[发明专利]天然气湿法脱硫装置及方法

说明书

本发明公开一种天然气湿法脱硫装置及方法，包括吸收浮选塔、再生过滤装置和加碱系统；吸收浮选塔包括塔体，塔体内由下至上依次设有天然气曝气器、富液槽、填料层、喷洒装置和除雾层，塔体底部设有脱硫剂出口和循环脱硫剂进口，塔体顶部设有天然气出口，脱硫剂出口通过输送管道与喷洒装置连接，富液槽通过液相连通管连通除气器，除气器顶部通过气相连通管连通塔体内部，除气器底部通过富液出口管连接再生过滤装置，再生过滤装置通过循环管道连接循环脱硫剂进口，加碱系统与再生过滤装置连接，向其中加入碱液以调节液体脱硫剂pH。本发明所需设备少，投资成本低，便于进行控制和维护保养。

技术领域

本发明涉及天然气处理技术领域，特别是涉及一种基于直接转化法脱除天然气中硫化氢的天然气湿法脱硫装置及方法。

背景技术

直接转化法脱除天然气中硫化氢是湿法天然气脱硫的常规工艺之一。一般用于中型、大型天然气脱硫系统，脱硫能力一般为1～25t/d，最小的处理能力不小于100kg/d，系统比较复杂，投资比较大，一般大于100万元。

其原理为用碱性络合铁溶液吸收天然气中硫化氢，反应后生成单质硫，同时三价铁还原为二价铁，然后采用空气对反应后的碱性络合铁溶液进行浮选、再生，将碱性络合铁溶液中的二价铁氧化为三价铁，实现碱性络合铁溶液的再生，同时产生富含硫单质的碱性络合铁溶液(下简称富液)，然后对富液用板框式压滤机等压滤设备进行过滤。再生、过滤后的碱性络合铁溶液再次循环吸收天然气中的硫化氢。

直接转化法脱硫主要包括以下几部分：1)天然气脱硫：主要进行天然气脱硫过程，脱出除其中所含的H₂S，使其硫化氢含量低于标准值，包括原料气分离器、过滤分离器、净化气分离器、脱硫塔等设备；2)溶液循环模块：对液体脱硫剂进行循环，一般使用的溶液为络合铁溶液，对其进行处理、储存、配置，使吸收了H₂S的富液再生为贫液，经处理后在整个系统得到循环利用。包括闪蒸罐、贫液泵、加药装置、贫液槽、地下槽、地下槽搅拌机、补液泵等设备；

3)再生：吸收了H₂S的富液，在该模块内通过与空气接触，再次氧化为贫液，恢复脱硫性能，包括再生槽等设备；4)硫磺生产：对硫泡沫进行进一步处理，通过过滤、成型后得到硫磺产品，包括硫泡沫槽、鼓风机、真空转鼓过滤机、压气机、硫泡沫泵、硫磺运输机等设备。

现有直接转化法脱除天然气硫化氢的湿法脱硫工艺，在中、大型脱硫工程上是比较成熟的工艺，在全国使用不少于50台。而油田原油集输站场，其脱硫有其特殊性。主要体现在：

1)脱硫量小。每个天然气脱硫的站点，脱硫量不超过100kg/d，大部分站点的总硫量为1～5kg/d。

2)除了H₂S还含有CO₂。CO₂含量远大于H₂S。

3)含液烃。净化温度低于气源温度，净化过程会产生液烃。

现在用于小于100kg/d的脱硫工艺主要为干法脱硫工艺，即采用固体脱硫剂与天然气中的硫化氢反应，由于固体脱硫剂主要为二价、三价铁。目前使用比较困难，主要因为：(1)废弃脱硫剂富含硫化亚铁、有自燃性，在油气站场使用存在安全风险；(2)固体危废处理困难。

现有湿法天然气脱硫工艺，如果用于原油集输站场，有以下缺点：

1、设备多、系统复杂，一般一套天然气脱硫装置含有各类设备10～30台；

2、投资大，一般不低于100万元；

3、由于设备多，要想实现自动控制、自动运行，就需要配套较为复杂的控制系统，而且需要专业人员维护；一旦设备、系统出现故障，检修难度大。

发明内容

本发明的目的是提供一种天然气湿法脱硫装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，所需设备少，投资成本低，便于进行控制和维护保养。