CN105038883A - 一种高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器及其工艺。该装置包括：反应器壳体，上部设有净化气出口，底部设有排污及富液出口；喷射雾化器设于反应器壳体的外侧，设有贫液进口、气进口和气液混合物出口；喷射管，上端与气液混合物出口连通后插入反应器壳体内，下端位于反应器壳体内的下部；气体分布器与喷射管下端连通；孔板位于气体分布器上方；填料层位于孔板上方；贫液喷淋装置包括喷淋器以及与贫液喷淋进口管道，喷淋器位于填料层上方、净化气出口的下方，贫液喷淋进口管道的一端与喷淋器连通，另一端位于反应器壳体外。本发明通过增大气液混合扰动、提高气液混合面积，提高了吸收效率，实现单设备无堵脱硫。

Description

一种高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器及其工艺

技术领域

本发明天然气净化领域，涉及一种高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器，具体涉及一种高含硫化氢天然气湿法脱硫高效防堵吸收的反应器。

背景技术

目前一些矿场天然气及伴生气高含硫化氢，不仅严重影响了原油、天然气生产，而且对输气管网和输油管网有严重的腐蚀作用，天然气不得不放空燃烧,即污染了环境，又浪费了资源。采用湿法氧化脱硫工艺脱除天然气中的硫化氢，硫化氢在吸收塔内与贫液接触反应并将硫化氢直接转化成硫磺，达到净化天然气及含硫伴生气的目的。原有的吸收设备吸收效率低，为了达到脱硫化氢效果，需要多个吸收塔进行串联，对天然气进行多级吸收；原有的吸收设备为了提高脱硫化氢效果消除液泛现象、增加液体偏流余量，填料或塔板多、直径大，导致吸收设备高且大，不方便成撬及运输等问题；原有的吸收设备使用填料及塔板产生硫堵，需要经常更换或冲洗，消耗了大量的人力物力。提高吸收效率、解决硫堵问题成为一种必要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新型吸收反应器，通过增大气液混合扰动、提高气液混合面积和使用防堵填料，来提高吸收效率，实现单设备无堵脱硫。

本发明提供的高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器，包括：

反应器壳体，其上部设有净化气出口，底部设有排污及富液出口；

喷射雾化器，设于反应器壳体顶部的外侧，喷射雾化器设有贫液进口、气进口和气液混合物出口；

喷射管，喷射管上端与喷射雾化器的气液混合物出口连通，并穿过反应器壳体的顶部插入反应器壳体内，喷射管下端位于反应器壳体内的下部；

气体分布器，设于反应器壳体内，与喷射管下端连通；

孔板，其设于反应器壳体内，与反应器壳体的横截面形状相同，孔板位于气体分布器上方；

填料层，设于反应器壳体内，位于孔板上方；

贫液喷淋装置，包括喷淋器以及与贫液喷淋进口管道；喷淋器设于反应器壳体内，位于填料层上方、净化气出口的下方；贫液喷淋进口管道的一端与喷淋器连通，另一端位于反应器壳体外。

优选地，上述的高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器，还包括裙座，所述反应器壳体卡设固定于裙座上。

优选地，所述喷射雾化器为由圆筒形上部和圆锥筒形下部组合构成；圆筒形上部具有上底面和侧面，所述贫液进口设于该上底面，所述气进口设于该侧面；气液混合物出口设于该圆锥筒形下部。

优选地，所述贫液喷淋装置的喷淋器包括圆环形的喷淋管和均匀布设于喷淋管上的喷头。

优选地，所述填料层的填料为塑料三角形正波规整填料，填料的板片全部垂直向下排列。

优选地，孔板为金属板，其上开有多个直径15mm~25mm的孔。

优选地，所述气体分布器包括相互垂直连通的竖管和至少一横管，竖管的中心与喷射管连通，横管的管壁上朝下的开设有多个补气孔。

进一步优选地，多个补气孔的总面积不小于喷射管的横截面积。

作为进一步的优选方案，横管的管壁上朝下开设有两排基于横管的中心线对称的补气孔，在通过任意两个对称的补气孔中心的横管横截面上，补气孔中心和横管横截面中心的连线与水平线的夹角不小于45度。

本发明还提供上述的高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器的脱硫工艺，包括如下步骤：

1）反应器壳体内注入脱硫液贫液，液面位于填料层下方；

2）另取脱硫液贫液通过喷射雾化器的贫液进口和从喷射雾化器气进口进入的含硫天然气进行充分混合，在喷射雾化器内气液进行旋流并对液体进行雾化，吸收天然气里的硫化氢，混合后的气液混合物通过喷射管和气体分布器喷射进入反应器壳体内；

