CN107446642A - 一种高效天然气脱硫***及其脱硫工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于天然气脱硫技术领域，具体涉及一种高效天然气脱硫***及其脱硫工艺。一种高效天然气脱硫***，包括原料气分离器、吸收塔、再生塔、缓冲罐、罗茨风机、压滤机、熔硫釜、硫磺成型机和净化气分离器，所述的原料气分离塔的出气口与吸收塔的进气口连接，吸收塔的出液口与闪蒸罐的进液口连接，闪蒸罐的出液口连接再生塔，再生塔的底部排液口与缓冲罐连接，缓冲罐的出液口连接压滤机，压滤机与熔硫釜连接，熔硫釜的出口连接硫磺成型机；所述的吸收塔的出气口通过管线连接净化器分离器；所述的闪蒸罐的出气口通过管线连接净化器分离器；所述的压滤机还通过回流管线连接缓冲罐。该脱硫***和脱硫工艺适用范围广、脱硫效率高、不会造成二次污染。

Description

一种高效天然气脱硫***及其脱硫工艺
技术领域
本发明属于天然气脱硫技术领域，具体涉及一种高效天然气脱硫***及其脱硫工艺。
背景技术
目前天然气脱硫***和工艺种类繁多，但大多存在建设和运行成本高、处理效率低、造成二次污染和硫磺产品回收价值低的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种高效天然气脱硫***及其脱硫工艺，该脱硫***和脱硫工艺适用范围广、脱硫效率高、不会造成二次污染，适用于克劳斯尾气脱硫处理、单井高压脱硫、单井常压脱硫等工况。
本发明的技术方案是：
一种高效天然气脱硫***，包括原料气分离器、吸收塔、再生塔、缓冲罐、罗茨风机、压滤机、熔硫釜、硫磺成型机和净化气分离器，所述的原料气分离塔的出气口与吸收塔的进气口连接，吸收塔的出液口与闪蒸罐的进液口连接，闪蒸罐的出液口连接再生塔，再生塔的底部排液口与缓冲罐连接，缓冲罐的出液口连接压滤机，压滤机与熔硫釜连接，熔硫釜的出口连接硫磺成型机；所述的吸收塔的出气口通过管线连接净化器分离器；所述的闪蒸罐的出气口通过管线连接净化器分离器；所述的压滤机还通过回流管线连接缓冲罐。
具体的，还包括有罗茨风机，罗茨风机将新鲜空气用从再生塔底部通入再生塔。
具体的，还包括有循环泵，所述的循环泵设置在缓冲罐的贫液出口，通过循环泵将缓冲罐内的贫液输送到吸收塔上部。
具体的，所述的吸收塔内设置脱硫剂。
具体的，所述的吸收塔和再生塔内设置有曝气装置，所述的曝气装置采用气液曝气头和气体曝气头组合方式。
具体的，所述的压滤机是带自动拉板、带集液翻板和导泥斗的厢式暗流压滤机。
具体的，所述的硫磺成型机为钢带硫磺成型机或转筒硫磺成型机。
一种使用如上所述的高效天然气脱硫***进行脱硫的工艺，包括如下步骤：
1）气液分离：将含硫化氢的天然气输送进入原料气分离器中进行气液分离，分离后的气体从原料气分离器的顶部进入吸收塔内；
2）硫化氢吸收：进入吸收塔内的原料气体中的含有的H2S与吸收塔内的脱硫剂发生充分的氧化还原反应，生成硫磺悬浮于溶液中，脱除去硫化氢的天然气从吸收塔的塔顶排出进入净化气分离器中，经净化气分离器净化后的天然气进入天然气净化工艺管线；
3）闪蒸：从吸收塔塔底排出来的富液经闪蒸罐闪蒸去除烃类物质，后通过输送泵将闪蒸罐内富液运送至再生塔塔顶；
4）脱硫剂再生：罗茨风机将新鲜空气用从再生塔底部通入再生塔，新鲜空气与再生塔内的富液接触进行氧化还原反应，使得脱硫剂再生，反应完的废气从再生塔塔顶经气液分离后排至大气，再生的脱硫剂贫液输送至缓冲罐储存；
5）硫磺加工成型：再生的脱硫剂贫液中含硫磺颗粒，因此缓冲罐会有硫磺积聚，将缓冲罐中的贫液从缓冲罐底部输送到压滤机进行压滤，压滤出的滤饼送到熔硫釜精炼出液体硫，液体硫运至硫磺成型机加工成型；
