[发明专利]一种采用自限温径向H2S直接氧化反应器的天然气脱硫工艺

摘要

本发明提供一种采用自限温径向H2S直接氧化反应器的天然气脱硫工艺，主要设备包括H2S直接氧化反应器、单质硫冷凝器和可串并联的二个或更多H2S氧化吸附脱硫塔；H2S直接氧化反应器为低压油料控温的自限温径向反应器，装填TiO2基硫磺回收催化剂，入口气H2S 1‑8%（体积），温度180‑200℃，催化剂均温床层可在200‑250℃范围内调节，均温床层温差自限定在15℃以内，油料常压、低正压或负压时的沸点或沸程，略低于催化剂床层所需控制的温度上限；脱硫塔内装填H2S催化氧化吸附脱硫剂，操作温度80℃以下。本工艺简单可靠，易于控制，加工量弹性大，对H2S含量高低适应性强，安全环保，运转成本低，适于小规模装置，脱硫天然气H2S≤20mg/Nm3，总S≤200 mg/Nm3。

主权项

一种采用自限温径向H2S直接氧化反应器的天然气脱硫工艺，主要设备沿天然气流向包括H2S在线监测、含O2气引入及混合、加热器、H2S直接氧化反应器、中温冷凝器、低温冷凝器以及可串并联的二个或更多H2S氧化吸附脱硫塔；其中，中温、低温冷凝器底部出口连接液硫槽，或者具有能排出液硫但不排出气体的液封出口；所述直接氧化反应器为低压油料控温的自限温径向反应器，装填TiO2基硫磺回收催化剂，将所含部分COS水解为H2S和CO2，利用含O2气引入的O2将H2S基本转化为单质硫，使出口气中H2S 100‑4000 mg/Nm3，SO2≤800 mg/Nm3且低于H2S浓度；催化剂床层除去反应气入口的升温段，其余为均温床层，均温床层的温度可根据反应要求，在200‑250℃范围内进行调节；所述均温床层内的温差自限定在15℃以内；天然气和含O2气进入第一加热器之前充分混匀；反应器入口气H2S浓度1‑8%（体积），温度180‑200℃；中温冷凝器控制出口气温度140‑160℃；低温冷凝器出口气温度10‑60℃；所述氧化吸附脱硫塔内装填的H2S催化氧化吸附脱硫剂，具有≥20%(质量)的硫容，和≤10 mg/Nm3的H2S脱除精度，将全部或接近于全部SO2与H2S反应转化为单质硫，并利用过程气中所含的O2，和/或进一步引入含O2气将其余H2S转化生成单质硫，沉积、吸附在吸附脱硫剂的颗粒表面和内孔中，出口气中H2S≤20mg/Nm3，总S≤200 mg/Nm3，操作温度80℃以下；所述低压油料控温的自限温径向反应器包括反应器主体、油气化移热系统，反应器主体和油气化移热系统不连通；反应器主体包括壳体、催化剂径向反应床层、天然气进出接口、催化剂装卸结构；油气化移热系统包括油气室、足够数量和换热面积的垂直换热套管，换热套管由内管和外管嵌套而成，外管向上开口于油气室底板，向下延伸到催化剂床层底部或之下位置并在下端封口，运转过程中油气室的油液面高于内管上端口；内管下端延伸至外管底部并开口，上端延伸至外管上端口之外；移热时油液淹没套管上端口，内管向下流油，外管向上流油气混合物；套管上端口具有能够保证内管只进油、流入油而基本不进气的结构，受本套管的外管或其它外管所排出油气混合物的影响较小或不受其影响；油气室的油气温度和压力通过设在油气室内顶部或反应器外的冷凝、冷却器控制。