3）气体分布器喷射的含硫天然气形成气泡，与反应器壳体内的脱硫液贫液均匀接触，脱除天然气中的硫化氢；气泡通过孔板再一次进行分布，使含硫天然气和脱硫贫液进一步均匀接触；

4）含硫天然气浮出液面后，自下而上经过填料层，然后与通过贫液喷淋装置的喷淋器喷出的脱硫液贫液进行逆流接触，脱除硫化氢，脱除硫化氢后的净化气从净化气出口进行外输；富液及废液通过排污及富液出口进行外输及排污。

本发明所设计的高含硫化氢天然气湿法脱硫高效防堵吸收反应器具有以下优点：

1、反应器上部设有喷射雾化器，使贫液和含硫天然气充分混合，提高吸收效率。

2、喷射雾化器气进口设置于喷射雾化器的侧面，使气液产生旋流效果，提高吸收效率。

3、反应器上部设有喷头和新型防堵填料，使贫液和含硫天然气充分混合，不发生偏流，不产生硫堵，提高吸收效率；

4、反应器喷射雾化器设有喷射管及气体分布器，反应器内部设有孔板，能使含硫天然气进入反应器底部形成鼓泡，并能使气泡均匀与贫液进行接触，提高吸收效率，防止硫堵；

5、由于吸收效率高，降低了反应器的容积，单台反应器即可满足生产条件，减少了工艺流程，方便成撬运输，投资少、效益高。

6、新型防堵填料采用塑料三角形正波规整填料，板片全部为垂直向下，不会出现堵塞现象。

附图说明

图1是本发明的高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器的A-A剖面结构示意图。

图2是本发明的喷射雾化器俯视图。

图3A是本发明的气体分布器俯视结构示意图。

图3B是本发明的气体分布器的横管仰视结构示意图。

图3C是本发明的本发明的气体分布器的横管B-B截面示意图。

图4是本发明的喷淋器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明的高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器，包括：

反应器壳体1，其上部设有净化气出口10，底部设有排污及富液出口11。

喷射雾化器2，设于反应器壳体1顶部的外侧，喷射雾化器2设有贫液进口20、气进口21和气液混合物出口22。结合图1和图2所示，喷射雾化器2由圆筒形上部和圆锥筒形下部组合构成；圆筒形上部具有上底面和侧面，贫液进口20设于该上底面，气进口21设于该侧面，如此能够使气液产生旋流效果，提高吸收效率；气液混合物出口22设于该圆锥筒形下部。

喷射管3，喷射管3上端与喷射雾化器2的气液混合物出口22连通，并穿过反应器壳体1的顶部插入反应器壳体1内，喷射管3下端位于反应器壳体1内的下部；

气体分布器4，设于反应器壳体1内，与喷射管3下端连通。如图3A气体分布器4的俯视结构示意图所示，气体分布器4包括相互垂直连通的竖管40和至少一横管41，竖管的中心400与喷射管3连通。结合图3B气体分布器的横管41的仰视结构示意图和图3C横管41的B-B截面示意图所示，横管41的管壁上朝下的开设有多个补气孔410（补气孔410朝下开设，可提高从气体分布器4喷出的气体在上升过程中分布的均匀性），多个补气孔410的总面积不小于喷射管3的横截面积。如图3C所示，横管41的管壁上朝下开设有两排基于横管41的中心线411对称的补气孔410，在通过任意两个对称的补气孔中心的横管横截面上，补气孔410的中心和横管41横截面中心的连线与水平线412的夹角不小于45度（优选等于45度，有利于气体的释放和分布）。

孔板5，其设于反应器壳体1内，与反应器壳体1的横截面形状相同，孔板5位于气体分布器4上方。孔板5为金属板，其上开有多个直径15mm~25mm的圆孔。

填料层6，设于反应器壳体1内，位于孔板5上方。填料层6的填料为塑料三角形正波规整填料，该填料层6的填料板片全部垂直向下排列。

贫液喷淋装置7，包括喷淋器70以及与贫液喷淋进口管道71；喷淋器71设于反应器壳体1内，位于填料层6上方、净化气出口10的下方；贫液喷淋进口管道71的一端与喷淋器70连通，另一端位于反应器壳体1外。如图4所示，喷淋器70包括圆环形的喷淋管700和均匀布设于喷淋管上的喷头701。

