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摘 要：随着我国可持续发展观的不断贯彻，国内经济逐渐朝着低碳环保方向发展，天然气作为环境友好型能源的一种，对天然气的净化处理的相关要求也逐渐严格。通常，天然气净化工作包含了脱碳、脱硫等诸多细节，通过这些处理，降低天然气酸性，提高天然气的环保性与综合质量。本文主要对天然气净化中的传统技术和新型技术应用进行了分析，希望为脱硫工作提供实际参考经验。
关键词：天然气净化 脱硫技术 应用
目前，我国国内天然气开采时，会面临着酸性气体，尤其是硫化氢物质危害严重的问题，给实际开采工作造成了困难，对其进行脱硫净化具有重要意义。目前传统式的脱硫技术主要包含了醇胺法、砜胺法与LO-CAT法，新型脱硫技术主要包含了微生物法、纳米光催化法和膜分离法。通过各类技术的综合应用，可以有效提高脱硫工作质量。
一、传统式脱硫技术在天然气净化中的应用
1.醇胺法脱硫技术
该方法在现有天然气净化工作实践中获得了广泛使用，具有久远历史。主要使用醇胺类溶剂同天然气进行反应，吸收酸性气体，实现脱硫。使用较多的醇胺类溶剂包括一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、二异丙醇胺（DIPA）以及甲基二乙醇胺（MDEA）等等。
以往使用EMA及DEA两种溶剂较多，具有反应快、碱性强的特点，脱硫效果明显。但一定程度上，由于溶剂反应时会出现吸热降解，一定程度上腐蚀了设备，故逐渐使用DIPA及MDEA两类溶剂取而代之，具有较好的脱硫效果。目前该技术逐渐由单类的溶剂脱硫向复合型多种类溶剂脱硫转变，可操作性及应用效果有效提高。
2.砜胺法脱硫技术
砜胺法将醇胺法作为基础，适当在溶剂内加入物理溶剂，使用混合溶液对天然气进行脱硫，此方法能够综合吸收物理脱硫和化学脱硫技术的优点，在酸性气体分压较高情况下，仍然具有显著脱硫效果，且有效降低了溶液的循环量。故具有显著的脱硫节能作用。
需要注意的是，这一方法并不能对气体进行深度脱硫，而只能进行表面状态下的脱硫，所以需要同其他脱硫技术相互配合。
3.LO-CAT脱硫技术
这一脱硫技术，主要是硫化氢在碱性溶液中因络合铁氧化作用，转化为元素硫，在将被还原的催化剂使用空气进行再生，此过程中Fe2+逐渐氧化为Fe3+，而LO-CAT技术有效避免了在反应过程中，铁离子处于碱性溶液中，因不稳定性而析出的问题。通过研发配置两类螯合剂，分别对二价和三价的络合铁离子进行牢固，有效提高了脱硫工作质量。
针对天然气含硫量为中低程度等特殊情况，一般使用醇胺法无法取得较好的脱硫效果，此时除使用LO-CAT法脱硫外，还可以使用以N-甲酰吗啉作为脱硫剂（Morphysorb法）及克劳斯法等办法。将以上各类脱硫方法进行对比，其适用情况如下表所示：
表1：各类传统天然气脱硫技术适用效果对比
原料气内潜流含量
（t·d?t） 是否回收硫磺 脱硫技术种类
>25 回收 醇胺法
>25 不回收 N-甲酰吗啉法
<25 回收 克劳斯法
<20 回收 铁基氧化还原法
<2 不回收 氧化铁固体脱硫剂法
<0.2 不回收 GRI直接注入法
二、新型脱硫技术在天然气净化中的应用
1.微生物脱硫技术
此方法主要将含有Fe3+离子的氧化亚铁硫杆菌溶液作为脱硫溶液，通过氧化吸收反应，从而将混合天然气内的硫化氢彻底脱出。此方法一定程度上具有原材料价格相对较低、操作简单、条件要求相对宽松、能源消耗少以及环保等优点，在现有的天然气脱硫工作当中处于不断研究完善状态。
