CN103421564B - 一种天然气脱液脱硫装置及其脱硫工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天然气脱液脱硫装置及其脱硫工艺，属于化工技术领域。所述天然气脱液脱硫装置包括天然气输送管路、气液分离罐和脱硫设备，本发明通过在气液分离罐底部设置集液板和倒置U型管，将气液分离罐中分离出的液体通过倒置U型管缓慢滴入集液板下方的下部空腔内，然后通过将脱硫后的天然气返回至气液分离罐下方的下部空腔内，通过大流量的天然气将液体雾化并随脱硫后的天然气返回天然气主管道内。通过本发明所述的脱硫装置进行天然气脱硫处理时，具有脱硫装置成本低廉、脱硫工艺环保并且节约资源的优点。

Description

一种天然气脱液脱硫装置及其脱硫工艺

技术领域

本发明涉及一种天然气脱液脱硫装置及其脱硫工艺，属于化工技术领域。

背景技术

天然气中含有硫化氢、硫醇类物质、重烃气、饱和水以及其它杂质，天然气中的硫化氢遇水形成弱酸，弱酸的存在会造成钢制等设备和管路的腐蚀。另外，如果将含有硫化氢的天然气作为民用燃料使用时，天然气燃烧后产生的排放废气中会含有硫化物，而硫化物也会污染环境，危害人的健康。因此，对开采出的天然气首先需将其中的硫化氢脱除，以满足工厂生产和民用商品气的使用要求。

目前，国内天然气采用的脱硫方法主要有湿法工艺和干法工艺，湿法脱硫是指通过气-液接触，将天然气中的硫化氢转移至液相，天然气得到净化，而后对脱硫液进行再生循环使用。干法脱硫是指将原料气以一定空速通过装有固体脱硫剂的固定床，经过气-固接触交换，将气相中的硫化氢吸附到脱硫剂上，从而达到净化原料气的目的。

现有技术中，尤其对于天然气的干法脱硫，首先需要对天然气进行气液分离，除去天然气中的液固杂质后，再对天然气进行脱硫处理。这是因为在对天然气进行脱硫时，天然气中含有的液固杂质会覆盖在脱硫剂表面，从而降低脱硫剂的脱硫效果。中国专利文献CN101037630B公开了一种油气田天然气超重力脱硫方法，具体为气井天然气经分离器处理后，天然气进入超重力脱硫机，与从贫液罐泵入超重力脱硫机内的脱硫剂逆流接触，脱除天然气中的硫化氢，分离出的天然气进入输气管线，脱除硫化氢的溶液经后续处理，使脱硫剂再生，同时制备出单质硫。

上述技术中，采用超重力脱硫机设备，对天然气进行脱除硫化氢处理，并且还对脱除硫化氢的溶液进行了脱硫剂再生和单质硫的回收，具有工艺简单、生产运行和脱硫成本低的优点。但是上述技术中，对气井天然气进行分离处理时，由于进行气液分离的气井天然气是直接从气井采出的，具有很大的压力，进入气液分离器内时，造成气液分离器中也具有很高的压力，当气井天然气经过气液分离器处理后，分离出的气体很容易在压力的作用下随分离出的液体一起排出，这样造成了气液分离不完全，并且会造成后续脱硫处理的天然气的量减少，造成了资源浪费。另外，油田气田的处理站基本都设置在野外，对于采出的天然气脱硫也是在野外进行的，为了保证天气严寒时，对天然气进行气液分离后得到的废液不冻结，通常需要对气液分离后废液废气储罐设置保温层，这样也会造成了废液处理装置的成本大幅增加。

现有技术中，针对气液分离过程中气液分离不完全的问题已经进行了广泛研究。中国专利文献CN201783230U公开了一种气液分离装置，包括一分离管道，布置成基本垂直于地面，该分离管道包含一气液分界点、从气液分界点向上的气体通道和向下的液体通道；以横置的S型管道、该S型管道的一端连接该液体通道，且在该一端与S型管道的顶端之间聚集液体，以形成一液封端，该S型管道的另一端引出从该液封段溢出的液体。上述气液分离装置通过简单的结构，对含液气体进行气液分离，可以弥补现有气液分离设备排出气中气液分离不彻底的问题。另外，日本专利文献P2003-126631A也公开了一种气液分离器，所述气液分离有上部容器和下部容器组成，上部容器与下部容器连通，下部容器的侧壁设置有液体排出口，或者下部容器还可以设置成一横置的S型管道，所述S型管道的一端与上部容器连通，S型管道的另一端作为液体排出口。所述气液分离器也是在下部容器中形成液封，对含液气体进行气液分离时，可以避免现有气液分离设备排出气中气液分离不彻底的问题。

