天然氣脫硫工藝的自動控制

羅桂玨

摘要：在我們國家的許多城市中大多數(shù)的天然氣田都為含硫物質(zhì)的硫氣田，在部分的天然氣田中有的甚至還會含有有機的硫化物和二氧化碳，若需要使用這些天然氣田中有用物質(zhì)就需要對其完成提純凈化的過程。天然氣脫硫工藝研究中比較具有代表性的公司為中石油西南油氣田公司等，該公司在這項技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中已經(jīng)在配方溶劑，醇胺溶劑，干法，液相氧化還原，物理化學(xué)溶劑等方面實現(xiàn)了硫磺回收技術(shù)和脫硫技術(shù)的極大進步，同時，對于天然氣的應(yīng)用也取得了重大的成果。在我們國家工業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展過程中，越來越注重工業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)性和合理性，將自動控制技術(shù)運用到了天然氣工藝的控制中，可以大大提高脫硫的生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：天然氣;脫硫;自動控制

一、引言

伴隨著現(xiàn)代工業(yè)智能化的不斷發(fā)展，管輸工藝和天然氣商品的工藝要求越來越高，為了滿足這兩項需求，就需要將含有有機硫化物和H2S，CO2等酸性物質(zhì)的天然氣進行氣體的脫離處理，對于一些相比較而言的大中型脫硫脫碳的裝置，一般工廠會選擇先采用醇胺法進行脫硫處理。再生塔，脫硫吸收塔是醇胺法在脫硫環(huán)節(jié)的主要工藝流程，由此，我們可知自動控制裝備的出現(xiàn)首先需要滿足這些生產(chǎn)工藝的要求，根據(jù)不同的生產(chǎn)介質(zhì)和裝置，設(shè)置不同的自控值，還需要同時考慮到工廠設(shè)備中的結(jié)構(gòu)特性，例如再生塔，脫硫吸收塔的結(jié)構(gòu)特性，自控技術(shù)還應(yīng)保證脫硫工藝在生產(chǎn)工程中的安全可靠性。自動控制的方案具有多種多樣性，工廠中最常見的為超極限報警，分程序控制和串級控制等方案，這些方案均可以達到很好的天然氣脫硫的效果，還能夠有效的保障相關(guān)的技術(shù)工作人員的生命財產(chǎn)安全。

二、脫硫的定義與方法

在工廠的生產(chǎn)制造中，將脫去碳化物，硫化物等酸性物質(zhì)的脫除工藝統(tǒng)一稱為脫硫，脫碳，簡稱為天然氣的脫硫工藝。脫硫按照不同類型脫硫法劃分為按作用機理脫硫，按脫硫劑形態(tài)脫硫兩種主要方法。其中作用機理脫硫又可以劃分為物理-化學(xué)吸收法，固體吸收法又稱為吸附法，物理吸收法，化學(xué)吸收法膜分離法和直接氧化法等，脫硫劑形態(tài)又可以分為液體脫硫法，固體脫硫法。雖然，我們可以用作脫硫的方法具有多種多樣化，但是，對于那些大型和中型的設(shè)備還是多考慮為醇胺法，醇胺法也是一種利用化學(xué)物質(zhì)完成吸收的方法。對于大，中型設(shè)備來說，溶劑的來源方便，性價比高是十分重要的考量因素，同時，醇胺法的應(yīng)用時間長，因此，其使用技術(shù)也較為成熟且其適應(yīng)性非常強大，這也是醇胺法成為工廠脫硫工藝中最常用也是最主要的方法之一。一個羥基和一個氨基是組成大多數(shù)醇胺類化合物的元素，羥基的作用可以達到降低醇胺化合物在水分中的溶解度，也可以在蒸餾過程中降低化合物的蒸汽壓，堿度是化合物能夠充分溶解在水中的重要因素之一，而其正好能夠有氨基進行提供，這樣可以使得酸性成分與堿性成分的相互融合，脫硫的基本原理就是H2S和CO2兩種氣態(tài)化合物與醇胺之間的完成化學(xué)反應(yīng)成為液態(tài)物質(zhì)，達到去除混合氣體中的硫化物，碳化物，進而達到提純進化的效果，但是在這個化學(xué)反應(yīng)的過程中存在著可逆性質(zhì)。[1]

