天然气硫分含量百分比(天然气硫分和灰分百分比)

强制性国家标准“天然气”(GB17820)首次发布于1999年,2012年进行了第一次修订。为适应当前天然气工业发展迅速的大好形势,全国天然气标准化技术委员会云集了以中国工程院院士领衔的25位专家和学者,经长达4年的调查研究与反复讨论,于2018年底发布了经第二次修订的最新版本GB17820-2018(以下简称最新版本),其规定的质量要求如表1所示。最新版本涉及很多学习国外先进经验和/或先进标准的问题,这当然非常必要,本来这就是全国标准化技术委员会标委会成立20多年来赖以生存与前进的主要动力!但笔者认为同样必须牢记在心是:唯有实事求是地结合国情来学习与采标,才能实干兴邦;否则恐怕会空谈误国!下文就此问题谈一些肤浅认识,错误与不当之处,请广大读者指正。

参照欧洲标准的规定,最新版本将一类商品气总硫限值从原来的60mg/m3(毫克/立方米)降到20mg/m3。笔者认为此项规定既无必要,也无在技术经济条件合理条件下实现的可能。更令人匪夷所思的是在该标准附录A2中,参照德国标准的规定竟提出“中长期目标是将总硫控制为8 mg/m3”。众所周知,标准的制订是以科学、技术和实践经验为基础的,不知制订此发展目标的根据何在?

世界各国(地区)无一例外,均根据本国国情确定气质指标的具体量值。例如,俄罗斯生产的天然气中基本上不含二氧化碳,故其国家标准中没有此项指标;又如德国生产的部分天然气中含有较多的氧气,故德国燃气与水工协会制定的气质标准中,对干气输气管网将此项指标放宽至3%(质量分数),但并不影响安全生产。另一方面,德国自产和进口的商品天然气均基本不含有机硫化合物,故不需要经过任何处理就实现了8 mg/m3的总硫限值指标。

法国拉克气田生产的天然气中硫化氢含量21%,有机硫含量高达1400 mg/m3。法国石油研究院从上世纪50年代起就对致力于天然气脱硫技术的研发,形成了很多专利,也掌握了分子筛脱硫醇等新技术。但结合法国国情,商品天然气中总硫含量仍规定为150mg/m3。故实际上除德国外,没有其它欧洲国家采用欧洲标准推荐的20 mg/m3限值(参见表2)。

为达到一类气总硫限值20 mg/m3的质量要求,新版标准发布以来,国内各有关单位进行了大量调研与试验,并取得了了较完整而丰富的数据。在中国石油某天然气净化厂进行的工业试验表明:取得1公斤硫减排环境效益估计可能产生的能耗达3700MJ,增幅约为50%,并导致二氧化碳排量增加37公斤(参见表3)。

尽管降低商品天然气中的总硫含量是世界各国的发展趋势;但要求达到的具体技术指标则必须结合国情进行技术经济综合分析。我国有机硫化合物含量较高的原料天然气主要产自川渝地区的高含硫气田,估计年产量约为200亿m3。若执行总硫含量从60 mg/m3降到20 mg/m3的规定,硫的年减排量为1790吨,折算为二氧化硫减排量3580吨,后者尚不及当前我国年均减排量的0.4%!

经半个多世纪的不懈努力,我国天然气净化工业的技术水平已基本接近国际先进水平。就天然气脱有机硫工艺而言,我国自主开发的物理化学混合溶剂工艺的有机硫除脱效率(在经优化工况下)可以达到90%的国际先进水平。当原料气中有机硫含量400 mg/m3时,净化气中有机硫含量可降至40 mg/m3左右,再加上硫化氢及加臭剂中的硫含量,总硫含量一般不超过60 mg/m3,这就是GB17820-2012确定净化气总硫含量不大于60 mg/m3的技术依据。但从现有工业试验数据看,在技术经济合理在条件下,总硫限值宜规定为50 mg/m3。

表1 商品天然气的质量要求

天然气硫分含量百分比(天然气硫分和灰分百分比)-1

表2 部分欧洲国家商品天然气的总硫限值

天然气硫分含量百分比(天然气硫分和灰分百分比)-2

表3 估计1kg硫减排产生的能耗与二氧化碳排放量

天然气硫分含量百分比(天然气硫分和灰分百分比)-3

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