上述技术中，所述的气液分离器均是通过设置简单的液封来解决气液分离不彻底的问题，但是，应用上述技术进行气液分离时，并没有解决天气严寒时需要对天然气气液分离后的废液储罐设置保温层的问题，这样也造成了废液处理装置的成本大幅增加。另外，当对采出的天然气采用上述技术进行气液分离时，由于采出的天然气中同时还含有一些固体杂质，而固体杂质的存在容易造成液体排出时管路堵塞，而管路堵塞后，液体不能及时排出，容易造成安全事故。

发明内容

本发明所解决的技术问题是现有技术中对天然气进行脱硫前的气液分离时，需要对气液分离后的废液储罐设置保温层，造成了成本大幅增加，另外经气液分离后的液体中含有固体杂质，如果直接对液体进行排出，还会造成液体排出管路堵塞，容易造成安全事故，进而提供一种不用给废液储罐设置保温层而自动保持废液储罐中废液不冻结，并且能有效处理气液分离后的废液中固体杂质的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种天然气脱液脱硫装置，包括气液分离罐，在所述气液分离罐内设置有气液分离器，所述气液分离器将所述气液分离罐的内部空间分为集气室和集液室，所述集气室位于所述气液分离器的上部，所述集液室位于所述气液分离器的下部；

在所述气液分离罐上设置有第一天然气进口，所述第一天然气进口与所述气液分离器连通；在所述气液分离罐的顶部设置有第一天然气出口，在所述气液分离罐的底部设置有液体出口；

还包括脱硫设备，所述脱硫设备的气体进口与所述第一天然气出口相连接；

在所述集液室内设置有集液板，所述集液板将所述集液室分为上部集液腔和下部排液腔；

在所述集液腔内设置有倒置U型管，所述倒置U型管的一端置于集液板的上方，且位于集液腔内液面的下方，另一端贯穿所述集液板延伸至所述排液腔内；

所述倒置U型管顶端还设置有与U型管内部连通的垂直管线，所述垂直管线的顶端位于所述集液腔内液面的上方；

在所述气液分离罐的侧壁上设置有与所述排液腔连通的脱硫天然气进口，所述脱硫天然气进口与所述脱硫设备的气体出口相连接。

所述气液分离器为旋流子气液分离器。

还设置有聚结罐，所述气液分离罐的第一天然气出口与聚结罐侧壁上设置的第二天然气进口相连接，所述第二天然气进口与所述聚结罐内设置的聚结内芯相连通；在所述聚结罐侧壁或顶部设置有第二天然气出口，所述第二天然气出口与所述脱硫设备的气体进口相连接；所述聚结罐底部设置液体出口。

在所述聚结罐内部，位于所述聚结罐的下部设置有集液板，所述集液板将所述聚结罐下部的集液空间分成上部集液腔和下部排液腔；在所述集液腔内设置有倒置U型管，所述倒置U型管的一端置于集液板的上方，且位于集液腔内液面的下方，另一端贯穿所述集液板延伸至所述排液腔内；所述倒置U型管顶端还设置有与U型管内部连通的垂直管线，所述垂直管线的顶端位于所述集液腔内液面的上方。

