为高含硫油气开出“净化方”——记上海市科技进步奖一等奖高含硫油气净化高效复合溶剂开发及工业应用

　　我国天然气资源以高酸性、高含硫气藏为主，还含羰基硫、硫醇、硫醚等多种有机硫。国内外长期缺乏可同步高效脱除多种有机硫的技术，高含硫天然气净化成为制约我国油气资源清洁高效开发利用的关键难题。

　　华东理工大学联合中国石油化工股份有限公司西南油气分公司、中国石化上海高桥石油化工有限公司等单位共同完成的“高含硫油气净化高效复合溶剂开发及工业应用”项目，针对复杂含硫气源净化需求，围绕复合脱硫溶剂分子设计、吸收选择性调控和工业应用等关键环节持续攻关，开发出系列高效复合脱硫溶剂，并实现规模化工业应用。近日，该成果获得2025年度上海市科学技术奖科技进步一等奖。

　　攻克高含硫油气净化难题

　　高含硫天然气脱硫看似是普通的传统化工分离过程，实则面临多重技术挑战。不同有机硫组分的分子结构和化学性质差异明显，在溶剂中的溶解行为各不相同，传统单一溶剂难以实现多组分同步高效脱除。若仅是提高溶剂的吸收能力，容易造成甲烷等烃类共吸收，降低产品气收率。此外，复杂气质条件下溶剂易受杂质影响产生发泡，影响装置安全稳定运行。

　　“我从读博开始跟随沈本贤教授开展相关研究工作，20年的攻关道路异常曲折、充满挑战。”项目第一完成人、华东理工大学化工学院孙辉教授见证了这项技术从基础研究走向工业应用的全过程。他们带领团队持续深耕，通过产学研协同创新，围绕复杂有机硫脱除、溶剂选择性调控和工业运行稳定性等关键问题不断突破，推动科研成果从实验室走向工业应用。

　　三大创新提升脱硫效率

　　围绕有机硫高效脱除、烃类低溶解损失和装置长期稳定运行三大目标，团队取得了一系列技术创新。

　　其一，团队揭示了溶剂分子结构与有机硫溶解及反应活性的构效关系，建立了分子描述符与机器学习模型，实现了高效脱硫溶剂组分的快速筛选和理性设计，改变了传统经验试错式开发模式。

　　其二，团队采用两维溶解度参数作为复合溶剂脱硫选择性判据，建立有机硫/甲烷选择性因子预测方法，实现有机硫/烃吸收选择性的精准调控。优化后的复合溶剂甲硫醇/甲烷选择性较传统溶剂提高16%，产品气收率较国外技术提高0.3个百分点以上，仅元坝气田一项每年即可增收2400万元。

　　其三，团队建立复合溶剂发泡趋势预测模型，揭示杂质组分、溶剂浓度等因素对发泡行为的影响规律，并通过优化抑泡策略，实现复合溶剂在较高浓度水平下长期安全稳定运行，降低再生能耗。

　　基于上述创新，华东理工大学团队开发的系列高效复合脱硫溶剂，有机硫脱除效率较国外同类技术提升30%以上，有机硫负荷平均提高50%以上，再生能耗降低20%以上，溶剂成本较进口复合溶剂降低50%以上。

　　规模化应用效果显著

　　元坝净化厂是我国第二大高含硫天然气净化厂，也是川气东送的重要气源。元坝天然气属岛礁型气藏，原料气不仅硫化氢和二氧化碳含量高，还含有大量以甲硫醇为主的有机硫，且有机硫组分复杂多变、碳硫比高，净化处理难度极大。

　　面对上述挑战，研究团队成功研发出UDS高效复合脱硫溶剂。在元坝一期苛刻的原料气工况条件下，采用该溶剂的脱硫装置实现一次性开车成功，圆满完成攻关任务。

　　2015年，元坝气田净化厂四套联合装置全面投产，实现了工业装置满负荷、长周期平稳运行，为成功开发高酸性天然气净化成套工艺技术和溶剂国产化提供了可靠保障。截至目前，元坝气田已累产天然气超过400亿立方米。近三年，该技术在元坝气田新增产值50.56亿元、创造利润21.1亿元，累计节约溶剂采购成本3080万元，直接经济效益达21.01亿元。

　　目前，系列复合脱硫溶剂已推广应用于中国石化等大型企业10余家单位、30余套脱硫净化装置，覆盖天然气、油田伴生气、炼厂气等多种气源，总处理规模达到天然气58亿立方米/年、油田伴生气23.8亿立方米/年、炼厂气710万吨/年。团队正积极推动该脱硫技术应用于“一带一路”共建国家和地区的油气资源开发，为全球油气净化和温室气体减排贡献中国力量。