国内外三嗪类液体脱硫剂的研究进展

Taylor 等
发现羟乙基比甲基作取代基的三嗪的脱硫效果更好，且脱硫效率高于乙醇胺 净化后气体
液体脱硫剂
注射泵
气液分离器
含硫天然气
使用后的脱硫剂
图 3 直接注入法脱硫的基本流程图
目前，北美地区已经广泛采用液体脱硫剂进行低 原料气中潜硫量不超过 2 t/d 的场合，美国天然气工业
潜硫量天然气的脱硫，脱硫剂硫容范围在 130 g/L耀 早期对三嗪类液体脱硫剂的室内试验结果（见表 3）[3]。
150 g/L[4]，已经投入使用的液体脱硫橇约 1 000 余套，
Baidu Nhomakorabea
根据表 2 试验结果，并结合相关后续报道，说明
脱硫产物直接回注地层，该技术具有明显的技术经济 如下：
优势，具体运行参数（见表 2）。
（员）GAS TREAT155 测得的脱硫容量最高，可达到
根据国外公司的研究及工业化应用经验，采用三 207 g/L，但根据后续报道的现场实际应用过程，硫容只
经过近 20 年的发展，在美国和加拿大已经有大量的工 质可作肥料、污水处理药剂等，工艺不存在二次污染的
业化应用，技术成熟，研究结果表明适用于低含硫、高 问题，该方法可作为选择性脱硫工艺的一种补充。装置
CO2/H2S 比的天然气脱硫。国内从 2010 年前后才开始 建设费用低，占用土地少。该方法非常适合低含硫、高
直接回注地层[1，2，8]。
开发了一种新型的直接注入法脱硫工艺，装置流程（见
三嗪及其衍生物合成通式（见图 1）。三嗪脱硫剂 图 3）[3]。
和 H2S 亲核取代反应路径（见图 2）。
其特点是将三嗪除硫剂水溶液直接注入原料气管
三嗪类液体脱硫剂的研究起于 20 世纪 90 年代， 线，通过化学反应脱除 H2S，脱硫废液中所含的化学物
Vol.3苑 No.10 Oct. 201愿
石油化工应用 PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATION
第 3苑 卷 第 10 期 201愿 年 10 月
国内外三嗪类液体脱硫剂的研究进展
杨 光 1，薛 岗 1，蒋成银 2，王志刚 2，朱礼明 2，李 鹏 3，葛 涛 1
（1援西安长庆科技工程有限责任公司，陕西西安 710018；2援长庆油田分公司千口气井评价 挖潜工程项目组，陕西西安 710018；3援长庆油田分公司第四采气厂，陕西西安 710018）
三嗪类液体脱硫剂是一种非再生型新型高效脱硫 1 国外三嗪类液体脱硫剂研究及应用
剂，近年来在国外得到了广泛的应用，脱硫剂通常为无
色或淡黄色透明黏稠状液体，无剌激性气味。三嗪化合
目前，在国外的天然气脱硫剂市场中，三嗪脱硫剂
物是一种大分子活性剂，分子链上富含氮原子，并且含 已经在液体脱硫剂市场占有一席之地，它们主要适用
20
石油化工应用 2018 年
第 37 卷
序号 研究时间
图 2 三嗪脱硫剂和 H2S 亲核取代反应路径 表 1 国外三嗪类液体脱硫剂的主要研究历程[1]
主要研究学者和机构
主要研究内容和结论
1 1995 年
Leppin
对嗪类脱硫剂在南德克萨斯州的气田进行试验并取得初步效果
20 世纪 2 90 年代
中期
有活泼氢原子，能与 H2S 里的 S2-发生不可逆化学反应 于低浓度 H2S 脱除，通常 H2S 含量小于 200 mg/L，国外
生成噻二嗪，从而达到脱除天然气中 H2S 的目的。其脱 三嗪脱硫剂研究及应用主要历程（见表 1）。
硫产物均为水溶性液体，安全性高，而且不需回收，可
20 世纪 90 年代中期，美国气体研究院（GRI）首先
摘 要：本文以三嗪类液体脱硫剂的研究和应用为背景，介绍了三嗪类液体脱硫剂的性质、与 H2S 的反应机理，国外研 究历程、采用的主要工艺方法、不同类型产品的试验数据，国内部分高校近年来的室内理论研究和试验情况，同时对中 石油西南油气田、长庆气田和中石化大牛地气田开展的最新的现场试验进行了说明；系统的总结了国内外三嗪类液体 脱硫剂在脱除天然气中的 H2S 的应用，最后总结了国内外相关试验和运行的硫容、价格等数据并进行了对比，提出了国 内应尽快开展相关研究和试验的几点建议，希望能对国内三嗪类液体脱硫剂的国产化研究和在气田集输脱硫领域的工 业化应用起到一定推动作用。 关键词：三嗪类化合物；液体脱硫剂；六氢均三嗪；噻二嗪；硫化氢；硫容；脱硫工艺 中图分类号：TE624.55 文献标识码：A 文章编号：1673-5285（2018）10-0019-06 DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2018.10.005
进行室内研究和少量现场试验。
CO2/H2S 比天然气脱硫。
图 1 三嗪及其衍生物的合成示意图
* 收稿日期：圆园员8原0怨-园7 作者简介：杨光，男（1979原），高级工程师，2002 年毕业于西南石油大学油气储运专业，获油气储运学士学位，现任职于西安长庆 科技工程有限责任公司天然气设计部，从事天然气地面工程设计和研究工作，邮箱：yangg03_cq@petrochina.com.cn。
美国天然气研究协会（GRI）
首次开发了三嗪类除硫剂的直接注入法脱硫工艺，建立了环形管道试验装置，研究了 2 种混合器试验，选用 8 种除硫剂进行了 2 种类型 H2S 混合气的室内试验，优选了硫容量 最高的脱硫剂，现场试验结果表明，对潜硫量不超过 200 kg/d 的原料气，直接注入法工艺 具有明显的技术经济优势，且基本对环境不产生污染，可以在特定的场合进行广泛应用
3 2000 年 委内瑞拉国家石油公司技术支撑中心 完成了 5 种不同三嗪脱硫剂的性能测试，同时得出加入脱硫剂后可大幅降低腐蚀速度
4 2007 年
Nasr-El-Din
针对酸性气田的碳酸盐储层，研发了包括三嗪在内的多种除硫剂，可与 H2S 反应，产物溶 于水，同时可减少对低碳钢的腐蚀速度
5 2008 年
Baker Hughe
研发了含羟基和烷基胺双功能的三嗪，并与美国 Baker Petrolite 公司的 HSW700 相比较， 对 H2S 吸收的能力高出 15 %，成本也更低
6 2009 年
Rajagopal 等
在巴西的坎波斯盆地海上油气田进行试验，证实三嗪脱硫剂具备较好的脱硫效果
7 2011 年