微生物脱硫技术的大致步骤为：先利用脱硫液内所含的Fe3+氧化作用，吸收天然气内所含的H2S，而氧化亚铁硫杆菌液中所含的微生物能够不断再生Fe3+，从而实现循环式生产。另外，该方法还可以将脱硫完成后的H2S进一步进行反应，并转变为硫磺，从而使得天然气脱硫净化的最终产品均为环保绿色型。通过借助Fe3+极强的氧化活性，将其作为脱硫剂，从而可以把H2S快速氧化脱除，产生单质硫。
对此脱硫技术进行间歇式的脱硫实验，并循环多次，采用鼓泡式气液反应设施，进行脱硫实验以及氧化亚铁硫杆菌再生Fe3+实验，并将两类实验结果进行整合。实验结果显示，当气液反应设施内Fe3+含量在85%-95%的情况下，平均0.5h下的脱硫率可以达到87%以上；而在氧化亚铁硫杆菌培养阶段，接种量在100%-300%状态下，氧化亚铁硫杆菌的再生过程最短需要1.16h。另外，在此次试验中，溶液的PH值也呈现缓慢下降状态，且Fe2+的浓度也出现小幅波动。实验结果现实，生物脱硫技术能够在天然气净化时发挥巨大作用，有效提高天然气综合利用率。
2.膜分离脱硫技术
这一方法，灵活利用了半渗透膜的选择性渗透性质，通过选择性的渗透，最终完成天然气脱硫工作，具体原理是利用半渗透膜两侧的能量差，从而将天然气内的H2S以及CO2等成分进行分离。
影响膜分离技术脱硫效果的主要因素，包含了膜的材料、性能以及膜分离设备的构成。此技术将传统的物理吸附、化学吸收以及低温精馏等方法进行了整合，实用性较好。
现有的膜分离脱硫技术，投资费用及设备运输费用相对较低，同传统脱硫技术对比，投资至少降低了50%，生产成本减少了25%。以聚丙烯中空纤维膜（PP膜）作为膜分离基础设备，配合质量分数2.5%的NaOH溶液作為吸收液，选择某天然气油田进行脱硫实验，实验结果显示其有效脱硫率达到了96%以上。
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3.纳米光催化脱硫技术
这一脱硫技术中，主要使用纳米光催化剂，将催化剂加入天然气，利用常温环境下的的氧化反应，处理天然气内的硫化物，最终达到脱硫效果，同样属于新型的天然气脱硫技术，应用空间较为大。
以某天然气厂中的纳米光催化脱硫技术实践应用为例，此次主要是用到了综合性能较好的纳米催化剂——TiO2作为主要脱硫制剂。该纳米催化剂内的纳米微粒，比表面积相对较大，通过光催化作用，其表面能以及张力会因为粒径的缩小而相对迅速变大，与常规例子的物理性质完全不同。纳米微粒具有较为明显且独特的表面稳定性，且还具有热稳定性以及光催化性等性质。
本次试验中使用到的纳米TiO2催化剂，价格相对较低，具有良好的化学稳定性，且不会对环境造成污染。当然也存在较为明显的问题，比如此次选择的纳米粒子TiO2的光谱范围较窄，只能对紫外线光产生反应，对太阳能的综合利用率还相对较低，不宜大规模使用。
目前，针对纳米催化剂脱硫技术的改进，主要利用“掺杂改性“法对原有纳米粒子的性质进行完善，通过提高其相变温度，相应增加其比较面积，最终实现其光谱范围的扩展。完善后的纳米粒子，其综合太阳能利用率有效提高，催化性能也显著提升，在实验中，每0.715%Fe—TiO2的催化剂，处于500℃焙烧情况下，其脱硫率达到了92.8%。
三、结束语
现有的天然气净化工作中，传统与新型脱硫技术的综合运用才是提高脱硫质量的有效方法，因而还需要根据实际需求，适当调整脱硫方案，实现天然气净化工作的最优化。
参考文献：
[1]方增炎.刍议脱硫技术在天然气净化中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2012，32（7）
[2]熊运涛，吴学东.天然气净化脱硫研究进展[J].当代化工，2013，（3）
[3]李劲，雷萌，唐浠.对中低含硫天然气脱硫技术的认识[J].石油与天然气化工，2013，42（3）
