一些天然氣及油田伴生氣含有一定量的硫化物(H2S、CS2、RSH、RSR)及CO2,在進行綜合利用或作為商品氣輸出之前,必須將其進行處理,以達到國家管輸標準并符合商品氣的要求(商品天然氣中硫化氫含量不高于每立方米20毫克)。超重力脫硫裝置是目前世界上先進的脫硫裝置,可廣泛應用于油田伴生氣脫硫,海上石油平臺脫硫,煉油廠干氣脫硫,循環加氫脫硫,克勞斯制硫磺尾氣脫硫,天然氣脫硫和以煤為原料制造化肥、甲醇等交換氣脫硫。
采用超重力脫硫裝置能夠替代傳統體積龐大的脫硫塔,具有體積小、質量輕、運轉平穩、傳質強度高、傳質效率高等特點。且技術工藝簡單,能耗低,副反應少。當氣體中同時含二氧化碳與硫化氫時,可高選擇性的脫除氣體中的硫化氫,并保留二氧化碳。減少有害氣體的排放,回收率達到99%,有效降低污染。日后每次維修時,更換填料所需費用比原塔節省20倍以上。
西南油氣田超重力脫硫化氫裝置設計方案
脫硫方法的選擇 濕法脫硫包括胺法脫硫和濕式氧化-還原法脫硫。胺法脫硫主要是烷基醇胺類,目前采用的有一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二甘醇胺(DGA)、二異丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等溶劑,配套克勞斯硫回收裝置適用于大規模天然氣、煉廠氣硫磺的回收和處理。濕法脫硫的經濟規模:硫磺處理量>10噸/天。
國內濕式氧化-還原法主要用于高碳低硫的合成氣中硫化物的脫除,主要方法有ADA,PDS,DDS,栲膠法等,其原理是利用配有氧化還原催化劑的堿液吸收氣體中的硫化氫,催化劑將溶液中的硫離子還原成單質硫析出,利用空氣將溶液再生。國外濕式氧化-還原法主要以絡合鐵法為主。
濕式氧化還原法的的經濟規模:硫磺處理量100公斤~10噸/天。絡合鐵氧化還原法硫磺處理的可以達到20噸/天。
流程示意圖 含硫天然氣經過分液罐分離液體后,由超重力機的氣相進口進入超重力脫硫機,與脫硫液逆流接觸,在超重力的作用下,將氣體中的硫化氫脫除。脫硫后的天然氣由超重力脫硫機的氣相出口排出,進入天然氣管網(或下一道工序)。吸收硫化氫的富脫硫液,進入液位控制罐后,再進入克勞斯制磺系統,再生后的貧液返回循環使用。
技術指標:脫硫后的天然氣硫化氫含量≤15mg/Nm3 。
所需設備 超重力機的工藝尺寸 使用壓力為2~4MPa,設計壓力為7MPa;設備直徑為1000mm;電機為45kW,轉速為400~700rpm;超重力機材質為不銹鋼;溶液循環量為0.5~2 Nm3/h。
配套主要設備 超重力機配套:冷卻系統及潤滑系統各一套。(ASME標準設計)
不同環境中的應用
油田伴生氣超重力機脫硫化氫應用(氧化-還原法) 超重力技術用于油田伴生氣脫硫化氫,技術簡單,能耗低,對壓力波動不敏感。適應于氣量波動大,氣相中硫化氫含量波動大,壓力不穩的環境(見圖1)。
設計處理氣量為15000 Nm3/h的油田伴生氣脫硫化氫工業應用,工作壓力:0.3~0.5MPa;處理前氣體H2S含量: 800~3000mg/Nm3;處理后氣體H2S含量:≤10mg/Nm3。
甲醇廠變換氣超重力機脫硫化氫應用(見圖2) 超重力技術用于年產10萬噸甲醇裝置中變換氣脫硫化氫的工業應用,該技術替代低溫甲醇洗,工藝流程較簡單,能耗低,含硫化氫的變換氣與胺液在超重力機內反應后,凈化氣去脫碳工序,富胺液去解析塔,脫硫效果明顯。
設計處理氣體量為65000Nm3/h,工作壓力:2.9 MPa;處理前氣體H2S含量:900~1700mg/Nm3;處理后氣體H2S含量:≤20mg/Nm3。
煉廠干氣超重力機脫硫化氫應用(見圖3) 超重力技術用于8000 Nm3/h煉廠干氣脫硫化氫的工業應用,替代32米高的吸收塔,脫硫效果好,節省投資。
設計處理氣量:8000Nm3/h,工作壓力:10MPa,處理前氣體H2S含量: 10,000~32,000mg/Nm3 ,處理后氣體H2S含量:≤3mg/Nm3。
海上石油平臺油田伴生氣脫硫化氫項目的應用(見圖4) 超重力機,具有不怕震動和傾斜,適用于海上石油平臺等活動場所。介質:天然氣組成:主要成分:C1,C2,C3,C4;CO2:12%;H2S:200mg/m3;工作壓力為0.8 MPa;溫度為50℃;設計處理氣體量為7萬Nm3/h;處理前氣體H2S含量為200mg/m3;處理后氣體H2S含量為≤20mg/Nm3。