6）脱硫剂循环：压滤机分离出的贫液通过回流管线输送到缓冲罐，在缓冲罐内压滤机分离出的贫液与缓冲罐内存有的贫液进行换热后输送到吸收塔上部，压滤机分离出的贫液重新用于吸收硫化氢，实现脱硫剂的循环使用。
具体的，所述的步骤6）中缓冲罐内设置管板式换热器，压滤机分离出的贫液与缓冲罐内存有的贫液通过管板式换热器进行热交换。
具体的，所述的脱硫剂为热稳定性和化学稳定性都较好的“非水相脱硫剂”，所述的脱硫剂主要由高氯化铁和络合剂按3:1比例组成。
本发明的有益效果是：1、该工艺是采用非水相脱硫剂，优于传统的Lo-cat法，PDS法及氧化铁法脱硫，无二次污染，脱硫液可循环再生；2该脱硫***可进行撬装化设计，能够用于集中厂站的天然气脱硫处理和单井脱硫处理，适用范围广（常温～180℃，常压及高压，低浓度、高浓度）；3、对吸收和再生设备进行了工艺优化，吸收塔和再生塔内部气液两相充分接触混合，从而提高吸收和再生的效率；4、使用自动拉板、带集液翻板和导泥斗的压滤机，分离硫磺时不会造成脱硫剂损失；5、该工艺使用热稳定性和化学稳定性都较好的非水相脱硫剂能够做到无二次污染；6、硫磺精炼成型单元通过熔硫釜+硫磺成型机回收硫磺，提高硫化氢脱除效率和硫磺产品的商业价值，能够带来一定的经济效益。
本发明所提供的工艺主要依托于“非水相脱硫剂”，脱硫效率高，适用范围广，无二次污染。具体是通过优化脱硫工艺及***来实现高效脱除天然气中硫化氢的，脱除硫化氢的效率高，含硫量从0~100%均可用。其提高处理效率的核心是增大气液混合程度、增加气液接触面积提高气液传质效率，从而提高硫化氢吸收效率和脱硫剂再生效率。整套***注重对脱硫剂的循环利用，避免了脱硫剂的浪费，减少脱硫剂补充，减少运行过程的药剂补充。同时，配备熔硫釜和硫磺成型机，在回收硫化氢的过程中也带来一定的经济效益。
附图说明
图1是本发明脱硫***结构示意图。
1原料气分离器、2吸收塔、3闪蒸罐、4再生塔、5缓冲罐、6循环泵、7 压滤机、8熔硫釜、9硫磺成型机、10 净化器分离器、 11回流管线 12罗茨风机。
具体实施方式
如图1所示为一种高效天然气脱硫***的结构示意图，包括原料气分离器1、闪蒸罐3、吸收塔2、再生塔4、缓冲罐5、罗茨风机12、循环泵6、压滤机7、熔硫釜8、硫磺成型机9和净化气分离器10，所述的吸收塔2内设置脱硫剂。所述的压滤机7是带自动拉板、带集液翻板和导泥斗的厢式暗流压滤机，这种型式的压滤机在回收脱硫剂时，能够最大程度的进行回收并且不会造成脱硫剂污染。所述的吸收塔2和再生塔4内设置有曝气装置，所述的曝气装置采用气液曝气头和气体曝气头组合方式。所述的硫磺成型机9为钢带硫磺成型机或转筒硫磺成型机。
所述的原料气分离塔1的出气口与吸收塔2的进气口连接，吸收塔2的出液口与闪蒸罐3的进液口连接，闪蒸罐3的出液口连接再生塔4，罗茨风机12将新鲜空气用从再生塔4底部通入再生塔4。再生塔4的底部排液口与缓冲罐5连接，缓冲罐5的出液口连接压滤机7，所述的循环泵6设置在缓冲罐5的贫液出口，通过循环泵6将缓冲罐5内的贫液输送到吸收塔2上部。压滤机7与熔硫釜8连接，熔硫釜8的出口连接硫磺成型机9；所述的吸收塔2的出气口通过管线连接净化器分离器10；所述的闪蒸罐3的出气口通过管线连接净化器分离器10；所述的压滤机7还通过回流管线连接缓冲罐5。
一种使用如上所述的高效天然气脱硫***进行脱硫的工艺，包括如下步骤：
1）气液分离：将含硫化氢的天然气输送进入原料气分离器1中进行气液分离，分离后的气体从原料气分离器1的顶部进入吸收塔2内；