所述倒置U型管的管内径为1~6mm，优选为1.5~3mm。

所述倒置U型管延伸至所述排液腔内的一端设置有疏水器。

所述倒置U型管顶端还设置有与U型管内部连通的垂直管线，所述垂直管线的顶端位于所述集液腔内液面的上方。

所述集液板倾斜设置，倾斜角度a为10~15°。

所述集液板上方还设置有排渣口，用于集液板上固体杂质的人工去除。

所述气液分离罐和聚结罐下部还设置有用于连通所述集液腔和所述排液腔的连通管路，在所述连通管路上设置有用于控制所述连通管路启闭的阀门。

在所述聚结罐和所述脱硫设备之间还设置有至少一个缓冲罐，所述聚结罐的天然气出口与缓冲罐上设置的天然气进口相连接，所述缓冲罐的天然气出口与所述脱硫设备相连接。

此外，在所述气液分离罐和聚结罐的集液腔内还可以设置有液位计，在所述气液分离罐内的所述集气室内的上部还可以设置有捕沫器。

本发明提供一种所述天然气脱液脱硫装置的天然气脱硫工艺，包括如下步骤：

（1）对待处理天然气进行气液分离，得到脱液天然气和液体，所述液体下落至所述集液腔内形成液封；

（2）经步骤(1)处理后得到的脱液天然气经脱硫处理，得到脱液脱硫天然气；

（3）经步骤(1)处理后得到的液体在压力作用下经设置在所述集液腔内部的倒置U型管被压出；

（4）所述脱液脱硫天然气携带经倒置U型管压出的液体排出。

对所述步骤(1)中得到的脱液天然气进行脱硫处理前，还对其进行聚结分离处理。

所述聚结分离处理后得到的液体在液压作用下经设置在聚结罐内的倒置U型管被压出。

所述步骤(3)中，液体在液压作用下经倒置U型管被压出的流速为3~100g/min。

所述步骤(3)中，液体在液压作用下经倒置U型管被压出的流速为8~30g/min。

所述经聚结分离处理后的脱液天然气经至少一次缓冲处理后再进行脱硫处理。

本发明技术方案相比现有技术具有如下优点：

（1）本发明所述天然气脱液脱硫装置中，通过在气液分离罐和聚结罐内设置集液板，将集液板所在空间分为上部集液腔和下部排液腔，天然气经气液分离或聚结分离后的液体下落至集液板上，集液板上设置倒置U型管，在所述倒置U型管顶端设置与倒置U型管内部连通的垂直管线，所述垂直管线的顶端位于所述集液腔内液面的上方，这样液体在集液腔内聚集，当集液腔内液体的高度低于倒置U型管顶端高度时，液体不会被排出，起到液封作用，阻止经气液分离或聚结分离后的天然气随分离出的液体排出，提高气液分离效果；当集液板上液体的高度高于倒置U型管顶端高度时，所述液体在压力作用下通过倒置U型管进入集液板下方的排液腔，实现液体的自动排出；而液体在集液板上聚集的过程中，液体中含有的固体杂质可以在集液板上随着重力作用沉淀在集液板上，实现固液分离，避免了固体杂质进入U型管从而造成U型管堵塞；最后脱硫后的天然气进入气液分离罐内的排液腔，携带经倒置U型管压入排液腔内的液体从气液分离罐中排出。由于脱硫后的天然气具有一定的温度，通常大于≥30℃，从而可以保证进入排液腔内的液体在寒冷的条件下也不会冻结。本发明所述天然气脱液脱硫装置充分利用了天然气自身的热量，达到了不用加保温层即可实现液体不冻结，并可自动排出的目的，避免了经常需要人为对气液分离罐中的液体进行排放的问题，具有成本低、系统运行稳定的优点。

（2）本发明所述天然气脱液脱硫装置中，还可以在所述气液分离罐与所述脱硫设备之间设置聚结罐，气液分离罐先与聚结罐连接，再与脱硫设备连接，这样可以进一步有效脱除天然气中含有的液态物质，提高天然气的气液分离效果。而在聚结罐与脱硫设备之间还可以再设置至少一个缓冲罐，经气液分离后的天然气经缓冲罐缓冲处理后，再进入脱硫设备内进行脱硫处理。

（3）本发明所述天然气脱液脱硫装置中，在聚结罐内聚结内芯的下部空间也设置集液板，并且在集液板上设置倒置U型管以及与倒置U型管连通的垂直管线，这样聚结罐内也具有与气液分离罐同样的自动排液的功能，避免了经常需要人为对气液分离罐中的液体进行排放的问题。

（3）本发明所述天然气脱液脱硫装置中，进一步限定倒置U型管的管内径为1~6mm，优选为1.5~3mm，由于管径较小，可以保证通过倒置U型管进入排液腔的液体的流速很低，使得脱液脱硫后的高流速的天然气进入气液分离罐的排液腔内时，可以将流速很低的液体雾化，雾化后的液体混合在天然气中随天然气带出气液分离罐，并返回天然气主管道。由于进入排液腔内的液体流速很低，单位时间内排液腔内液体的量很少，所以单位时间内通过排液腔后的天然气，其内含有的被雾化的液体的量很少，不会对脱液脱硫天然气的品质造成影响。本发明所述天然气脱液脱硫装置可以实现液体在气液分离罐内的自动排液和处理，避免了经常需要人为对气液分离罐中的液体进行排放的问题。

