[发明专利]一种天然气的脱硫方法及其脱硫装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种脱硫方法及其脱硫装置，尤其涉及一种天然气的脱硫方法及其脱硫装置，本发明适用于各种类型的天然气中H₂S处理，包括气井天然气、油田伴生气、海上采油平台伴生气等。

背景技术：

由地层、海底油田采出的天然气通常除含有水蒸气外，往往还含有一些酸性气体，这些酸性气体一般是硫化氢、二氧化碳、硫醇、硫醚等气相杂质，其中硫化氢是酸性天然气中毒性最大的酸性组分。天然气中硫化氢含量随地域变化而变。我国主要天然气田如四川、渤海湾、鄂尔多斯、塔里木和准葛尔等地的天然气均属于高含硫天然气。GB17820-2012《天然气》强制性国家标准规定，二类商品天然气中H₂S含量必须≤20mg/m³。一类商品天然气中H₂S含量必须≤6mg/m³，因此对天然气必须进行处理。

另外，海上采油平台开采过程中伴有大量天然气，天然气中含有硫化氢，由于一部分采油平台将天然气作为发电系统的燃料，若不处理会对发电设备、开采设备以及输气管道造成直接伤害。由于海上采油平台特殊的孤立环境、平台承重和层高的要求，对脱硫工艺和设备的安全性、稳定性、可操作性都提出较高的要求。传统干法和湿法硫化氢处理工艺设备庞大，投资造价高，不适宜海上采油平台的使用。

天然气具有硫化氢含量低，出口压力大的特点。目前，干法脱硫对高含硫天然气处理的成本太高，常规湿法工艺的主要反应设备是板式塔、填料塔和喷淋塔，这些设备尺寸庞大、造价高、传质阻力大、传质效率低、投资高，已经不能适应现在行业要求。开发体积小、投资少、脱硫效率高的天然气脱硫处理方法有利于解决含硫天然气的处理。

发明目的：

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种工艺结构简单、操作简单、设备体积小、占地面积少、造价低、安装简单、气体处理范围大、生产运行和脱硫成本低，一次性处理硫化氢效果好，脱除率达99.99%、传质效率高、H₂S脱除效率高、安全性能高、没有三废产生、操作状态稳定，运行可靠，装置不发生堵塞，可长周期运行的一种天然气的脱硫方法及其脱硫装置。

本发明的目的可以通过如下措施来达到：一种天然气的脱硫方法，其特征在于在重力场下，使用新型螯合铁液相氧化法对天然气中H₂S进行处理的方法，包括如下步骤：

                                                     、沉降槽内的脱硫剂经滤液泵输送至吸收超重力反应器中；

     、待处理的天然气经分离器分离杂质后进入吸收超重力反应器，与脱硫剂在转子填料表面接触，天然气中的H₂S转变为单质硫，脱硫剂中的Fe³⁺变为Fe²⁺；

     、脱除H₂S的天然气经反应器内置过滤器进入输气管道，带硫磺的脱硫剂在天然气自身压力作用下进入再生超重力反应器与从空气进口进入的空气在转子填料表面接触，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，实现脱硫剂再生；

     、含硫磺的再生脱硫剂经再生液泵返回至沉降槽，硫磺沉降到槽底形成硫浆，硫浆经过硫浆泵进入真空过滤机形成硫饼，过滤所得滤液在滤液罐中缓存，然后通过滤液泵输送至吸收超重力反应器循环使用。     

为了进一步实现本发明的目的，所述的脱硫剂为含有螯合铁离子的脱硫剂，其含有以下组分：螯合铁催化剂、螯合剂、表面活性剂、螯合剂保护剂、杀菌剂、碱液、水，脱硫剂中螯合铁催化剂浓度范围：350~10000ppm；螯合剂浓度范围：400~15000ppm；表面活性剂浓度范围：1~1000ppm；杀菌剂浓度范围：1~1000ppm；螯合剂保护剂浓度范围：10~100000ppm；碱浓度范围：0.1~1mol/L；螯合剂/螯合铁催化剂的体积比为1：1~5：1；溶液pH在8~10。

为了进一步实现本发明的目的，所述的螯合铁催化剂是螯合铁、醇及水的混合物，醇/螯合铁的摩尔比为0.1~5，溶液中铁的含量为350~10000ppm。