天然气脱硫工艺的自动控制

罗桂珏

摘要：在我们国家的许多城市中大多数的天然气田都为含硫物质的硫气田，在部分的天然气田中有的甚至还会含有有机的硫化物和二氧化碳，若需要使用这些天然气田中有用物质就需要对其完成提纯净化的过程。天然气脱硫工艺研究中比较具有代表性的公司为中石油西南油气田公司等，该公司在这项技术领域当中已经在配方溶剂，醇胺溶剂，干法，液相氧化还原，物理化学溶剂等方面实现了硫磺回收技术和脱硫技术的极大进步，同时，对于天然气的应用也取得了重大的成果。在我们国家工业现代化的不断发展过程中，越来越注重工业生产的科学性和合理性，将自动控制技术运用到了天然气工艺的控制中，可以大大提高脱硫的生产效率。

关键词：天然气;脱硫;自动控制

一、引言

伴随着现代工业智能化的不断发展，管输工艺和天然气商品的工艺要求越来越高，为了满足这两项需求，就需要将含有有机硫化物和H2S，CO2等酸性物质的天然气进行气体的脱离处理，对于一些相比较而言的大中型脱硫脱碳的装置，一般工厂会选择先采用醇胺法进行脱硫处理。再生塔，脱硫吸收塔是醇胺法在脱硫环节的主要工艺流程，由此，我们可知自动控制装备的出现首先需要满足这些生产工艺的要求，根据不同的生产介质和装置，设置不同的自控值，还需要同时考虑到工厂设备中的结构特性，例如再生塔，脱硫吸收塔的结构特性，自控技术还应保证脱硫工艺在生产工程中的安全可靠性。自动控制的方案具有多种多样性，工厂中最常见的为超极限报警，分程序控制和串级控制等方案，这些方案均可以达到很好的天然气脱硫的效果，还能够有效的保障相关的技术工作人员的生命财产安全。

二、脱硫的定义与方法

在工厂的生产制造中，将脱去碳化物，硫化物等酸性物质的脱除工艺统一称为脱硫，脱碳，简称为天然气的脱硫工艺。脱硫按照不同类型脱硫法划分为按作用机理脱硫，按脱硫剂形态脱硫两种主要方法。其中作用机理脱硫又可以划分为物理-化学吸收法，固体吸收法又称为吸附法，物理吸收法，化学吸收法膜分离法和直接氧化法等，脱硫剂形态又可以分为液体脱硫法，固体脱硫法。虽然，我们可以用作脱硫的方法具有多种多样化，但是，对于那些大型和中型的设备还是多考虑为醇胺法，醇胺法也是一种利用化学物质完成吸收的方法。对于大，中型设备来说，溶剂的来源方便，性价比高是十分重要的考量因素，同时，醇胺法的应用时间长，因此，其使用技术也较为成熟且其适应性非常強大，这也是醇胺法成为工厂脱硫工艺中最常用也是最主要的方法之一。一个羟基和一个氨基是组成大多数醇胺类化合物的元素，羟基的作用可以达到降低醇胺化合物在水分中的溶解度，也可以在蒸馏过程中降低化合物的蒸汽压，碱度是化合物能够充分溶解在水中的重要因素之一，而其正好能够有氨基进行提供，这样可以使得酸性成分与碱性成分的相互融合，脱硫的基本原理就是H2S和CO2两种气态化合物与醇胺之间的完成化学反应成为液态物质，达到去除混合气体中的硫化物，碳化物，进而达到提纯进化的效果，但是在这个化学反应的过程中存在着可逆性质。[1]

三、天然气脱硫工艺与自动控制

（一）天然气脱硫工艺流程

天然气的脱硫工艺中天然气首先来源于气井中，在对于原料气体完成过滤，再将分离出的气体使用过滤塔完成第一步的吸收，当吸收塔中安放着大量的醇胺液体，分离出的气体以自下而上的逆行方式充分完全的与醇胺液体完成化学反应，达到吸收的作用。当吸收塔的顶部释放出过滤后的气体时，就已经成为了湿润并且干净的气化物质。副业液是醇胺液中吸收了H2S，第一步需要将气化物闪蒸为中压，这一步骤需要在闪蒸塔内完成，第二步是利用贫富液通过热器完成转换工作，将其产生的热量经过再生塔完成再一次的回收，H2S在被吸收完成以后的富液开始进入塔中，先从塔顶部开始进入流入塔中，塔中的蒸汽由塔底的重沸器产生并提供，蒸汽以自上而下的逆流过程呈现在塔的内部完成对于富液的传热和传质，自上而下的逆流过程存在的好处在于可以使得蒸汽与富液之间完成充分的接触。其次，需要将已完成第一步净化的半贫液从塔中分离出来，然后使其再一次进入重沸液中进行加热，将可以达到部分气化的效果。重沸器以热虹式仪器运用时，热渣两相的形态为存在重沸器端口的主要状态，并以塔的底部开始进入塔的内部，液相部分成为再生贫液。通过净化所排除的酸性气体则可以由再生塔的塔顶排除，其中的酸性气体为大量的硫化气体和碳化气体。液相即为含有酸性物质的酸性液体需要再一次进入再生塔中，作用为保障塔内的酸与碱性物质的中和与平衡。同时，这样的操作也可以达到循环使用，节约成本的作用。[2]

（二）天然气脱硫工艺的自动控制流程

腐蚀作用，换热设备的热阻增加和溶剂发泡等一系列的现象常常发生在大量使用的脱硫装置当中，原因为溶液中常伴随存在着较多的外来物质。吸收塔发生发泡现象就是因为存在固体夹带和羟液。其次，能够被操作过程中带入装置产生污染溶液的液体杂质还有气井中被加入进去的酸化液体，钻井液，腐蚀液等等。为了避免装置的损坏和液体污染现象，通常需要对待净化液体先完成分离和过滤的操作。还需要在分离器口安装一个天然气防止超压的联锁保护装置，以避免天然气在进入装置的时候超过规定的压力值，产生危险。脱硫装置的作用原理则为通过一定的溶剂使得存在于天然气中的杂质气体达到脱除效果。在工作中使用到的原料为天然气和醇胺液。天然气原料来源于气井当中，将经过分离和过滤的天然气从吸收塔的底端进入，流动的方式为从下部流经至塔顶，天然气中存在的杂质H2S从塔顶排除，这时就需要对进入吸收塔中进行净化的天然气完成流量的检测和测量，为了能够达到天然气的流经速度的恰当，保障天然气中的杂质能够被充分的吸收。

结语：我们国家随着国民经济的高速发展，对于能源的消耗越来越大，天然气能源是我国资源的一大缺乏点，因此，如果对从气井中的得到的天然气原料完成最大化的提纯和利用是一件非常紧急的事情，本篇文章就如何实现天然气脱硫工艺的自动化过程展开了讨论，分别介绍了不同的装置工艺以及原料净化的具体过程，在不同装置塔中的形态，以及循环利用原液的过程。

参考文献：

[1]梁平，王大祥主编.天然气集输技术[M].北京.石油工业出版社，2008：151.

[2]程云海，宋海英.大庆油田天然气净化厂监控系统设计[J].中国仪器仪表，2012（S1）：44-47.