[4]刘琴.新形势下天然气脱硫技术面临的挑战及研究方向的思考[J].中国石油和化工标准与质量，2013，（9）
[5]蒋清梅，杨洋.天然气脱硫工艺技术选择[J].广州化工，2013，41（3）
关键词：天然气净化 脱硫技术 应用
目前，我国国内天然气开采时，会面临着酸性气体，尤其是硫化氢物质危害严重的问题，给实际开采工作造成了困难，对其进行脱硫净化具有重要意义。目前传统式的脱硫技术主要包含了醇胺法、砜胺法与LO-CAT法，新型脱硫技术主要包含了微生物法、纳米光催化法和膜分离法。通过各类技术的综合应用，可以有效提高脱硫工作质量。
一、传统式脱硫技术在天然气净化中的应用
1.醇胺法脱硫技术
该方法在现有天然气净化工作实践中获得了广泛使用，具有久远历史。主要使用醇胺类溶剂同天然气进行反应，吸收酸性气体，实现脱硫。使用较多的醇胺类溶剂包括一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、二异丙醇胺（DIPA）以及甲基二乙醇胺（MDEA）等等。
以往使用EMA及DEA两种溶剂较多，具有反应快、碱性强的特点，脱硫效果明显。但一定程度上，由于溶剂反应时会出现吸热降解，一定程度上腐蚀了设备，故逐渐使用DIPA及MDEA两类溶剂取而代之，具有较好的脱硫效果。目前该技术逐渐由单类的溶剂脱硫向复合型多种类溶剂脱硫转变，可操作性及应用效果有效提高。
2.砜胺法脱硫技术
砜胺法将醇胺法作为基础，适当在溶剂内加入物理溶剂，使用混合溶液对天然气进行脱硫，此方法能够综合吸收物理脱硫和化学脱硫技术的优点，在酸性气体分压较高情况下，仍然具有显著脱硫效果，且有效降低了溶液的循环量。故具有显著的脱硫节能作用。
需要注意的是，这一方法并不能对气体进行深度脱硫，而只能进行表面状态下的脱硫，所以需要同其他脱硫技术相互配合。
3.LO-CAT脱硫技术
这一脱硫技术，主要是硫化氢在碱性溶液中因络合铁氧化作用，转化为元素硫，在将被还原的催化剂使用空气进行再生，此过程中Fe2+逐渐氧化为Fe3+，而LO-CAT技术有效避免了在反应过程中，铁离子处于碱性溶液中，因不稳定性而析出的问题。通过研发配置两类螯合剂，分别对二价和三价的络合铁离子进行牢固，有效提高了脱硫工作质量。
针对天然气含硫量为中低程度等特殊情况，一般使用醇胺法无法取得较好的脱硫效果，此时除使用LO-CAT法脱硫外，还可以使用以N-甲酰吗啉作为脱硫剂（Morphysorb法）及克劳斯法等办法。将以上各类脱硫方法进行对比，其适用情况如下表所示：
表1：各类传统天然气脱硫技术适用效果对比
原料气内潜流含量
（t·d?t） 是否回收硫磺 脱硫技术种类
>25 回收 醇胺法
>25 不回收 N-甲酰吗啉法
<25 回收 克劳斯法
<20 回收 铁基氧化还原法
<2 不回收 氧化铁固体脱硫剂法
<0.2 不回收 GRI直接注入法
二、新型脱硫技术在天然气净化中的应用
1.微生物脱硫技术
此方法主要将含有Fe3+离子的氧化亚铁硫杆菌溶液作为脱硫溶液，通过氧化吸收反应，从而将混合天然气内的硫化氢彻底脱出。此方法一定程度上具有原材料价格相对较低、操作简单、条件要求相对宽松、能源消耗少以及环保等优点，在现有的天然气脱硫工作当中处于不断研究完善状态。
微生物脱硫技术的大致步骤为：先利用脱硫液内所含的Fe3+氧化作用，吸收天然气内所含的H2S，而氧化亚铁硫杆菌液中所含的微生物能够不断再生Fe3+，从而实现循环式生产。另外，该方法还可以将脱硫完成后的H2S进一步进行反应，并转变为硫磺，从而使得天然气脱硫净化的最终产品均为环保绿色型。通过借助Fe3+极强的氧化活性，将其作为脱硫剂，从而可以把H2S快速氧化脱除，产生单质硫。
