□胡婷婷 王丹 特约记者 杨芳
10月17日,南充1井试采天然气脱硫装置完工并一次投产成功。该井采用天然气研究院自主研发的“胺法+络合铁法”成套脱硫技术,这是该技术首次应用于西南油气田潜硫量最大的试采单井。
天然气研究院是国内唯一从事含硫酸性气体处理技术研究和天然气转化利用的科研单位。经半个多世纪的技术创新和突破,该院创建完善天然气净化技术体系,为保障国家能源安全、促进经济社会发展贡献了积极力量。
瞄准生产需求 创新技术工艺
南充1井是一口含有高硫化氢和高有机硫的复杂天然气井,因缺乏经济可行的脱硫工艺和配套管线,该井处于长期关井状态。按照西南油气田公司对该井开展单井试采的要求,天然气研究院开展相关净化工艺研究。
天然气中的硫化氢必须脱除至一定净化度才能满足管输和使用标准。胺法是天然气处理过程中采用的前期脱硫技术,可脱除天然气中硫化氢及有机硫,但不具备硫黄回收及尾气处理功能。而络合铁脱硫技术既适用于潜硫量每天0.2吨至20吨的天然气脱硫,也适用于低浓度硫化氢直接转化制硫,兼具硫黄回收及尾气处理、工艺灵活等优势。
“科研就是要瞄准生产需求精准施力。”天然气研究院科研管理部主任李金金介绍。要满足净化气达标、硫黄回收、尾气处理要求及单井快速建产生产需求,同时考虑单井勘探开发经济效益,结合该井气质气量等特点,经过多轮技术论证,研究院首次采用自主研发的有机硫深度脱除溶剂,与自循环络合铁法脱硫技术处理酸气同时应用的技术方案,即“胺法+络合铁法”成套脱硫技术。
此方案在高效脱除有机硫的同时,能最优化该井脱硫工艺,可实现产品气达到一类气标准、尾气达标排放的要求。
方案有了,要具体实施,还需与其适配的溶剂及现场装置。
打造核心产品 自研溶剂装置
南充1井应用的脱硫工艺中,采用了天然气研究院自主研发的CT8-28有机硫高效脱除溶剂,及CT15系列络合铁溶液。这是研究院多年不断创新打造的核心产品。
2012年,天然气研究院在实验验证基础上,研发出CT8-24有机硫高效脱除溶剂,应用于安岳天然气净化公司。2019年,研究院突破技术瓶颈,创新研发出CT8-28多形态硫化物深度脱除溶剂,建立了配套工艺计算模型,形成了有机硫深度脱除技术。2020年,该溶剂在川西北气矿天然气净化厂进行了工业试验,有机硫脱除率高达99%,性能优于国内外同类型技术。
据悉,该溶剂对羰基硫和硫醇等有机硫具有优异的脱除能力,是目前国内外脱硫溶剂里脱除有机硫种类最广、效果最好的溶剂。
2023年,升级迭代后的CT15系列溶液在第三净化厂实现国产化替代应用,排放气二氧化硫含量低于每方5毫克,硫黄过滤顺畅、脱硫溶液性能良好,解决了引进技术卡脖子问题。
针对南充1井脱硫技术要求,天然气研究院南充1井脱硫技术团队经过6个多月攻关,反复验证、调试,优化关键反应器的喷射及吹扫功能、防堵结构,研制出工艺包中硫黄回收工艺氧化吸收塔等关键设备,形成包括分液罐、检修液罐、空气缓冲罐、吸收氧化塔及配套的泵、风机、硫黄分离装置、药剂添加装置组成的撬装成套工艺在内的自循环络合铁法硫黄回收工艺包,大幅提升天然气净化效率及经济效益。
与净化厂脱硫工艺对比,该工艺包的撬装成套工艺可显著缩短单井脱硫装置建设周期,提高上产效率同时增加经济效益。
深耕净化领域 不断创新研究
“技术创新不是一锤子买卖,而是一个不断前进的过程。”天研院净化所副所长杨超越表示。
自1964年起,天然气研究院开启了天然气处理研究的第一个课题——蒽醌法的实验室脱硫试验,标志着该院在天然气净化领域迈出了第一步。
随着威远、川东等气田含较高硫化氢及有机硫的天然气开采,需要发展相应的净化工艺,以满足管输和环保要求。
经过不断创新攻关,天然气研究院先后开展了一乙醇胺—环丁砜、二异丙醇胺—环丁砜等脱硫溶剂技术研究,开创了我国天然气脱硫溶剂研发的先河。形成了CT系列脱硫溶剂、硫黄回收及尾气处理系列催化剂。其中,CT8系列脱硫技术、CT6系列催化技术及CT15系列技术全力支撑了公司“双达标”攻坚战的全面胜利,CT6系列催化技术支撑获得国家科技进步二等奖,CT6和CT15系列入选集团公司优势产品。建成了“四位一体”科技创新平台,包括国家能源高含硫气藏开采研发中心、国家市场监管重点实验室(天然气质量控制和能量计量)、国家能源液化天然气技术研发中心等国家级科研创新平台。
目前,天然气研究院已构建了包括天然气脱硫、硫黄回收及尾气处理技术在内的相关产品布局,部分产品和技术实现国际领先,有力支撑了近千亿方含硫天然气的净化处理和每年超过2000吨的二氧化硫减排。