2）硫化氢吸收：进入吸收塔2内的原料气体中的含有的H2S与吸收塔2内的脱硫剂发生充分的氧化还原反应，生成硫磺悬浮于溶液中，脱除去硫化氢的天然气从吸收塔2的塔顶排出进入净化气分离器10中，经净化气分离器10净化后的天然气进入天然气净化工艺管线；所述的吸收塔2内的曝气结构采用的是气液曝气头+气体曝气头的组合方式，其中气液曝气头用射流喷射器将一部分贫液和待处理的天然气充分混合后，气体曝气头将待处理的天然气打入吸收塔2内，这种方式提高了吸收塔2中气液接触效率，从而提高了硫化氢脱除效率；
3）闪蒸：从吸收塔2塔底排出来的富液经闪蒸罐3闪蒸去除烃类物质，后通过输送泵将闪蒸罐3内富液运送至再生塔4塔顶；
4）脱硫剂再生：罗茨风机12将新鲜空气用从再生塔4底部通入再生塔4，新鲜空气与再生塔4内的富液接触进行氧化还原反应，使得脱硫剂再生，反应完的废气从再生塔4塔顶经气液分离后排至大气，再生的脱硫剂贫液输送至缓冲罐5储存；所述的再生塔4内的曝气装置采用的是气液曝气头+气体曝气头的组合方式，气液曝气头用射流喷射器将一部分富液和空气充分混合后，气体曝气头将空气打入再生塔，这种方式提高了再生塔4中气液接触效率，从而提高了脱硫剂再生效率；
5）硫磺加工成型：再生的脱硫剂贫液中含硫磺颗粒，因此缓冲罐5会有硫磺积聚，将缓冲罐5中的贫液从缓冲罐5底部输送到压滤机7进行压滤，压滤出的滤饼送到熔硫釜8精炼出液体硫，液体硫运至硫磺成型机9加工成型；
6）脱硫剂循环：压滤机7分离出的贫液通过回流管线11输送到缓冲罐5，在缓冲罐5内压滤机7分离出的贫液与缓冲罐5内存有的贫液进行换热后输送到吸收塔2上部，压滤机7分离出的贫液重新用于吸收硫化氢，实现脱硫剂的循环使用。
所述的步骤6）中缓冲罐5内设置管板式换热器，压滤机7分离出的贫液与缓冲罐5内存有的贫液通过管板式换热器进行热交换，目的是让脱硫剂达到吸收塔的操作温度。
所述的脱硫剂为热稳定性和化学稳定性都较好的“非水相脱硫剂”，所述的脱硫剂主要由高氯化铁和络合剂按3:1比例组成，补充量小，操作成本少。
下面结合具体实施方式对以上技术方案进行进一步论述：
具体实施方式1，
某高含硫气田天然净化厂其处理量为800～1000Nm3/d，硫化氢含量5.8%。脱硫后要求硫化氢含硫≯10mmg/Nm3，要求处理后天然气满足《天然气》（GB17820-2012）二类气的技术指标。
根据提供的气量、气质条件和处理要求，使用本发明提供的高效天然气脱硫***和工艺。其处理过程如下：经过原料气分离器1预处理过的天然气（脱水、脱CO2）进入吸收塔2进行氧化还原反应；反应过的天然气从吸收塔2顶部进入天然气产品净化管线，富液从吸收塔2底部经过闪蒸罐3闪蒸之后进入再生塔4与空气接触氧化再生；完全反应后的贫液从再生塔4底部进入缓冲罐暂5时储存，再从缓冲罐5底部将贫液抽入压滤机7进行固液分离；压滤机7分离出的滤饼送至熔硫釜8精炼，精炼后的硫膏送入硫磺成型机成型9，分离出的脱硫剂打回缓冲罐5循环使用。
该脱硫***处理量最高可达到1000 Nm3/d，硫化氢去除率保持在99%左右，符合该项目的处理要求。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种高效天然气脱硫***，其特征在于，包括原料气分离器（1）、吸收塔（2）、闪蒸罐（3）、再生塔（4）、缓冲罐（5）、罗茨风机（12）、压滤机（7）、熔硫釜（8）、硫磺成型机（9）和净化气分离器（10），所述的原料气分离塔（1）的出气口与吸收塔（2）的进气口连接，吸收塔（2）的出液口与闪蒸罐（3）的进液口连接，闪蒸罐（3）的出液口连接再生塔（4），再生塔（4）的底部排液口与缓冲罐（5）连接，缓冲罐（5）的出液口连接压滤机（7），压滤机（7）与熔硫釜（8）连接，熔硫釜（8）的出口连接硫磺成型机（9）；所述的吸收塔（2）的出气口通过管线连接净化器分离器（10）；所述的闪蒸罐（3）的出气口通过管线连接净化器分离器（10）；所述的压滤机（4）还通过回流管线（11）连接缓冲罐（5）。
