CN101831333B - 一种油气田天然气脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于油气田开发中对高含硫化氢天然气及油井伴生气脱硫的油气田天然气脱硫方法，由多个串联的脱硫塔组成，通过气液和气汽两个传质区，强化了传质作用，提高了脱硫效率；通过分级串联处理的方式，减低了塔的高度，提高了传质效率和操作弹性。天然气从塔底部进入，经气体分布器分散于从顶部经雾化器雾化后穿过气汽传质区而聚结形成的液态脱硫液中，经过底部脱硫液水洗和气液传质后，与上面雾化后的脱硫汽逆流交互来强化传质作用，从而提高脱硫效率；未级脱硫塔内设置气液旋流分离器、拉法尔喷管和回流管，保证了气液的充分分离；底部脱硫液的液位高度通过塔内的浮子液位调节器来控制。与已有技术相比，该装置具有工艺简单、结构紧凑、可撬装、操作弹性大、脱硫效率高、无塔堵、易维护等优点。
Description
一、技术领域
本发明涉及油气田开发中对高含H2S天然气及油井伴生气的脱硫设备，具体的说是一种油气田天然气脱硫方法。
二、背景技术
目前油气田在开发中遇到许多天然气含H2S很高的区块。特别是油田高含H2S的油井伴生气。H2S的存在给安全生产和设备防护都造成很大的危害，是必须严格控制的环境污染源之一，因此对高含H2S的天然气必须经进行处理。目前，干法脱硫工艺对于高含硫天然气成本太高，常规湿法脱硫工艺用于吸收和解析的设备主要采用的是板式塔和填料塔，这些设备尺寸庞大、造价高、传质效率较低、易塔堵、操作弹性小，投资高。而开发一种天然气脱硫新方法，使其设备结构体积小、投资少、脱硫效率高、不易塔堵、适合天然气脱硫处理的脱硫设备，有利于解决高含H2S天然气的处理问题。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种油气田天然气脱硫方法，解决上述已有技术存在的脱硫装备老化、庞大、投资成本高，脱硫效率低的问题。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：
一种油气田天然气脱硫方法，其特征是将湿法脱硫塔设为多个脱硫塔串联方式连接一体，每个脱硫塔采用天然气低进高出方式，脱硫剂采用高进低出的方式，天然气与脱硫剂经气液传质和气汽传质区的强化脱硫，提高对天然气的脱硫效率，再经最后一个脱硫塔旋流器脱硫和脱脱硫液，提高天然气干度外输，具体方法为：
脱硫剂经泵提升后由脱硫塔上部进液口进入脱硫塔内，经雾化器雾化后向下喷洒，在脱硫塔底部聚结形成一定液位，并通过浮子液位调节器来控制。含硫天然气从脱硫塔底部进入脱硫塔内，经气体分布器分散到气液传质区，分散的高含硫化氢的天然气微气泡与从气汽传质区聚结而来的低浓度液相脱硫剂接触，经过水洗和气液传质后，初步脱硫的低含硫化氢天然气向上进入气汽传质区，与自上而下雾化的高浓度脱硫剂逆流接触后，到达气出口并进入下一级脱硫塔。在末级脱硫塔内设置气液旋流分离器，气液旋流分离器由多组小气液旋流分离器并联组成，上级脱硫塔出来的脱掉硫化氢的天然气经拉法尔喷管进入气液旋流分离器，气液旋流分离器下部气相空间通过回流管与拉法尔喷管连通，形成负压，保证旋流管内液滴顺利的沉降。分离出的液滴汇到下部液相空间，由排液口排出，液位由浮子液面调节器控制；分离出的净化天然气从上部气出口排出，进入天然气输气管线；经脱硫后的富含H2S的溶液经富液出口排出后用泵打入再生塔进行再生。脱硫塔串联级数根据天然气性质和脱硫指标需要确定。
