天然气生物脱硫工艺一览

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1、WORD格式整理天然气生物脱硫工艺一览2015.11生物脱硫(BDS)是指在常温常压的温和反应条件下，利用特殊需氧、厌氧微生物(菌种)的催化作用，在人为控制条件下将原料中的H2S或有机硫化合物转化为元素硫或硫酸盐的一种工艺过程。由于全球能源供应紧张、排放标准日益严格，生物脱硫工艺的技术开发受到普遍重视。当前，生物脱硫工艺的应用涉及煤炭、原油及油品加工，炼厂废气处理，天然气、地热气及生物燃气净化等诸多化石能源与新型能源领域，并在化工、造纸和采矿等工业中也有应用，故生物脱硫被誉为21世纪最有发展前景的脱硫新工艺。1发展历程早在1887年俄

2、罗斯Winogradsky就发现了某些微生物具有将硫化物氧化为元素硫的能力。1950年代Leathen等首次从煤坑污水中分离出以硫化氢为营养源的氧化亚铁硫杆菌(T．F)，Baalsrud等发现了硫杆菌属的脱氮硫杆菌(T．D)，随后又发现了同样具有生物脱硫能力的排硫硫杆菌(T．T)，这3种化能自营养型硫杆菌的发现及成功分离奠定了油气工业生物脱硫工艺技术开发的基础。1994年美国气体研究院(GＲI)与联邦能源部合作，联合开发了天然气脱硫专用的混合菌群，其商标名称为BIODESULF。该菌群至少由4种硫酸盐还原菌/硫化物氧化菌(NＲSOB)

3、组成，其功能与T．D菌很相似，其特点是BIODESULF工艺可以在无氧的条件下运行，但该混合菌群至今尚未见工业应用的报导。虽然Paneray在1957年就申请了利用土壤微生物脱除废气中H2S的美国专利，但直到1984年日本钢管公司京滨制作所的2套处理尾气中H2S的Bio-SＲ法生物脱硫装置投入运行，生物脱硫工艺才首次在气体净化工业中得到应用。Bio-SＲ法工艺利用T．F菌的氧化作用在吸收塔内将H2S氧化为元素硫，分离回收硫后的脱硫溶液泵入生物反应塔再生，在T．F菌作用下将Fe2+氧化为Fe3+。反应在常压、温度约为30℃、pH值为2.

4、0～2.5的较强酸性条件下进行，故脱硫溶液的硫容量甚低，且对设备材质要求很高，因而此工艺目前在工业上很少应用。学习参考资料分享WORD格式整理我国江苏工业学院等单位也曾对将此工艺应用于天然气脱硫开展过实验室研究，但因受到气液传质速率的限制，未进一步开展中试研究。由荷兰Paques公司开发的(专利的)气体生物脱硫是目前处理含硫废气、工业含硫气体或尾气最具发展潜力的新工艺。1993年该工艺开始用于脱除以沼气为主的生物气体(biogas)中的H2S，现已在欧洲、美洲和亚洲的很多国家推广。1996年Paques公司与Shell石油公司合作，并

5、在德国Grossenknetenr的BEB天然气净化厂建立了处理规模为潜硫量20kg/d的中试装置，经长期验证试验后将该工艺扩展运用到处理高压天然气，称之为Shell-Paques(S-P)工艺。同时，Paques公司还与UOP公司共同开发了一系列处理炼厂酸性气体、克劳斯装置尾气、废碱液和含硫LPG的生物脱硫工艺，称之为Thiopaq工艺，并已全面投入工业应用。S-P工艺与Thiopaq工艺虽然都使用以T．D菌为主的混合菌群，但两者在流程、设备及操作条件等方面均有所区别，实际上应视为两种不同的生物脱硫工艺，本文主要讨论适用于高压天然气

6、脱硫的S-P工艺及其工业应用。2002年12月，全球第1套采用S-P工艺的大型高压天然气生物脱硫工业装置在加拿大Calgary的Bantry天然气净化厂投产，该厂处理由9个气田集输而来的含硫天然气。2004年12月，美国Texas的Teague天然气净化厂投产，该厂处理东Texas所产的低含硫、高CO2/H2S天然气，设计处理量169万m3/d(2套)，而原料气压力则高达8.2MPa(表1)。这2个大型净化厂的顺利投产并稳定运行证实了生物脱硫应用于高压天然气的可靠性与稳定性，并为S-P工艺在天然气工业的推广应用积累了丰富的经验。尽管P

7、aques公司称还有2套处理天然气的S-P工艺工业装置正在建设之中，但迄今未见有关新装置投产的报道。 学习参考资料分享WORD格式整理2008年在美国Illinois州南部一个小油田投产了1套以S-P工艺脱除伴生(套管)气中H2S的常压脱硫装置。该装置由NATCO公司设计，所处理原料气中H2S浓度达到4，但处理量仅20000m3/d，潜硫量为1.2t/d，经处理后的净化气进一步以冷冻法回收其中的LPG。由于原料气H2S浓度甚高，故该装置的吸收部分采用双塔串联操作，从而使净化气中H2S浓度降到15mg/m3以下。2工艺流程与设备S-P工

8、艺流程示意图见图1。由图1可见，S-P工艺流程包括3个部分:脱除原料气中H2S的吸收塔，脱硫溶液再生并生成硫黄的生物反应器，和硫黄及工艺废水处理部分。在吸收塔中，含H2S原料气在压力下于碱性溶液中被吸收。对于含有烃类的气