一些天然气及油田伴生气含有一定量的硫化物(H2S、CS2、RSH、RSR)及CO2,在进行综合利用或作为商品气输出之前,必须将其进行处理,以达到国家管输标准并符合商品气的要求(商品天然气中硫化氢含量不高于每立方米20毫克)。超重力脱硫装置是目前世界上先进的脱硫装置,可广泛应用于油田伴生气脱硫,海上石油平台脱硫,炼油厂干气脱硫,循环加氢脱硫,克劳斯制硫磺尾气脱硫,天然气脱硫和以煤为原料制造化肥、甲醇等交换气脱硫。
采用超重力脱硫装置能够替代传统体积庞大的脱硫塔,具有体积小、质量轻、运转平稳、传质强度高、传质效率高等特点。且技术工艺简单,能耗低,副反应少。当气体中同时含二氧化碳与硫化氢时,可高选择性的脱除气体中的硫化氢,并保留二氧化碳。减少有害气体的排放,回收率达到99%,有效降低污染。日后每次维修时,更换填料所需费用比原塔节省20倍以上。
西南油气田超重力脱硫化氢装置设计方案
工艺参数: 工艺参数如表1。
脱硫方法的选择 湿法脱硫包括胺法脱硫和湿式氧化-还原法脱硫。胺法脱硫主要是烷基醇胺类,目前采用的有一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二甘醇胺(DGA)、二异丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等溶剂,配套克劳斯硫回收装置适用于大规模天然气、炼厂气硫磺的回收和处理。湿法脱硫的经济规模:硫磺处理量>10吨/天。
国内湿式氧化-还原法主要用于高碳低硫的合成气中硫化物的脱除,主要方法有ADA,PDS,DDS,栲胶法等,其原理是利用配有氧化还原催化剂的碱液吸收气体中的硫化氢,催化剂将溶液中的硫离子还原成单质硫析出,利用空气将溶液再生。国外湿式氧化-还原法主要以络合铁法为主。
湿式氧化还原法的的经济规模:硫磺处理量100公斤~10吨/天。络合铁氧化还原法硫磺处理的可以达到20吨/天。
流程示意图 含硫天然气经过分液罐分离液体后,由超重力机的气相进口进入超重力脱硫机,与脱硫液逆流接触,在超重力的作用下,将气体中的硫化氢脱除。脱硫后的天然气由超重力脱硫机的气相出口排出,进入天然气管网(或下一道工序)。吸收硫化氢的富脱硫液,进入液位控制罐后,再进入克劳斯制磺系统,再生后的贫液返回循环使用。
技术指标:脱硫后的天然气硫化氢含量≤15mg/Nm3 。
所需设备 超重力机的工艺尺寸 使用压力为2~4MPa,设计压力为7MPa;设备直径为1000mm;电机为45kW,转速为400~700rpm;超重力机材质为不锈钢;溶液循环量为0.5~2 Nm3/h。
配套主要设备 超重力机配套:冷却系统及润滑系统各一套。(ASME标准设计)
不同环境中的应用
油田伴生气超重力机脱硫化氢应用(氧化-还原法) 超重力技术用于油田伴生气脱硫化氢,技术简单,能耗低,对压力波动不敏感。适应于气量波动大,气相中硫化氢含量波动大,压力不稳的环境(见图1)。
设计处理气量为15000 Nm3/h的油田伴生气脱硫化氢工业应用,工作压力:0.3~0.5MPa;处理前气体H2S含量: 800~3000mg/Nm3;处理后气体H2S含量:≤10mg/Nm3。
甲醇厂变换气超重力机脱硫化氢应用(见图2) 超重力技术用于年产10万吨甲醇装置中变换气脱硫化氢的工业应用,该技术替代低温甲醇洗,工艺流程较简单,能耗低,含硫化氢的变换气与胺液在超重力机内反应后,净化气去脱碳工序,富胺液去解析塔,脱硫效果明显。
设计处理气体量为65000Nm3/h,工作压力:2.9 MPa;处理前气体H2S含量:900~1700mg/Nm3;处理后气体H2S含量:≤20mg/Nm3。
炼厂干气超重力机脱硫化氢应用(见图3) 超重力技术用于8000 Nm3/h炼厂干气脱硫化氢的工业应用,替代32米高的吸收塔,脱硫效果好,节省投资。
设计处理气量:8000Nm3/h,工作压力:10MPa,处理前气体H2S含量: 10,000~32,000mg/Nm3 ,处理后气体H2S含量:≤3mg/Nm3。
海上石油平台油田伴生气脱硫化氢项目的应用(见图4) 超重力机,具有不怕震动和倾斜,适用于海上石油平台等活动场所。介质:天然气组成:主要成分:C1,C2,C3,C4;CO2:12%;H2S:200mg/m3;工作压力为0.8 MPa;温度为50℃;设计处理气体量为7万Nm3/h;处理前气体H2S含量为200mg/m3;处理后气体H2S含量为≤20mg/Nm3。