三、天然氣脫硫工藝與自動控制

（一）天然氣脫硫工藝流程

天然氣的脫硫工藝中天然氣首先來源于氣井中，在對于原料氣體完成過濾，再將分離出的氣體使用過濾塔完成第一步的吸收，當(dāng)吸收塔中安放著大量的醇胺液體，分離出的氣體以自下而上的逆行方式充分完全的與醇胺液體完成化學(xué)反應(yīng)，達到吸收的作用。當(dāng)吸收塔的頂部釋放出過濾后的氣體時，就已經(jīng)成為了濕潤并且干凈的氣化物質(zhì)。副業(yè)液是醇胺液中吸收了H2S，第一步需要將氣化物閃蒸為中壓，這一步驟需要在閃蒸塔內(nèi)完成，第二步是利用貧富液通過熱器完成轉(zhuǎn)換工作，將其產(chǎn)生的熱量經(jīng)過再生塔完成再一次的回收，H2S在被吸收完成以后的富液開始進入塔中，先從塔頂部開始進入流入塔中，塔中的蒸汽由塔底的重沸器產(chǎn)生并提供，蒸汽以自上而下的逆流過程呈現(xiàn)在塔的內(nèi)部完成對于富液的傳熱和傳質(zhì)，自上而下的逆流過程存在的好處在于可以使得蒸汽與富液之間完成充分的接觸。其次，需要將已完成第一步凈化的半貧液從塔中分離出來，然后使其再一次進入重沸液中進行加熱，將可以達到部分氣化的效果。重沸器以熱虹式儀器運用時，熱渣兩相的形態(tài)為存在重沸器端口的主要狀態(tài)，并以塔的底部開始進入塔的內(nèi)部，液相部分成為再生貧液。通過凈化所排除的酸性氣體則可以由再生塔的塔頂排除，其中的酸性氣體為大量的硫化氣體和碳化氣體。液相即為含有酸性物質(zhì)的酸性液體需要再一次進入再生塔中，作用為保障塔內(nèi)的酸與堿性物質(zhì)的中和與平衡。同時，這樣的操作也可以達到循環(huán)使用，節(jié)約成本的作用。[2]

（二）天然氣脫硫工藝的自動控制流程

腐蝕作用，換熱設(shè)備的熱阻增加和溶劑發(fā)泡等一系列的現(xiàn)象常常發(fā)生在大量使用的脫硫裝置當(dāng)中，原因為溶液中常伴隨存在著較多的外來物質(zhì)。吸收塔發(fā)生發(fā)泡現(xiàn)象就是因為存在固體夾帶和羥液。其次，能夠被操作過程中帶入裝置產(chǎn)生污染溶液的液體雜質(zhì)還有氣井中被加入進去的酸化液體，鉆井液，腐蝕液等等。為了避免裝置的損壞和液體污染現(xiàn)象，通常需要對待凈化液體先完成分離和過濾的操作。還需要在分離器口安裝一個天然氣防止超壓的聯(lián)鎖保護裝置，以避免天然氣在進入裝置的時候超過規(guī)定的壓力值，產(chǎn)生危險。脫硫裝置的作用原理則為通過一定的溶劑使得存在于天然氣中的雜質(zhì)氣體達到脫除效果。在工作中使用到的原料為天然氣和醇胺液。天然氣原料來源于氣井當(dāng)中，將經(jīng)過分離和過濾的天然氣從吸收塔的底端進入，流動的方式為從下部流經(jīng)至塔頂，天然氣中存在的雜質(zhì)H2S從塔頂排除，這時就需要對進入吸收塔中進行凈化的天然氣完成流量的檢測和測量，為了能夠達到天然氣的流經(jīng)速度的恰當(dāng)，保障天然氣中的雜質(zhì)能夠被充分的吸收。

結(jié)語：我們國家隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，對于能源的消耗越來越大，天然氣能源是我國資源的一大缺乏點，因此，如果對從氣井中的得到的天然氣原料完成最大化的提純和利用是一件非常緊急的事情，本篇文章就如何實現(xiàn)天然氣脫硫工藝的自動化過程展開了討論，分別介紹了不同的裝置工藝以及原料凈化的具體過程，在不同裝置塔中的形態(tài)，以及循環(huán)利用原液的過程。

參考文獻：

[1]梁平，王大祥主編.天然氣集輸技術(shù)[M].北京.石油工業(yè)出版社，2008：151.

[2]程云海，宋海英.大慶油田天然氣凈化廠監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].中國儀器儀表，2012（S1）：44-47.