（4）本发明所述天然气脱硫方法中，通过将脱硫处理后的天然气返回气液分离罐，携带气液分离罐中分离出的液体排出气液分离罐，利用天然气自身的热量，达到了气液分离过程中不用加保温装置即可实现气液分离罐中的液体不冻结，并可自动排出的目的，具有成本低、系统运行稳定的优点。

（5）本发明所述天然气脱液方法中，通过控制倒置U型管的管内径为1~6mm，优选为1.5~3mm，可以使通过倒置U型管进入排液腔的液体的流速很低，一般为3~100g/min，优选为8~30g/min，而管道中天然气的流速达6480m³/hr，这样可以保证脱液脱硫后的高流速的天然气进入气液分离罐的排液腔内将流速很低的液体雾化，雾化后的液体混合在脱液脱硫天然气中随天然气带出气液分离罐，并返回天然气主管道。由于进入排液腔内的液体流速很低，单位时间内排液腔内液体的量很少，所以单位时间内通过排液腔后的天然气，其内含有的被雾化的液体的量很少，不会对脱液脱硫天然气的品质造成影响。本发明所述天然气脱液脱硫装置可以实现液体在气液分离罐内的自动排液和处理，避免了经常需要人为对气液分离罐中的液体进行排放的问题。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被理解，本发明将结合以下附图和具体实施方式对本发明的内容进行进一步的说明；

图1为实施例1中所述天然气脱液脱硫装置的连接结构图；

图2为实施例2中连接有聚结罐的的天然气脱液脱硫装置的连接结构图；

图3为实施例3中聚结罐内设置有倒置U型管的天然气脱液脱硫装置的连接结构图

图4为实施例4中所述气液分离罐内集液板倾斜放置的天然气脱液脱硫装置的连接结构图；

图5为实施例5中所述聚结罐内集液板倾斜设置的天然气脱液脱硫装置的连接结构图；

图6为实施例6所述连接有一个缓冲罐的天然气脱液脱硫装置的连接结构图；

图7实施例7所述连接有两个缓冲罐的天然气脱液脱硫装置的连接结构图；

其中，附图标记为：

1.气液分离罐；2.气液分离器；3.倒置U型管；4.集液板；5.捕沫器；6.第一天然气进口；7.第一天然气出口；8.管路；9.管路；10.脱硫天然气进口；11.连通管路；12.液位计；13.安全阀；14.压力计；15.疏水器；16.垂直管线；17.管路；18.聚结罐；19.第二天然气进口；20.聚结内芯；21.第二天然气出口；22.管路；23.缓冲罐；24管路；25.缓冲罐；26管路。

具体实施方式

实施例1

天然气脱液脱硫装置，包括气液分离罐1，在所述气液分离罐1内设置有气液分离器2，所述气液分离器2选择旋风分离器，所述旋风分离器将所述气液分离罐1的内部空间分为集气室和集液室，所述集气室位于所述旋风分离器的上部，所述集液室位于所述旋风分离器的下部；在所述气液分离罐1中部设置有第一天然气进口6，所述第一天然气进口6与所述旋风分离器连通；在所述气液分离罐1的顶部设置有第一天然气出口7，在所述气液分离罐1的底部设置有液体出口；所述天然气脱液脱硫装置还包括脱硫塔，所述脱硫塔的气体进口通过管路8与所述第一天然气出口7相连接；在所述集液室内设置有集液板4，所述集液板4将所述集液室分为上部集液腔和下部排液腔；在所述集液腔内设置有内径为15mm的倒置U型管3，所述倒置U型管3的一端置于集液板4的上方，且位于集液腔内液面的下方，另一端贯穿所述集液板4延伸至所述排液腔内；所述倒置U型管3顶端还设置有与U型管内部连通的垂直管线16，所述垂直管线16的内径为15mm，所述垂直管线16的顶端位于所述集液腔内液面的上方，在所述气液分离罐1的侧壁上设置有与所述排液腔连通的脱硫天然气进口10，所述脱硫天然气进口10通过管路9与所述脱硫塔的气体出口相连接。