对此脱硫技术进行间歇式的脱硫实验，并循环多次，采用鼓泡式气液反应设施，进行脱硫实验以及氧化亚铁硫杆菌再生Fe3+实验，并将两类实验结果进行整合。实验结果显示，当气液反应设施内Fe3+含量在85%-95%的情况下，平均0.5h下的脱硫率可以达到87%以上；而在氧化亚铁硫杆菌培养阶段，接种量在100%-300%状态下，氧化亚铁硫杆菌的再生过程最短需要1.16h。另外，在此次试验中，溶液的PH值也呈现缓慢下降状态，且Fe2+的浓度也出现小幅波动。实验结果现实，生物脱硫技术能够在天然气净化时发挥巨大作用，有效提高天然气综合利用率。
2.膜分离脱硫技术
这一方法，灵活利用了半渗透膜的选择性渗透性质，通过选择性的渗透，最终完成天然气脱硫工作，具体原理是利用半渗透膜两侧的能量差，从而将天然气内的H2S以及CO2等成分进行分离。
影响膜分离技术脱硫效果的主要因素，包含了膜的材料、性能以及膜分离设备的构成。此技术将传统的物理吸附、化学吸收以及低温精馏等方法进行了整合，实用性较好。
现有的膜分离脱硫技术，投资费用及设备运输费用相对较低，同传统脱硫技术对比，投资至少降低了50%，生产成本减少了25%。以聚丙烯中空纤维膜（PP膜）作为膜分离基础设备，配合质量分数2.5%的NaOH溶液作為吸收液，选择某天然气油田进行脱硫实验，实验结果显示其有效脱硫率达到了96%以上。
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3.纳米光催化脱硫技术
这一脱硫技术中，主要使用纳米光催化剂，将催化剂加入天然气，利用常温环境下的的氧化反应，处理天然气内的硫化物，最终达到脱硫效果，同样属于新型的天然气脱硫技术，应用空间较为大。
以某天然气厂中的纳米光催化脱硫技术实践应用为例，此次主要是用到了综合性能较好的纳米催化剂——TiO2作为主要脱硫制剂。该纳米催化剂内的纳米微粒，比表面积相对较大，通过光催化作用，其表面能以及张力会因为粒径的缩小而相对迅速变大，与常规例子的物理性质完全不同。纳米微粒具有较为明显且独特的表面稳定性，且还具有热稳定性以及光催化性等性质。
本次试验中使用到的纳米TiO2催化剂，价格相对较低，具有良好的化学稳定性，且不会对环境造成污染。当然也存在较为明显的问题，比如此次选择的纳米粒子TiO2的光谱范围较窄，只能对紫外线光产生反应，对太阳能的综合利用率还相对较低，不宜大规模使用。
目前，针对纳米催化剂脱硫技术的改进，主要利用“掺杂改性“法对原有纳米粒子的性质进行完善，通过提高其相变温度，相应增加其比较面积，最终实现其光谱范围的扩展。完善后的纳米粒子，其综合太阳能利用率有效提高，催化性能也显著提升，在实验中，每0.715%Fe—TiO2的催化剂，处于500℃焙烧情况下，其脱硫率达到了92.8%。
三、结束语
现有的天然气净化工作中，传统与新型脱硫技术的综合运用才是提高脱硫质量的有效方法，因而还需要根据实际需求，适当调整脱硫方案，实现天然气净化工作的最优化。
参考文献：
[1]方增炎.刍议脱硫技术在天然气净化中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2012，32（7）
[2]熊运涛，吴学东.天然气净化脱硫研究进展[J].当代化工，2013，（3）
[3]李劲，雷萌，唐浠.对中低含硫天然气脱硫技术的认识[J].石油与天然气化工，2013，42（3）
[4]刘琴.新形势下天然气脱硫技术面临的挑战及研究方向的思考[J].中国石油和化工标准与质量，2013，（9）
[5]蒋清梅，杨洋.天然气脱硫工艺技术选择[J].广州化工，2013，41（3）