裙座8，反应器壳体1卡设固定于裙座8上。

本发明的上述高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器的脱硫工艺，包括如下步骤：

1）反应器壳体1内注入脱硫液贫液，液面位于填料层6下方；

2）另取脱硫液贫液通过喷射雾化器2的贫液进口20和从喷射雾化器气进口21进入的含硫天然气进行充分混合，在喷射雾化器2内气液进行旋流并对液体进行雾化，吸收天然气里的硫化氢，混合后的气液混合物通过喷射管3和气体分布器4喷射进入反应器壳体1内；

3）气体分布器4喷射的含硫天然气形成气泡，与反应器壳体4内的脱硫液贫液均匀接触，脱除天然气中的硫化氢；气泡通过孔板5再一次进行分布，使含硫天然气和脱硫贫液进一步均匀接触；

4）含硫天然气浮出液面后，自下而上经过填料层6，然后与通过贫液喷淋装置7的喷淋器70喷出的脱硫液贫液进行逆流接触（贫液喷淋装置通过贫液喷淋进口管道补充脱硫贫液），脱除硫化氢，脱除硫化氢后的净化气从净化气出口10进行外输；富液及废液通过排污及富液出口11进行外输及排污。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器，其特征在于，包括：

反应器壳体，其上部设有净化气出口，底部设有排污及富液出口；

喷射雾化器，设于反应器壳体顶部的外侧，喷射雾化器设有贫液进口、气进口和气液混合物出口；

喷射管，喷射管上端与喷射雾化器的气液混合物出口连通，并穿过反应器壳体的顶部插入反应器壳体内，喷射管下端位于反应器壳体内的下部；

气体分布器，设于反应器壳体内，与喷射管下端连通；

孔板，其设于反应器壳体内，与反应器壳体的横截面形状相同，孔板位于气体分布器上方；

填料层，设于反应器壳体内，位于孔板上方；

贫液喷淋装置，包括喷淋器以及与贫液喷淋进口管道；喷淋器设于反应器壳体内，位于填料层上方、净化气出口的下方；贫液喷淋进口管道的一端与喷淋器连通，另一端位于反应器壳体外。

2.根据权利要求1所述的高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器，其特征在于，还包括裙座，所述反应器壳体卡设固定于裙座上。

3.根据权利要求1所述的高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器，其特征在于，所述喷射雾化器为由圆筒形上部和圆锥筒形下部组合构成；圆筒形上部具有上底面和侧面，所述贫液进口设于该上底面，所述气进口设于该侧面；气液混合物出口设于该圆锥筒形下部。

4.根据权利要求1所述的高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器，其特征在于，所述贫液喷淋装置的喷淋器包括圆环形的喷淋管和均匀布设于喷淋管上的喷头。

5.根据权利要求1所述的高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器，其特征在于，所述填料层的填料为塑料三角形正波规整填料，填料的板片全部垂直向下排列。

6.根据权利要求1所述的高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器，其特征在于，孔板为金属板，其上开有多个直径15mm~25mm的孔。

7.根据权利要求1所述的高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器，其特征在于，所述气体分布器包括相互垂直连通的竖管和至少一横管，竖管的中心与喷射管连通，横管的管壁上朝下的开设有多个补气孔。

8.根据权利要求7所述的高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器，其特征在于，多个补气孔的总面积不小于喷射管的横截面积。

9.根据权利要求7所述的高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器，其特征在于，横管的管壁上朝下开设有两排基于横管的中心线对称的补气孔，在通过任意两个对称的补气孔中心的横管横截面上，补气孔中心和横管横截面中心的连线与水平线的夹角不小于45度。

10.权利要求1~9任一项所述的高含硫化氢天然气湿法脱硫反应器的脱硫工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1）反应器壳体内注入脱硫液贫液，液面位于填料层下方；

2）另取脱硫液贫液通过喷射雾化器的贫液进口和从喷射雾化器气进口进入的含硫天然气进行充分混合，在喷射雾化器内气液进行旋流并对液体进行雾化，吸收天然气里的硫化氢，混合后的气液混合物通过喷射管和气体分布器喷射进入反应器壳体内；

3）气体分布器喷射的含硫天然气形成气泡，与反应器壳体内的脱硫液贫液均匀接触，脱除天然气中的硫化氢；气泡通过孔板再一次进行分布，使含硫天然气和脱硫贫液进一步均匀接触；

4）含硫天然气浮出液面后，自下而上经过填料层，然后与通过贫液喷淋装置的喷淋器喷出的脱硫液贫液进行逆流接触，脱除硫化氢，脱除硫化氢后的净化气从净化气出口进行外输；富液及废液通过排污及富液出口进行外输及排污。