2.根据权利要求1所述高效天然气脱硫***，其特征在于，还包括有罗茨风机（12），罗茨风机（12）将新鲜空气用从再生塔（4）底部通入再生塔（4）。
3.根据权利要求1所述高效天然气脱硫***，其特征在于，还包括有循环泵（6），所述的循环泵（6）设置在缓冲罐（5）的贫液出口，通过循环泵（6）将缓冲罐（5）内的贫液输送到吸收塔（2）上部。
4.根据权利要求1所述高效天然气脱硫***，其特征在于，所述的吸收塔（5）内设置脱硫剂。
5.根据权利要求1所述高效天然气脱硫***，其特征在于，所述的吸收塔（2）和再生塔（4）内设置有曝气装置，所述的曝气装置采用气液曝气头和气体曝气头组合方式。
6.根据权利要求1所述高效天然气脱硫***，其特征在于，所述的压滤机（7）是带自动拉板、带集液翻板和导泥斗的厢式暗流压滤机。
7.根据权利要求1所述高效天然气脱硫***，其特征在于，所述的硫磺成型机（9）为钢带硫磺成型机或转筒硫磺成型机。
8.一种使用如上任意权利要求所述的高效天然气脱硫***进行脱硫的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1）气液分离：将含硫化氢的天然气输送进入原料气分离器（1）中进行气液分离，分离后的气体从原料气分离器（1）的顶部进入吸收塔（2）内；
2）硫化氢吸收：进入吸收塔（2）内的原料气体中的含有的H2S与吸收塔（2）内的脱硫剂发生充分的氧化还原反应，生成硫磺悬浮于溶液中，脱除去硫化氢的天然气从吸收塔（2）的塔顶排出进入净化气分离器（10）中，经净化气分离器（10）净化后的天然气进入天然气净化工艺管线；
3）闪蒸：从吸收塔塔底排出来的富液经闪蒸罐（3）闪蒸去除烃类物质，后通过输送泵将闪蒸罐（3）内富液运送至再生塔（4）塔顶；
4）脱硫剂再生：罗茨风机（12）将新鲜空气用从再生塔（4）底部通入再生塔（4），新鲜空气与再生塔（4）内的富液接触进行氧化还原反应，使得脱硫剂再生，反应完的废气从再生塔（4）塔顶经气液分离后排至大气，再生的脱硫剂贫液输送至缓冲罐（5）储存；
5）硫磺加工成型：再生的脱硫剂贫液中含硫磺颗粒，因此缓冲罐（5）会有硫磺积聚，将缓冲罐（5）中的贫液从缓冲罐（5）底部输送到压滤机（7）进行压滤，压滤出的滤饼送到熔硫釜（8）精炼出液体硫，液体硫运至硫磺成型机（9）加工成型；
6）脱硫剂循环：压滤机（7）分离出的贫液通过回流管线（11）输送到缓冲罐（5），在缓冲罐（5）内压滤机（7）分离出的贫液与缓冲罐（5）内存有的贫液进行换热后输送到吸收塔（2）上部，压滤机（7）分离出的贫液重新用于吸收硫化氢，实现脱硫剂的循环使用。
9.根据权利要求8所述使用高效天然气脱硫***进行脱硫的工艺，其特征在于，所述的步骤6）中缓冲罐（5）内设置管板式换热器，压滤机（7）分离出的贫液与缓冲罐（5）内存有的贫液通过管板式换热器进行热交换。
10.根据权利要求8所述使用高效天然气脱硫***进行脱硫的工艺，其特征在于，所述的脱硫剂为热稳定性和化学稳定性都较好的“非水相脱硫剂”，所述的脱硫剂主要由高氯化铁和络合剂按3:1比例组成。
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