一种油气田天然气脱硫装置，主要由多个脱硫塔组成。其特征在于，多个脱硫塔壳体设为立式圆筒型，之间串联连接，前几个脱硫塔具体结构相同，分别由设在壳体顶部出气口，设在上部周侧的进液口，设在上内部且与进液口相连的雾化器，设在壳体下部周侧的进气口，设在壳体下内中部的且与进气口相连的气体分布器和垂直设在壳体下部的且与底部出口相连的富液出口浮子液位调节器组成；壳体中部设为气汽传质区，下部设为气液传质区。最后的天然气脱硫塔由设在壳体上顶部的净化气出口，设在顶内部的捕雾器，垂直设在壳体中部的多旋流管组合式旋流器，设在壳体上部外周且与壳体内部旋流器进口相连的拉法尔喷管机构和垂直设在下部的且与底部富液出口相连的富液出口浮子液位调节器组成。第一个天然气脱硫塔的进气口与含硫化氢天然气管线相连，多个脱硫塔的出气口与多个脱硫塔进气口逐序串接，最后一个天然气脱硫塔的出气口与天然气外输管线相连。前几个脱硫塔的进液口并联于脱硫液来液管线上，多个天然气脱硫塔的富液出口并联于富液再生塔的进口。
浮子液位调节器采用浮子和连杆垂直带动阀芯开关的浮子液位调节器。
雾化器设为沐浴喷头式的雾化器，喷眼为毛细孔，喷口向下。
气体分布器喷管设为多环型或多根并排型，在喷管的上表面设有若干个直径小于1毫米的细孔。
拉法尔喷管机构由拉法尔喷管和回流管组成，回流管与拉法尔喷管喉腔和拉法尔喷管下部的脱硫塔壳体连接。
经国内外检索，尚未发现与本发明相同的天然气脱硫工艺，本发明提高了井口或边远地区含硫化氢天然气脱硫效率，降低了工程造价，方便了生产管理。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
1、该脱硫工艺结构简单、设计合理，不使用填料，避免了塔堵问题，自动化程度高，通过液位调节可有效的控制脱硫效果，操作维护方便。
2、采用分级串联形式，降低了塔高，强化了传质作用，提高了脱硫效果。整个装置可以布局在同一撬块上，结构紧凑，造价低、操作弹性大，现场安装方便快捷，生产运行和脱硫成本低。
3、脱硫塔底部的天然气进口设置气体分布器，脱硫塔上部的脱硫液进口设置雾化器，气液逆流接触分别经过气液传质和气汽传质两个传质区，提高了传质效果，脱硫效率高。
四、附图说明
图1-本发明的工艺流程图。
图中序号说明：1-壳体 2-进气口 3-气体分布器 4-进液口5-雾化器 6-浮子液位调节器 7-气液传质区 8-气汽传质区 9-出气口 10-富液出口 11-捕雾器 12-拉法尔喷管 13-回流管
五、实施例
为进一步公开本发明的技术方案，下面结合说明书附图，通过实施例作详细说明；
本发明由三级脱硫塔塔串联而成，脱硫塔由吸收塔壳体1、进气口2、气体分布器3、进液口4、雾化器5、浮子液位调节器6、气液传质区7、气汽传质区8、出气口9、富液出口10组成，末级脱硫塔不设进液口和雾化器，在气体入口前设置拉法尔喷管12、壳体上设置回流管13、内部设置气液旋流分离器11。脱硫塔为立式圆筒形，垂直地面安装。前级脱硫塔顶部设有一个气出口，上部周侧设有一个脱硫液进口，底部设有一个富液出口，下部周侧设有一个气进口。气进口与脱硫塔底部并浸没于液相脱硫液中的气体分布器相连；进液口与位于脱硫塔上部的雾化器相连；富液出口一端与塔内底部的浮子液位调节器相连，另一端通过管线并联于同一富液出口管线上；脱硫塔的进液口通过管线并联于同一供液管线上；首级脱硫塔气进口与天然气进口管线相连，中间级脱硫塔气进口与前一级气出口相连，末级气出口管线与天然气外输管线相连。末级脱硫塔不设进液口和雾化器，塔体上部设有一进气口，进气口一端与塔体内部设置的气液旋流分离器的上部环形封闭空间相连，另一端与拉法尔喷管相连；拉法尔喷管另一端与前一级的气出口管线相连；气液旋流器下部的气相空间与塔体中上部的回流管相连，回流管另一端与拉法尔喷管相连；下部富液出口一端与浮子液位调节器相连，一端并联在富液出口管线上。通过管线对各种设备的连接构成高效天然气脱硫工艺和脱硫装置。
