合铁工艺以络合铁的碱性水溶液为主体，溶液中含有性能
优良的脱硫剂、稳定剂、硫磺改性剂、铁盐等组成的吸收剂，具有
吸收速度快、净化度高、硫磺易回收、络合剂性能稳定和副反应小
等特点。
络合铁脱硫法采用碱的水溶液吸收硫化物，H2S 气体与碱发
生反应生成HS—，通过高价态Fe 离子还原成低价态Fe 离子，将
HS—转化成硫磺。在再生过程中，低价态的络合铁溶液与空气接
触氧化成高价络合铁溶液，恢复氧化性能，溶液循环吸收硫化氢
气体。其主要反应如下：
1.碱性水溶液吸收H2S、CO2 ：
2.析硫过程：
3.再生反应：
络合铁脱硫工艺流程：
井口天然气经加热、节流、降压进入络合铁脱硫装置，分液
后，含硫天然气被络合铁脱硫液自吸入预吸收塔上部，在喷射器
内气、液两相混合，并不断更新、增大接触面积，气、液两相进入预
吸收塔下部分离段，气相分离液滴后，进入一级吸收塔，经络合铁
脱硫液鼓泡吸收后，天然气进入二、三级填料吸收塔脱除H2S，合
格的净化气外输。
络合铁脱硫富液自预吸收塔、一、二、三级吸收塔底部进入闪
蒸罐，闪蒸后的气体放空，闪蒸后的富液进入再生槽上部与自吸
进入的空气氧化再生，再生后的贫液从再生槽上部溢流进入分离
槽，由贫液泵升压打入吸收塔循环吸收。
再生槽内析出的单质硫悬浮于再生槽顶部，并溢流进入硫泡沫
槽，在由硫泡沫泵加压打入真空转鼓式硫磺过滤机，清夜返回脱
硫循环系统，经过滤机过滤后，硫膏外运。
二、可能产生尾气的原因
络合铁脱硫后尾气中含有大量的有机硫，且主要成分为甲硫
醇，其主要原因一是天然气中本身含有甲硫醇，二是由烯烃和硫
化氢作用后分离而得。甲硫醇又名硫氢甲烷分子式为CH4S，是
最常见的一种醇类恶臭物质，常温下为无色有恶腥气味的气体，
熔点为-123.1℃，沸点为7.6℃不溶于水，溶于乙醇、乙醚等有机
溶剂。易燃易爆，爆炸极限为3.9%-21.8%。当气体溢出时，人
会再闻后有轻重不同程度的短期不适感，且部分人接触后会产生
头晕、恶心、皮肤过敏及眼睛不适等症状。
三、尾气处理方法的探讨：
甲硫醇的处理方法有燃烧法、氧化法、吸收法、中和法、吸附
法、生物法等方法。
1.恶臭气味处理的方法及特点
处理方法
燃烧法
臭氧氧化
法
吸收法
吸附法
定义
恶臭物质多为可
燃成分，燃烧后分
解为无害的水和
CO2等无机物质
利用臭氧的强氧
化性将臭气成分
氧化去除
利用恶臭物质溶
于水或与其它化
学物质发生氧化、
中和、络合、成盐
反应，生成无味分
子
利用多孔性固体
吸附剂（活性炭、
硅胶、沸石等）处
理气态污染物，使
其中的一种或几
种组分，在固体吸
附剂表面，在分子
引力或化学键力
的作用下，被吸附
在固体表面，从而
达到分离的目的。
适用范围
适用于高浓
度，小气量
的可燃性恶
臭物质的处
理
适用中、低
浓度恶臭气
体的处理
适用高、中
浓度恶臭气
体的处理
适用低浓
度，高净化
要求的恶臭
气体处理
特点
分解率高，可达
99%但燃料费用
高，产生NOX、
SO2 等二次污染
物
处理效率高，但
设备要求高，臭
氧需要安全设
施。
在水中加入一种
或几种药剂，针
对性的去除某些
臭气成分，碱液
对H2S、脂肪酸
类有效。
对醇类、脂肪酸
类效果明显，且
负荷变化小，管
理方便
进行加压，和对下部失稳弯曲的部分钻具段进行替换为加重钻
杆，来增强起刚度。
3.三开油层套管的下入（悬挂）
（1）采用7in 钻铤井口加压和及时灌注钻井液。
（2）对井眼轨迹即井斜和方位的精准控制。
（3）根据水平的上翘、井径大小及油层走势导致轨迹变化的
因素，采取在下部引鞋套管上镶焊2 只Ø241.3mm*177.8mm 弹
性扶正器作为下部引鞋的支撑点，支撑和引导套管下入井斜90°
至99.9°，水平段长710.23m 的井段。
4.钻井液性能和携岩处理：
（1）一开井段采用预水化膨润土浆体系：加入2.00% ～
3.00% 膨润土+自然造浆+0.30 %～0.40 %高分子聚合物。
（2）二开导眼及二开主井眼井段采用聚合醇润滑钻井液体
系：加入2.00% ～3.00% 聚合醇、2.00% ～4.00% 降滤失剂和
2.00%～4.00% 磺化沥青等。
（3）三开水平段采用聚合醇润滑防塌钻井液体系：加入
1.50% ～2.00% 聚合醇、3.00% ～4.00% 降滤失剂和1.00% ～
1.50% 磺化沥、7.00%-10.00%原油等。
（4）进入目标层之前，调整钻井液参数：密度1.05～1.10 g／
cm ，黏度45～52 S，FLAPI =≤3mL，塑性黏度μpv=10～15 mPa·
S，动切力τ=（8～10）Pa，静切力=【(2～3)／(5～8)】Pa。由于A
靶垂深大于B 靶，水平段A 点至B 点轨迹上翘，在A 点附近易聚
集大量岩屑，难以清除。因此在优选钻井液体系的前提下，采用
调整钻井液参数和短起下等技术措施，最大限度的提高携岩能
力，已达到清洁井眼，为后期下套管作业、提高固井质量打下良好
基础。
四、总结
技术措施的严谨制定和落实是本井成功的关键。
1.钻头及工具的选择。HAT127 牙轮钻头、1.5°-1.75°单
弯螺杆钻具，解决在松软地层造斜率和几套机械钻速的问题；
2.钻进参数的优化。合理的钻进参数保证了携岩及井眼的
净化，同时提高机械钻速；
3.辅助技术措施的优化。每钻完一根单根进行一次划眼，及
时修整井壁，在井斜达到50°以后易形成岩屑床的井段，为防止
因岩屑床而导致卡钻事故的发生，每钻进100m 进行一次短起下
钻，起钻前的循环，采取上下大幅度活动钻具，提高排量，及时清
除粘附在井壁上的钻屑，确保井眼干净和起下钻的畅通；
4.润滑泥浆体系的配置。随着水平段的增加，润滑问题显得
更加突出，为降低摩阻，根据井眼容积，始终保持原油含量在7～
10％，控制润滑系数小于0.06，以达到增强其润滑性。
五、应用效果
本井水平段长度大，最大限度的探寻了油层及油层数量，能
较为准确的计算油藏厚度及含油面积，并大大提高了单井采收
率。该井在技术上不仅创出油田指标，而且获得突破和创新，同
时成熟了浅层大位移上翘水平井钻井技术。