天然气净化厂尾气中二氧化硫脱除技术进展

张鹏

大庆油田天然气分公司黑龙江大庆163159

摘要：在本文之中，主要是针对了天然气净化厂尾气中二氧化硫脱除技术进展进行了全面的分析研究，并且也是在这个基础之上提出了下文当中的一些内容，希望能够给与在相同行业之中进行工作的人员提供出一定价值的参考。

关键词：天然气净化，脱除二氧化碳，工艺

1导言

二氧化硫是最常见的硫氧化物，与水结合易形成酸雨，对人体健康、植物、建筑材料等都有极严重的危害，空气中的二氧化硫大部分来自发电和化工生产过程。各国对二氧化硫的排放都有一定的标准。在我国，没有针对天然气净化行业的专项标准，现行的《大气污染物综合排放标准》（GB16297—1996）中允许最高二氧化硫排放量960mg/m3。而针对天然气净化厂的硫磺回收尾气具有排气量小、SO2浓度高、治理难度大、处理费用高昂等特点，国家拟为石油天然气行业制定专门的标准。在2014《陆上石油天然气开采工业污染物排放标准》征求意见稿中，对SO2的排放要求是依据各厂的生产规模及进料中H2S含量来规定不同浓度的排放限值。可见国家对天然气净化厂的二氧化硫排放要求将更加合理也更加严格。

2天然气净化厂与电厂、冶炼厂的烟道气脱硫技术比较

造成大气污染的SO2主要由工业排放引起，而工业排放SO2主要来自火力发电、金属冶炼、硫酸制造等行业。由于这些行业的SO2的排放总量大，污染面广，在世界范围内最初的FGD技术都是针对这些企业发展起来的，它们的烟道气脱硫技术应用也已十分成熟。而天然气净化尾气中的二氧化硫与电厂等相比具有排气量小、SO2浓度高等特点，且技术发展相对较晚，目前已经工业化应用的脱硫技术相对单一，吸收剂主要是有机胺，极少部分为柠檬酸盐、硫酸盐等。对于已经发展成熟的电厂类烟道气脱硫技术，天然气净化厂虽不能直接采用，但各净化厂可结合自身特点参照FGD中先进的脱硫技术及脱硫溶剂，选取适宜的脱硫方法与现行的克劳斯尾气处理工艺相结合，以达到更高的脱硫率满足国家标准。

3天然气净化厂尾气中二氧化硫脱除新技术

3.1硫化碱法

硫化钠脱硫法实际为天然气净化厂的SCOT法的改进方法，其原理是用Na2S替代SCOT法中昂贵的氢源。由Outokumpu公司开发研制的硫化碱脱硫法主要利用工业级硫化纳为原料吸收二氧化硫工业烟气，产品以硫磺为主。硫化碱法的脱硫率相对较高，且脱硫产物具有一定的经济价值。目前，国内一部分天然气净化厂采用的就是SCOT技术进行脱硫，若在此基础上改进，可节约一定的生产成本。但该项技术在使用过程中应注意Na2S有一定的毒副作用。若能处理好这些问题，硫化碱法将展现出良好的应用前景。

3.2电子束辐照法（EBA）

电子束法实质上是干式氨法，脱硫剂是液NH3。用电子束辐照烟气就是利用高能电子的激发作用将烟气中O2、N2、H2O等成分电离生成反应活性极强的自由基，这些自由基与烟气中SO2反应生成硫酸，然后与氨中和生成硫酸铵。为提高脱硫效率，Ighi-geanu等提出了电子束和微波技术融合的新型脱硫技术，发现该方法不仅能够提高脱硫效率，还能提高能量利用效率。电子束辐照法无设备污染及结垢，无二次污染物产生，副产品可以作为肥料，脱硫率较高，而且设备简单，适应范围较广，可应用于天然气净化厂的尾气处理部分。但是此方法需大功率的电子枪，对人体有害。从总体上来看该工艺前景较好。

3.3脉冲电晕等离子体技术

脉冲电晕等离子体技术是由EBA法发展过来的，且与EBA反应原理相似，但其高能电子的来源不同，所需能量比EBA的低。例如，Dinelli等仅由20eV的电子就激发SO2产生了活性自由基，且该过程实验装置已投入到国外的一家燃煤火力发电厂。在我国，中国工程物理研究院从1995年开始研究开发等离子体脱硫工艺。1999—2000年在绵阳科学城热电厂建成1套中试装置，主要流程包括烟气调节系统、加速辐照处理装置、加氨装置、脉冲电晕放电处理系统等主要组成部分，现今在脉冲电晕等离子技术条件下又形成了一种新方法———脉冲感应等离子化学处理法（PPCP）。PPCP的特点是不仅能够脱除SO2、NO，还能同时脱除重金属和粉尘等物质。可见随着研究的不断加深，脉冲电晕技术将更加成熟，在天然气净化厂也将有着十分广阔的研究与应用前景

3.4微生物脱硫法

微生物脱硫法就是通过脱硫细菌的氧化作用，将烟气中的SO2氧化成硫酸。Walter等通过研究表明，微生物法中与脱硫效率密切相关的因素有3个：一是微生物对碳氢化合物的依附情况；二是物质的扩散；三是辅助吸收机制。目前选择和培养还原菌是首要难题，我国的赵毅等讨论了硫酸盐还原菌（SＲB）的代谢途径、作用效果和关键影响因素，并且还展望了利用SＲB降解硫酸钙，从而实现湿法烟气脱硫吸收剂重复利用的前景。将微生物用于烟气脱硫是一项新型的技术，目前也存在一定的问题，例如脱硫微生物的培养条件；如何解决生物法脱硫常温操作要求和烟气温度较高二者之间的矛盾等。但微生物脱硫法也具有设备要求简单，无二次污染等优点，随着大家对用于脱硫的微生物认识的提高，微生物脱硫技术将会更加得到重视与应用。

3.5膜基吸收法

膜基吸收法烟气脱硫的工作原理是流动的气相和液相通过膜进行接触，烟气中的SO2透过膜进入到液相中，并与该溶液中的吸收剂反应而被脱除。以有机高分子膜为代表的膜分离技术是一种新型的气体分离新技术，在水的净化和处理方面已得到广泛的应用。但在烟道气脱硫方面的膜还处于研究阶段。荷兰的Ｒob采用碱液为吸收剂，用膜吸收法进行了100m3/h的锅炉烟气脱硫中试研究，发现其脱硫率可达95%，且操作方便简单、不结垢。目前，在我国离子交换膜的研究水平与发达国家还有一定差距，工程上的实际应用也鲜有报道。但由于其具有能耗低、投资少、副产品少等优点而具有广阔的应用前景，将来会给天然气尾气处理提供更好的平台与支持。

4结论

我国环境保护的要求越来越高，如何有效控制二氧化硫排放量成为一大难题。现行的烟气脱硫技术相对电厂都有较为成熟的应用，但也存在一定层面的单元技术问题，如脱硫率不够高、投资及运行费用高、脱硫产物二次污染、管道结垢堵塞等。但对于天然气净化厂的脱硫技术而言，整个系统的优化配套才是关键的问题。一般情况下，尾气处理装置在设计和操作上均和前段的硫磺回收装置密切相关。因此，随着尾气处理技术的发展，必然影响到硫磺回收装置的设计和操作。这种影响可以产生2种结果:一是改进硫磺回收装置使之满足尾气处理的要求；二是由于尾气处理技术的加入可以简化硫磺回收装置的流程。各净化厂应根据自身厂况特点，遵循经济有效、资源节约、综合利用等原则，因地制宜，选取与自身条件相符合的脱硫工艺。

参考文献

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