[发明专利]一种基于三嗪溶液脱硫的一体化集成装置和应用方法

说明书

技术领域

本发明属于石油设备领域，具体涉及一种基于三嗪溶液脱硫的一体化集成装置和方法，具体地说是一种应用于气田井场和站场采用三嗪溶液脱除天然气中的硫化氢（H₂S）的三嗪溶液脱硫的自动循环、补液一体化集成装置和方法。

背景技术

从地层采出的天然气中若含有H₂S，不但会对设备和管道造成腐蚀，还会带来环境污染，因此必须脱除H₂S。根据天然气中所含硫元素质量的多少，可将天然气的脱硫处理规模划分为低潜硫量（低于0.1t/d的元素硫）、中潜硫量（0.1～30t/d的元素硫）和高潜硫量（高于30t/d的元素硫）规模。

对于低潜硫量天然气的净化，国内通常采用氧化铁固体干法脱硫工艺。该工艺的脱硫原理是固体氧化铁与硫化氢发生化学反应生成Fe2S3，化学反应式为Fe₂O₃+3H₂S→ Fe₂S₃+3H₂O，这种处理方式需要采用两台脱硫塔进行交替操作，当一台脱硫塔达到饱和时，必须切换至另一台脱硫塔进行脱硫，同时还必须对脱硫剂进行更换，因而这种方式操作复杂、费时费力，并且由于废脱硫剂与空气接触后极易发生自燃，废脱硫剂回收处理难度大。

国外通常采用液体脱硫工艺对低潜硫量天然气进行净化处理，仅在北美地区就有1000余套液体脱硫装置投入运行。液体脱硫剂是一种新兴除硫剂，国外应用较为广泛，但国内试验刚刚开始，其成本低廉、脱硫迅速、硫容率高、应用方便，既可在反应罐内与含硫天然气发生瞬间反应，也可注入采集气管道，达到瞬间脱硫的效果。液体脱硫工艺是采用三嗪类化合物的水溶液与H₂S发生不可逆化学反应生成噻二嗪，从而达到脱除天然气中H₂S的目的。由于所生成的脱硫产物均为水溶性液体，故其安全性高，而且废脱硫剂易回收处理。三嗪脱硫原理: 三嗪属于一种环状胺，同时具备胺的基本特征。pH通常在10～11。环上氮原子强烈的吸电子作用使得三嗪环上的碳具有亲电性质。当氮原子质子化时，会加强环上碳原子的亲电性，促使嗪对硫化氢和其他亲核试剂的亲核攻击反应活性增强。这些结构性质使1,3,5一三(2-羟乙基)一六氢均三嗪成为良好的硫化氢脱除剂。

但在国内的天然气脱硫工业中，由于缺少配套的装置和系统的方法，三嗪脱硫剂还没有实现大规模的应用，且各高校和企业对其研究报道也相对较少。

发明内容

本发明的目的是克服现有天然气脱硫工业中，缺少三嗪脱硫剂脱硫装置和应用方法的问题。

为此，本发明提供了一种基于三嗪溶液脱硫的一体化集成装置，包括吸收塔，所述吸收塔开有进气口、出气口、脱硫剂入口、脱硫剂出口和排污口，所述进气口连接进气管线；出气口连接排气管线，排气管线自上游至下游串接球阀一和在线式硫化氢检测仪；脱硫剂入口和脱硫剂出口之间通过循环管线连接，循环管线上安装有循环泵，脱硫剂入口还连接有补液管线，补液管线连接着补液泵入口，补液泵出口连接脱硫剂储罐；排污口连接排污管线；

所述在线式硫化氢检测仪与补液泵电连接进行联锁控制。

所述进气管线上串接着三通球阀，三通球阀的第三个管口连接着天然气外输旁通管线，天然气外输旁通管线接入排气管线。

所述排污管线上自上游至下游依次串接着电动紧急截断阀、截断阀一、排液电动调节阀和截断阀二，还包括与截断阀一、排液电动调节阀、截断阀二并联设置的旁通紧急排液阀。

还包括与进气管线连通并位于三通球阀下游的放空管线，放空管线由自动放空管线和手动放空管线并联组成，自动放空管线自上游至下游依次串接闸阀一、安全阀、闸阀二，手动放空管线自上游至下游依次串接球阀二和节流截止放空阀。

所述吸收塔包括由上至下依次通过法兰连接的上筒体、中筒体和下筒体，所述上筒体和下筒体的筒壁上开设多个安装口，上筒体的安装口内分别置有差压变送器、压力变送器，下筒体的安装口内分别置有温度变送器、差压变送器、液位计；

所述进气口开设在下筒体筒壁上，排污口开设在下筒体底部，出气口开设在上筒体顶部，气体在吸收塔内自下而上运动，脱硫剂入口开设在中筒体筒壁上，脱硫剂出口开设在下筒体底部，三嗪溶液自上而下运动，与气体逆流接触。

所述上筒体内沿径向设有出口补雾丝网，中筒体内上下设有液体分布器和填料层，填料层所在中筒体筒壁处开设卸料口。