在本实施例中，所述天然气脱液脱硫装置在使用时，天然气通过气液分离罐中部的气体进口进入气液分离器中，经气液分离后，天然气向上进入集气室，由气液分离罐顶部的气体出口排出，进入脱硫塔进行脱硫处理；液体进入集液腔，聚集在集液腔内设置的集液板上，当集液板上聚集的液体液面高于倒置U型管顶部时，所述液体在压力作用下通过倒置U型管以300g/min的流速进入集液板下方的排液腔；经脱硫塔脱硫处理后的天然气返回气液分离罐下方的排液腔内，将排液腔内的液体雾化后，携带排液腔内的雾化后的液体从气液分离罐底部的液体出口排出，通过管路26进入天然气主管道。

实施例2

本实施例所述天然气脱液脱硫装置，在实施例1的基础上，选择旋流子气液分离器作为本实施例中的气液分离器，在旋流子气液分离器与脱硫塔之间还设置有聚结罐18，所述气液分离罐1的第一天然气出口7通过管路17与聚结罐18侧壁上设置的天然气进口19相连接，所述天然气进口19与所述聚结罐18内设置的聚结内芯20相连通；在所述聚结罐18侧壁设置有天然气出口21，所述天然气出口21与所述脱硫设备的气体进口相连接；所述聚结罐18底部设置液体出口。

在本实施例中，所述天然气脱液脱硫装置在使用时，经旋流子气液分离器分离后的天然气，先进入聚结罐，在聚结罐内经聚结分离处理后，天然气经聚结罐侧壁设置的天然气出口进入脱硫塔进行脱硫处理，液体通过聚结罐底部的液体出口排出至气液分离罐底部的排出管线，然后经脱硫处理后的天然气雾化后一起携带进入天然气主管道。

实施例3

本实施例所述天然气脱液脱硫装置，在实施例2的基础上，在所述聚结罐18下部设置集液板4，所述集液板4将所述聚结罐18下部分成上部集液腔和下部排液腔；在所述集液腔内设置有内径为6mm的倒置U型管3，所述倒置U型管3的一端置于集液板4的上方，且位于集液腔内液面的下方，另一端贯穿所述集液板4延伸至所述排液腔内；所述倒置U型管3顶端的中部还设置有与U型管内部连通的垂直管线16，所述垂直管线16的内径为6mm，所述垂直管线16的顶端位于所述集液腔内液面的上方。

在本实施例中，所述天然气脱液脱硫装置在使用时，天然气在聚结罐内进行聚结分离后，液体进入集液腔，聚集在集液腔内设置的集液板上，当集液板上聚集的液体液面高于倒置U型管顶部时，所述液体在压力作用下通过内径为6mm的倒置U型管以100g/min的流速进入集液板下方的排液腔，实现与气液分离罐相同的自动排液功能。

实施例4

本实施例所述天然气脱液脱硫装置，在实施例3的基础上，在所述气液分离罐1内的集气室上部设置有捕沫器5；所述气液分离罐内的集液板4倾斜设置，倾斜角度a为10°，所述集液板4上方设置有排渣口，用于集液板上固体杂质的人工去除；所述气液分离罐内的倒置U型管3的管内径为1mm；所述倒置U型管3顶端还设置有与U型管内部连通的垂直管线16，所述垂直管线16的内径为1mm，所述垂直管线16的顶端位于所述集液腔内液面的上方，所述气液分离罐1下部设置有用于连通所述集液腔和所述排液腔的连通管路11，在所述连通管路11上设置有用于控制所述连通管路11启闭的阀门；所述气液分离罐1顶部还设置有用于保证罐内压力稳定的安全阀13，以及用于测定气液分离罐1内压力的压力计14；所述倒置U型管3延伸至所述排液腔内的一端设置有疏水器15；所述气液分离罐1内的集液腔内设置有液位计12。

在本实施例中，所述天然气脱液脱硫装置在使用时，天然气经气液分离罐进行气液分离后，气体进入气液分离罐上部的集气室，经过集气室中设置的捕沫器进一步除去气体中夹带的液体泡沫后进入聚结罐进行进一步聚结分离；液体进入气液分离罐内的集液腔，气液分离罐初启动时，集液板上的液体没有达到液封状态时，倒置U型管上设置的疏水器可以防止气体通过连通的倒置U型管进入集液板下方的排液腔内，集液板上的液体高于倒置U型管顶端时，液体在压力作用下经内径为1mm的U型管以3g/min的流速压入集液板下部的排液腔内，实现了气液分离罐的自动排液功能；液体在气液分离罐内倾斜的集液板上聚集时，液体中含有的固体杂质随着重力作用聚集在倾斜集液板的较低处，然后通过设置在集液板上方的排渣口可以方便地将固体杂质排出；液体在气液分离罐内的集液板上聚集时，还可以通过气液分离罐侧壁上设置的液位计观察集液腔内液面的高低，当液位计的读数超过设定值时，表明集液腔内的液面超过设定值，此时，可以打开连通管路上的阀门，使集液腔内的液体通过连通管路进入排液室中；另外还可以通过设置在所述气液分离罐顶部的压力计测定气液分离罐内压力，当气液分离罐内的压力高于设定值时，可以打开安全阀，释放一定压力，以保证的气液分离内压力稳定。