脱硫剂经泵提升后由脱硫塔上部进液口4进入脱硫塔内，经雾化器5雾化后向下喷洒，在脱硫塔底部聚结形成一定液位，并通过浮子液位调节器6来控制。含硫天然气从脱硫塔底部进入脱硫塔内，经气体分布器2分散到气液传质区7，分散的高含硫化氢的天然气微气泡与从气汽传质区8聚结而来的低浓度液相脱硫剂接触，经过水洗和气液传质后，初步脱硫的低含硫化氢天然气向上进入气汽传质区8，与自上而下雾化的高浓度脱硫剂逆流接触后，到达气出口并进入下一级脱硫塔。在末级脱硫塔内设置气液旋流分离器11，气液旋流分离器由多组小气液旋流分离器并联组成，上级脱硫塔出来的脱掉硫化氢的天然气经拉法尔喷管12进入气液旋流分离器，气液旋流分离器下部气相空间通过回流管13与拉法尔喷管12联通，形成负压，保证旋流管内液滴顺利的沉降。分离出的液滴汇到下部液相空间，由排液口排出，液位由浮子液面调节器控制；分离出的净化天然气从上部气出口排出，进入天然气输气管线；经脱硫后的富含硫化氢的溶液经富液出口排出后用泵打入再生塔进行再生。脱硫塔串联级数根据天然气性质和脱硫指标需要确定。
Claims (6)
1.一种油气田天然气脱硫方法，其特征是将湿法脱硫塔设为多个脱硫塔串接方式连接一体，每个脱硫塔采用天然气低进高出方式，脱硫剂采用高进低出的方式，天然气与脱硫剂经气液传质和气汽传质区强化脱硫，提高对天然气的脱硫效率，再经最后一个脱硫塔旋流脱硫和脱脱硫液，提高天然气干度外输，具体方法为：脱硫剂经泵提升后由脱硫塔上部进液口进入脱硫塔内，经雾化器雾化后向下喷洒，在脱硫塔底部聚结形成一定液位，并通过浮子液位调节器来控制；含硫天然气从脱硫塔底部进入脱硫塔内，经气体分布器分散到气液传质区，分散的高含硫化氢的天然气微气泡与从气汽传质区聚结而来的低浓度液相脱硫剂接触，经过水洗和气液传质后，初步脱硫的低含硫化氢天然气向上进入气汽传质区，与自上而下雾化的高浓度脱硫剂逆流接触后，到达气出口并进入下一级脱硫塔；在末级脱硫塔内设置气液旋流分离器，气液旋流分离器由多组小气液旋流分离器并联组成，上级脱硫塔出来的脱掉硫化氢的天然气经拉法尔喷管进入气液旋流分离器，气液旋流分离器下部气相空间通过回流管与拉法尔喷管连通，形成负压，保证旋流管内液滴顺利的沉降；分离出的液滴汇到下部液相空间，由排液口排出，液位由浮子液面调节器控制；分离出的净化天然气从上部气出口排出，进入天然气输气管线；经脱硫后的富含H2S的溶液经富液出口排出后用泵打入再生塔进行再生；脱硫塔串联级数根据天然气性质和脱硫指标需要确定。
2.根据权利要求1所述的一种油气田天然气脱硫方法，其特征在于，多个脱硫塔壳体设为立式圆筒型，之间串联连接，前几个脱硫塔具体结构相同，分别由设在壳体顶部出气口，设在上部周侧的进液口，设在上内部且与进液口相连的雾化器，设在壳体下部周侧的进气口，设在壳体下内中部的且与进气口相连的气体分布器和垂直设在壳体下部的且与底部出口相连的富液出口浮子液位调节器组成；壳体中部设为气汽传质区，下部设为气液传质区；最后的天然气脱硫塔由设在壳体上顶部的净化气出口，设在顶内部的捕雾器，垂直设在壳体中部的多旋流管组合式旋流器，设在壳体上部外周且与壳体内部旋流器进口相连的拉法尔喷管机构和垂直设在下部的且与底部富液出口相连的富液出口浮子液位调节器组成；第一个天然气脱硫塔的进气口与含硫化氢天然气管线相连，多个脱硫塔的出气口与多个脱硫塔进气口逐序串接，最后一个天然气脱硫塔的出气口与天然气外输管线相连；前几个脱硫塔的进液口并联于脱硫液来液管线上，多个天然气脱硫塔的富液出口并联于富液再生塔的进口。
3.根据权利要求1或2所述的一种油气田天然气脱硫方法，其特征在于浮子液位调节器采用浮子和连杆垂直带动阀芯开关的浮子液位调节器。
4.根据权利要求1或2所述的一种油气田天然气脱硫方法，其特征在于雾化器设为沐浴喷头式的雾化器，喷眼为毛细孔，喷口向下。
5.根据权利要求1或2所述的一种油气田天然气脱硫方法，其特征在于气体分布器喷管设为多环型或多根并排型，在喷管的上表面设有若干个直径小于1毫米的细孔。
6.根据权利要求1或2所述的一种油气田天然气脱硫方法，其特征在于拉法尔喷管机构由拉法尔喷管和回流管组成，回流管与拉法尔喷管喉腔和拉法尔喷管下部的脱硫塔壳体连接。
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