[发明专利]天然气脱除有机及无机硫过程中脱硫溶剂降耗方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于石油化工与环保领域，涉及高含硫（H₂S的含量为13-18%（体积））天然气脱除有机及无机硫过程中脱硫溶剂降耗的方法及装置，适用于天然气净化单位天然气脱硫单元吸收塔部分的工艺。具体地说，本发明提供了对天然气中脱除有机及无机硫的旋流强化方法及装置。

背景技术

从地层中开采出来的天然气往往含有砂和混入的铁锈等固体杂质，以及水、水蒸气、硫化物和二氧化硫等有害物质。其中，硫化物分为无机和有机两种，无机的主要是硫化氢，硫化氢及其燃烧产物二氧化硫都具有强烈刺鼻气味，对眼黏膜和呼吸道有破坏作用。另一方面，天然气中的硫化氢又是制造硫、硫酸、化肥的重要原料，不应让它浪费掉。

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、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少，产生的二氧化碳仅为煤的40%左右，产生的二氧化硫也很少。天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较于煤炭、石油等能源具有使用安全、热值高、洁净等优势。

沈本贤等人发明的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，专利申请号：200910233505.1)，其对于硫含量高的天然气具有比较好的处理能力，且其具有化学性质稳定、起泡少、降解低、损耗少、反应速度快等优点，可在活化剂参与下脱除合成氨中的二氧化碳以及H₂S。另外，还可以作为杀虫剂、乳化剂、织物助剂的半成品、抗肿瘤药物盐酸氮芥的中间体、胺基甲酸酯涂料的催化剂、纤维助剂等，同时，也是油漆的一种促干剂。

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（专利号：ZL 200810201686.5）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，对于高含硫天然气的脱硫，与包括循环氢脱硫在内的现有技术存在明显的不同，因为该天然气的分子量比较大，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脱硫溶剂降耗。

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降低脱硫溶剂损耗的方法与装置。

发明内容

本发明提供了一种新颖的天然气脱除有机及无机硫过程中脱硫溶剂降耗方法与装置，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脱除有机及无机硫过程中脱硫溶剂降耗方法，该方法包括：

(a)在天然气脱除有机及无机硫过程中的天然气第一次吸收硫化氢过程与有机硫水解过程之间增加气-液微旋流分离，以脱除原料天然气中夹带的富胺液；以及

(b)在天然气脱除有机及无机硫过程中的有机硫水解过程，即，将有机硫转化为无机硫的过程之后的硫化氢吸收塔顶内部采用气-液微旋流分离，以脱除净化后天然气中夹带的胺液。

在一个优选的实施方式中，该方法还包括：将步骤（a）中得到的经气-液微旋流分离分离了富胺液并饱和了水蒸气的天然气由110℃加热至140℃。

在另一个优选的实施方式中，在步骤（a）中经过气-液旋流分离处理后，天然气中所携带的粒度在2μm或更大的胺液的去除率达到90%或更高，压降小于20mm H₂O柱。

在另一个优选的实施方式中，原料天然气中的气体流量为69718kg/h、液体流量为1150kg/h；经处理后最终得到的天然气中的H₂S含量低于6mg/Nm³，CO₂含量低于3mol%，以S计的硫化物含量低于200mg/Nm³。

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。

另一方面，本发明提供了一种天然气脱除有机及无机硫过程中脱硫溶剂降耗装置，该装置包括：

位于用于天然气脱除有机及无机硫过程的第一级主吸收塔与转化有机硫的水解反应器之间的气-液微旋流分离器，用以脱除天然气中夹带的富胺液；以及

内置于用于天然气脱除有机及无机硫过程中的有机硫水解过程，即，将有机硫转化为无机硫的过程之后的第二级主吸收塔中的气-液微旋流分离器，用以脱除净化后天然气中夹带的胺液。