实施例5

本实施例所述天然气脱液脱硫装置，在实施例4的基础上，将所述聚结罐18内的集液板4倾斜设置，倾斜角度a为10°；所述聚结罐18内的集液板4上方设置有排渣口，用于集液板上固体杂质的人工去除；所述聚结罐18内的倒置U型管3的管内径为3mm，与所述倒置U型管3连通的垂直管线16的内径为3mm，所述聚结罐内的所述倒置U型管3延伸至所述排液腔内的一端设置有疏水器15；所述聚结罐18下部设置有用于连通所述聚结罐内的集液腔和排液腔的连通管路11，在所述连通管路11上设置有用于控制所述连通管路11启闭的阀门；所述聚结罐18内的集液腔内设置有液位计12。

在本实施例中，所述天然气脱液脱硫装置在使用时，经气液分离罐分离后的天然气进聚结罐，经聚结分离后，液体进入聚结罐内的集液腔，聚结罐初启动时，集液板上的液体没有达到液封状态时，倒置U型管上设置的疏水器可以防止气体通过连通的倒置U型管进入集液板下方的排液腔内，进一步提高气液分离效果；所述聚结罐内集液板上的液体高于倒置U型管顶部高度时，液体以30g/min的流速通过倒置U型管进入排液腔；液体在所述聚结罐内倾斜的集液板上聚集时，液体中含有的固体杂质随着重力作用聚集在倾斜集液板的较低处，然后通过设置在集液板上方的排渣口可以方便地将固体杂质排出；液体在聚结罐内集液板上聚集时，还可以通过聚结罐侧壁上设置的液位计观察集液腔内液面的高低，当液位计的读数超过设定值时，表明集液腔内的液面超过设定值，此时，可以打开聚结罐侧壁上设置的连通管路上的阀门，使集液腔内的液体通过连通管路进入聚结罐内的排液室中。

实施例6

本实施例所述天然气脱液脱硫装置，在实施例5的基础上，将所述气液分离罐和所述聚结罐内的集液板4均倾斜设置，倾斜角度a均为15°；所述气液分离罐和所述聚结罐内的倒置U型管3的管内径均设置为1.5mm，与所述倒置U型管3连通的垂直管线16内径也均设置为1.5mm；在所述聚结罐18和所述脱硫塔之间还设置有一个缓冲罐23，所述聚结罐18的天然气出口21通过管路22与缓冲罐23低部设置的天然气进口相连接，所述缓冲罐23顶部设置的天然气出口通过管路8与所述脱硫塔相连接。

在本实施例中，所述天然气脱液脱硫装置在使用时，集液板上的液体高于倒置U型管顶部高度时，液体以8g/min的流速通过倒置U型管进入排液腔；经气液分离罐和聚结罐分离处理后的天然气进入缓冲罐，经缓冲处理后再进入脱硫塔进行脱硫处理。

实施例7

本实施例所述天然气脱液脱硫装置，在实施例3的基础上，选择所述气液分离罐和所述聚结罐内的倒置U型管3的管内径均为4mm，所述倒置U型管3顶部的垂直管线内径也设置为4mm；在所述缓冲罐23与所述脱硫塔之间还设置一个缓冲罐25，所述缓冲罐23顶部设置的天然气出口通过管路24与所述缓冲罐25顶部设置的天然气进口相连接，所述缓冲罐25低部设置的天然气出口与所述脱硫塔相连接。所述缓冲罐25顶部还设置有用于保证罐内压力稳定的安全阀13，以及用于测定缓冲罐25内压力的压力计14。

在本实施例中，所述天然气脱液脱硫装置在使用时，所述气液分离罐和所述聚结罐内的集液板上的液体高于所述倒置U型管顶部高度时，液体以60g/min的流速通过倒置U型管分别进入所述气液分离罐和所述聚结罐内的排液腔；经所述气液分离罐和所聚结罐分离处理后的天然气经缓冲罐23和缓冲罐25缓冲处理后再进入脱硫塔进行脱硫处理。

