实现深远海气田天然气液化系统硫回收——记科技进步二等奖浮式条件下天然气液化系统硫回收关键技术及成套装备

　　深远海气田开发是保障我国能源安全的重要战略举措，其中，天然气浮式装备(FLNG)必须配置硫回收装置，对天然气净化过程中产生的硫化氢气体进行高效处理，以实现资源的清洁开采和高效利用。中国石油大学(华东)等完成的“浮式条件下天然气液化系统硫回收关键技术及成套装备”项目，打破了国外技术垄断和封锁，实现了浮式条件下天然气液化系统硫回收工艺和装置的技术飞跃。项目研究成果在西气东输二线工程和塔里木等国内5个油气田进行了应用推广，3年来累计创效8亿元。该项目也因此于近日获得2023年度中国石油和化学工业联合会科学技术奖科技进步二等奖。

　　受海上作业环境的限制，陆地上非常成熟的液相法硫回收技术，面临装置规模庞大且容器内液面稳定性差、硫化氢吸收效率低及排放浓度超标、装置易腐蚀等难题，难以满足浮式条件下严苛的健康、安全和环保要求，因此无法直接应用。开发适用于浮式条件的高效、稳定硫回收工艺，并在此基础上研制适用于FLNG的橇块化硫回收装置成为亟待解决的问题。

　　针对上述问题，项目团队展开了近10年的科研攻关。“我们优化了高硫容多元催化剂体系，解决了工艺高效和稳定性难题，基于FLNG硫回收装置小型化、轻量化的需求，优选出络合铁液相氧化还原工艺，通过小型原理样机对多种类别络合铁催化剂的脱硫效果及稳定性进行对比评价，进一步优选出多元络合高硫容催化剂体系。”该项目负责人、中国石油大学(华东)唐晓教授介绍说。

　　最终，团队经过123次实验后，多元络合铁催化剂及其催化工艺在进行连续脱硫处理时尾气中未检测到硫化氢，脱硫效果最优，可在同等天然气处理规模下降低硫回收反应器的装置规模，并保持硫回收的高效率，满足气体排放要求。值得一提的是，他们首创了络合铁催化剂电化学快速再生方法，将催化剂的再生速率在同等硫容条件下提高5倍以上，在2000标准立方米/日的100%硫化氢处理条件下，将硫化氢的最高排放浓度从国标要求的10.0ppm降低到1.0ppm以下，攻克了浮式硫回收工艺高效率、高稳定性的关键难题。

　　2018年，唐晓团队经过反复调整组装，终于研制成功国内首套FLNG橇块化硫回收成套装置，创新关键浮式设备设计；　发明三段式硫化氢吸收反应器和催化剂电化学快速再生器，攻克了在海上维持装置内部反应平稳和硫化氢排放浓度低于1.0ppm的技术难题；研制了低重心、集约式的橇块化硫回收成套设备，装置容积较同规模传统络合铁法硫回收装置减小80%，攻克了浮式硫回收装置小型化、轻量化、稳定性高的技术难题，填补了国内同类海洋工程装备的空白。这套装置完全基于自有知识产权的工艺和装置技术，是国内首套天然气液化系统橇装硫回收装置，可用于深远海含硫气田的全面开发，为国家南海天然气开发战略提供技术和装备支撑。

　　防腐一向是海上装备的巨大考验。为了有效延长浮式硫回收装置寿命，唐晓团队努力构建装置的腐蚀控制技术体系，提出了针对浮式硫回收装置的材料选择、成型工艺和质量检验要求，开发并集成了装置的腐蚀控制技术和高风险失效部位的在线监测技术，创建了FLNG硫回收装置的腐蚀控制技术体系及规范，克服了海洋环境腐蚀和工艺环境腐蚀耦合带来的重大技术挑战，满足装置在深远海环境长期服役的本质安全要求。

　　此项技术革新受到了业内广泛关注。“解决了在浮式条件下天然气液化系统安全硫回收的重大技术难题，成功研制了适用于FLNG的海上硫回收装置工程样机，具有显著创新性。”这是工信部专家对技术给予的高度评价。

　　该技术成果在承研公司杰瑞集团进行应用，研制了国内首套轻量化天然气液化系统硫回收装置，完善了天然气液化装置产品线，油气田气体净化服务也取得了显著增长，还研制出具备自主知识产权的海上天然气硫回收装备，可有效替代进口。

　　“未来，我们国家发展新型的海工装备，将不会在硫回收技术上受制于人，在南海进行天然气和可燃冰的开采将会更加安全、更加环保。”唐晓表示，未来他们将进一步推广相关技术和装备，与更多能源企业加强合作，为国家深远海油气开采提供重要技术支撑。

　　(本系列报道到此结束)