[发明专利]天然气胺法脱硫过程中的溶剂发泡防治方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于化工过程环境风险控制领域，涉及天然气胺法脱硫过程防治溶剂发泡的方法与装置，适用于天然气、页岩气、煤层气及可燃冰气体净化。具体地说，本发明提供了对高含硫天然气（H₂S含量为13-18％（v））净化的方法与装置。

背景技术

从天然气井口来的天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、有机硫、二氧化碳、氮和水气，微量的惰性气体，如氦和氩等，以及固体微粒杂质及C₄及以上的重烃。

在天然气脱硫化氢的过程中，固体微粒杂质及C₄及以上的重烃容易使脱硫化氢的溶剂，如甲基二乙醇胺发泡，造成大型天然气净化装置不能够长周期稳定运行。而且，采用甲基二乙醇胺作为溶剂，只能脱除天然气中的无机硫，如硫化氢，不能够有效地脱除有机硫；而为了脱除有机硫，需要设置水解反应器将有机硫转化为无机硫再用甲基二乙醇胺来吸收脱除，如四川普光引进的美国UOP天然气净化工艺，这无疑大大延长了流程。

华东理工大学基于甲基二乙醇胺的开发了XDS复合高效脱硫溶剂(高酸性石油天然气的高效净化脱硫剂，中国专利申请号：200910233505.1)，在脱无机硫的同时能够有效脱除有机硫，有机硫脱除率达到75%以上。中国石化南化研究院使用一种添加剂，可大大降低甲基二乙醇胺水溶液的降解率，该添加剂由叔丁胺与环氧丙烷反应后再与环氧乙烷聚合合成(抑制甲基二乙醇胺脱硫溶液降解的方法，中国专利号：ZL200510095345.0)，也能够在脱无机硫的同时能够有效脱除有机硫。但相比传统的MDEA（甲基二乙醇胺）溶液，XDS复合高效脱硫溶剂、位阻胺型脱硫溶剂更易发泡。

上海华畅环保设备发展有限公司发明的短流程循环氢脱硫方法与装置（中国专利号：ZL200810201686.5）提供了一种短流程循环氢脱硫方法，效果明显，得到了广泛的工业化应用。

但是，对于高含硫天然气，与包括循环氢脱硫在内的现有技术存在明显的不同，因为其分子量比较大（约为循环氢的4倍），另外，区别于循环氢的是高含硫天然气中除含有液态的烃等还含有部分固体杂质，所以还需要对这些固体杂质进行处理，所以简单地套用现有的脱硫方法和脱硫剂并无法实现有效的脱硫以及防止脱硫溶剂发泡。

因此，本领域迫切需要开发出一种能够有效地对高含硫天然气进行脱硫并防止脱硫溶剂发泡的方法与装置。

发明内容

本发明提供了一种新颖的天然气胺法脱硫过程中的溶剂发泡防治方法与装置，从而解决了现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供了一种天然气胺法脱硫过程中的溶剂发泡防治方法，该方法包括：

(a)在原料天然气进入硫化氢吸收塔中与脱硫溶剂接触之前，采用气-液微旋流分离技术除去原料天然气中夹带的固体微粒杂质和C₄及以上的重质烃，得到净化天然气；

(b)在净化天然气离开硫化氢吸收塔前，采用气-液微旋流分离技术将净化天然气中夹带的溶剂回收。

在一个优选的实施方式中，所述气-液微旋流分离技术的额定压降小于30mm H₂O柱。

在另一个优选的实施方式中，在步骤（a）中经过气-液旋流分离技术处理后，原料天然气中所携带的粒度在2μm或更大的固体微粒的去除率达到95%或更高。

在另一个优选的实施方式中，原料天然气包括天然气、凝析油和水，温度为40℃，压力为8.4MPa。

在另一个优选的实施方式中，原料天然气的体积流量为300×10⁴Nm³/d，压缩率为0.832，粘度为0.0128cP，密度为85.95kg/m³。

在另一个优选的实施方式中，所述脱硫溶剂选自：XDS复合高效脱硫溶剂、位阻胺和甲基二乙醇胺。

在另一个优选的实施方式中，该方法使得所述脱硫溶剂的浓度由最高10%提高到25%，以质量计。

另一方面，本发明提供了一种天然气胺法脱硫过程中的溶剂发泡防治装置，该装置包括：

位于硫化氢吸收塔底部，用于在原料天然气进入硫化氢吸收塔中与脱硫溶剂接触之前除去原料天然气中夹带的固体微粒杂质和C₄及以上的重质烃，得到净化天然气的气-液微旋流分离器；

内置于硫化氢吸收塔顶部，用于在净化天然气离开硫化氢吸收塔前将净化天然气中夹带的溶剂回收的气-液微旋流分离管组。