上述实施例中，天然气脱硫装置的额定压力为6MPa，天然气在天然气脱硫装置内的流速为6480m³/h。

进入天然气脱液脱硫装置时天然气内部的液体含量为4.5g/m³，排液腔内液体流速为30g/min时，经过脱液脱硫处理后天然气中液体的含量为0.27g/m³。从上述数据可知，通过本发明所述的天然气脱液脱硫装置，可以将天然气中液体的含量大大降低，降幅达94%。虽然在本发明中最后液体的排出需要通过经脱液脱硫后的天然气将其雾化并携带排出，但是由于经气液分离器或聚结分离罐分离后的液体进入排液腔内的流速很低，所单位时间内排液腔内液体的量很少，所以单位时间内通过排液腔后的天然气，其内含有的被雾化的液体的量很少，不会对脱液脱硫天然气的品质造成影响。从上述数据也可以明显的看出，携带液体排出后的天然气中液体的含量也只有0.27g/m³。

进入天然气脱液脱硫装置时天然气内部的液体含量为4.5g/m³，排液腔内液体流速为60g/min时，经过脱液脱硫处理后天然气中液体的含量为0.55g/m³。从上述数据可知，通过本发明所述的天然气脱液脱硫装置，可以将天然气中液体的含量大大降低，降幅达87.8%。虽然在本发明中最后液体的排出需要通过经脱液脱硫后的天然气将其雾化并携带排出，但是由于经气液分离器或聚结分离罐分离后的液体进入排液腔内的流速很低，所单位时间内排液腔内液体的量很少，所以单位时间内通过排液腔后的天然气，其内含有的被雾化的液体的量很少，不会对脱液脱硫天然气的品质造成影响。从上述数据也可以明显的看出，携带液体排出后的天然气中液体的含量也只有0.55g/m³。

进入天然气脱液脱硫装置时天然气内部的液体含量为4.5g/m³，排液腔内液体流速为100g/min时，经过脱液脱硫处理后天然气中液体的含量为0.92g/m³。从上述数据可知，通过本发明所述的天然气脱液脱硫装置，可以将天然气中液体的含量大大降低，降幅达79.5%。虽然在本发明中最后液体的排出需要通过经脱液脱硫后的天然气将其雾化并携带排出，但是由于经气液分离器或聚结分离罐分离后的液体进入排液腔内的流速很低，所单位时间内排液腔内液体的量很少，所以单位时间内通过排液腔后的天然气，其内含有的被雾化的液体的量很少，不会对脱液脱硫天然气的品质造成影响。从上述数据也可以明显的看出，携带液体排出后的天然气中液体的含量也只有0.92g/m³。

虽然本发明已经通过上述具体实施例进行了详细阐述，但是，本领域普通技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本发明所要保护的范围。

Claims (15)

1.一种天然气脱液脱硫装置，包括气液分离罐 (1)，在所述气液分离罐 (1) 内设置有气液分离器 (2)，所述气液分离器 (2) 将所述气液分离罐 (1) 的内部空间分为集气室和集液室，所述集气室位于所述气液分离器 (2) 的上部，所述集液室位于所述气液分离器 (2) 的下部；在所述气液分离罐(1)上设置有第一天然气进口(6)，所述第一天然气进口(6)与所述气液分离器 (2) 连通；在所述气液分离罐 (1) 的顶部设置有第一天然气出口 (7)，在所述气液分离罐 (1) 的底部设置有液体出口；还包括脱硫设备，所述脱硫设备的气体进口与所述第一天然气出口 (7) 相连接；其特征在于，在所述集液室内设置有集液板 (4)，所述集液板 (4) 将所述集液室分为上部集液腔和下部排液腔；在所述集液腔内设置有倒置 U 型管 (3)，所述倒置 U 型管 (3) 的一端置于集液板 (4) 的上方，且位于集液腔内液面的下方，另一端贯穿所述集液板 (4) 延伸至所述排液腔内；所述倒置 U 型管 (3) 顶端还设置有与 U 型管内部连通的垂直管线 (16)，所述垂直管线(16) 的顶端位于所述集液腔内液面的上方；在所述气液分离罐 (1) 的侧壁上设置有与所述排液腔连通的脱硫天然气进口 (10)，所述脱硫天然气进口 (10) 与所述脱硫设备的气体出口相连接；

所述倒置U型管（3）的管内径为1-6mm。

2.根据权利要求1所述的天然气脱液脱硫装置，其特征在于，所述气液分离器(2)为旋流子气液分离器。

3.根据权利要求 1 或 2 所述的天然气脱液脱硫装置，其特征在于，还设置有聚结罐 (18)，所述气液分离罐 (1) 的第一天然气出口 (7) 与聚结罐 (18) 侧壁上设置的第二天然气进口(19) 相连接，所述第二天然气进口 (19) 与所述聚结罐 (18) 内设置的聚结内芯 (20) 相连通；在所述聚结罐 (18) 侧壁或顶部设置有第二天然气出口 (21)，所述第二天然气出口 (21)与所述脱硫设备的气体进口相连接；所述聚结罐 (18) 底部设置液体出口。

4.根据权利要求 3 所述的天然气脱液脱硫装置，其特征在于，在所述聚结罐 (18) 内部，位于所述聚结罐（18）的下部设置有集液板 (4)，所述集液板 (4) 将所述聚结罐 (18) 下部的集液空间分成上部集液腔和下部排液腔；在所述集液腔内设置有倒置 U 型管 (3)，所述倒置U 型管 (3) 的一端置于集液板 (4) 的上方，且位于集液腔内液面的下方，另一端贯穿所述集液板 (4) 延伸至所述排液腔内；所述倒置 U 型管 (3) 顶端还设置有与 U 型管内部连通的垂直管线 (16)，所述垂直管线 (16) 的顶端位于所述集液腔内液面的上方。

5.根据权利要求 1或2或4所述的天然气脱液脱硫装置，其特征在于，所述倒置 U 型管 (3) 的管内径为 1.5~3mm。

6.根据权利要求 3所述的天然气脱液脱硫装置，其特征在于，所述倒置 U 型管 (3) 的管内径为 1.5~3mm。

7.根据权利要求 1或2或4所述的天然气脱液脱硫装置，其特征在于，所述倒置 U 型管 (3)延伸至所述排液腔内的一端设置有疏水器 (15)。

8.根据权利要求 1或2或4或6所述的天然气脱液脱硫装置，其特征在于，所述集液板 (4) 倾斜设置，倾斜角度 a 为 10~15°。

9.根据权利要求 8所述的天然气脱液脱硫装置，其特征在于，还设置有用于连通所述集液腔和所述排液腔的连通管路 (11)，在所述连通管路 (11) 上设置有用于控制所述连通管路 (11) 启闭的阀门；所述集液板 (4) 上方设置有用于排出集液板上固体杂质的排渣口。

10.根据权利要求 1或2或4或6或9所述的天然气脱液脱硫装置，其特征在于，在所述聚结罐 (18)和所述脱硫设备之间还设置有至少一个缓冲罐 (23)，所述聚结罐 (18) 的第二天然气出口(21) 与缓冲罐 (23) 上设置的天然气进口相连接，所述缓冲罐 (23) 的天然气出口与所述脱硫设备相连接。

11.利用权利要求 1~10 任一的所述的天然气脱液脱硫装置的天然气脱硫工艺，包括如下步骤：（1）对待处理天然气进行气液分离，得到脱液天然气和液体，所述液体下落至所述集液腔内形成液封；（2）经步骤（1）处理后得到的脱液天然气经脱硫处理，得到脱液脱硫天然气；（3）经步骤（1）处理后得到的液体在液压作用下经设置在所述集液腔内部的倒置 U 型管 (3) 被压出；（4）所述脱液脱硫天然气携带经倒置 U 型管（3）压出的液体排出。

12.根据权利要求 11 所述天然气脱硫工艺，其特征在于，对所述步骤（1）中得到的脱液天然气进行脱硫处理前，还对其进行聚结分离处理。

13.根据权利要求 11 或 12 所述天然气脱硫工艺，其特征在于，所述经聚结分离处理后得到的液体在液压作用下经设置在所述聚结罐内的倒置 U 型管 (3) 被压出。

14.根据权利要求 11 或 12 所述天然气脱硫工艺，其特征在于，所述步骤（3）中，液体在液压作用下经倒置 U 型管被压出的流速为 3~100g/min。

15.根据权利要求 14 所述天然气脱硫工艺，其特征在于，所述流速为 8~30g/min。