CN106554836A - 一种天然气中硫化氢的处理方法 - Google Patents

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张新妙
郭智
彭海珠
杨永强
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Abstract

本发明涉及一种天然气中硫化氢的处理方法，包括如下步骤：在一定压力下，将含有硫化氢的天然气压入中空纤维疏水膜组件的壳程，以碱液为吸收液，使碱液在中空纤维疏水膜组件的管程内和含有硫化氢的天然气逆向流动，天然气中的硫化氢透过膜进入到碱液里，从而实现天然气中硫化氢的脱除。本发明所述天然气中硫化氢的处理方法，采用碱液为吸收液，避免了采用醇胺溶液作为吸收液引起的醇胺溶剂损失、发泡和降解以及溶剂降解引起的设备腐蚀等问题，同时减少了设备的占地面积，节省了用地，对于场地受限的地区可以实现模块化处理。

Description

一种天然气中硫化氢的处理方法
技术领域
本发明涉及天然气净化领域，具体说是一种天然气中硫化氢的处理方法。尤指利用膜吸收技术脱除天然气中硫化氢的方法。
背景技术
随着天然气工业的发展，高含硫气田不断出现，天然气中含有大量H2S气体，由于H2S气体遇到冷凝水时，不仅会给管道和容器带来全面腐蚀，而且会引起硫化物应力腐蚀裂开。此外，CO2含量过高会使天然气的热值达不到要求。因此，各国对天然气质量都有相应的净化标准。天然气净化工艺一般包括天然气脱硫、脱碳、脱水等工艺。就管输来说，主要根据安全平衡供气并兼顾到人身健康安全而确定各项具体指标，一般天然气中H2S含量应低于20mg/m3，CO2的含量最好不超过2％～3％。
天然气脱硫一般分为干法和湿法两大类。干法脱硫由于脱硫剂一般不能再生，在工业上应用较少。湿法脱硫处理量大，操作连续，适用于高含硫天然气的处理，目前广泛应用于天然气和炼厂气的净化，可分为化学吸收法、物理吸收法和混合吸收法。
目前来说，化学吸收法(指醇胺吸收法)是天然气脱硫工艺最常用的方法。化学吸收法的大致工艺流程为：含有硫化氢(H2S)的原料气从底部进入吸收塔，原料气与吸收塔顶部进入的吸收液(贫胺溶液)逆向接触，原料气中的硫化氢被贫胺溶液不断吸收，贫胺溶液转换为富胺溶液，富胺溶液经过换热器与贫胺溶液换热后进入解吸塔解吸再生，解吸后的贫胺溶液循环使用。该工艺中，所述吸收液(贫胺溶液)为醇胺溶液，其解吸温度要求高于105℃，需要消耗大量热能。此外，醇胺溶剂的损失、发泡和降解以及溶剂降解引起的设备腐蚀是该工艺目前存在的主要问题。此外，吸收塔和解吸塔占地面积较大，尤其是对于场地受限的油气田等站场不太适用。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种天然气中硫化氢的处理方法，采用膜吸收法脱除天然气中硫化氢。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种天然气中硫化氢的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
在一定压力下，将含有硫化氢的天然气压入中空纤维疏水膜组件的壳程，
以碱液为吸收液，使碱液在中空纤维疏水膜组件的管程内和含有硫化氢的天然气逆向流动，
天然气中的硫化氢透过膜进入到碱液里，从而实现天然气中硫化氢的脱除。
在上述技术方案的基础上，经过脱除硫化氢的天然气集中输送使用。
在上述技术方案的基础上，在压力为0.1～0.3MPa下，将含有硫化氢的天然气压入中空纤维疏水膜组件的壳程。
在上述技术方案的基础上，所述中空纤维疏水膜组件的膜材料为聚丙烯，膜孔径为0.1～0.2μm。
在上述技术方案的基础上，所述中空纤维疏水膜组件根据处理要求设计成多级的形式。
在上述技术方案的基础上，所述碱液为氢氧化钠溶液，质量浓度为30％～40％。
在上述技术方案的基础上，天然气中的硫化氢透过膜进入到碱液里反应生成硫氢化钠。
在上述技术方案的基础上，吸收液的进水流速为0.5～1.0m/s。
本发明所述的天然气中硫化氢的处理方法，采用膜吸收法脱除天然气中硫化氢，利用疏水膜透气不透水的特性，以碱液为吸收液，采用疏水膜将天然气中的硫化氢吸收到膜另一侧的碱液中，形成硫氢化钠溶液，实现天然气中硫化氢的脱除。
本发明所述的天然气中硫化氢的处理方法，采用碱液为吸收液，避免了采用醇胺溶液作为吸收液引起的醇胺溶剂损失、发泡和降解以及溶剂降解引起的设备腐蚀等问题，同时减少了设备的占地面积，节省了用地，对于场地受限的地区可以实现模块化处理。
附图说明
本发明有如下附图：
图1本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明所述的天然气中硫化氢的处理方法，包括如下步骤：
在一定压力下，将含有硫化氢的天然气(含硫天然气)压入中空纤维疏水膜组件的壳程，
以碱液为吸收液，使碱液在中空纤维疏水膜组件的管程(即中空纤维膜的膜孔)内和含有硫化氢的天然气逆向流动，
天然气中的硫化氢透过膜进入到碱液里，从而实现天然气中硫化氢的脱除。经过脱除硫化氢的天然气(脱硫天然气)集中输送使用。
在上述技术方案的基础上，在压力为0.1～0.3MPa下，将含有硫化氢的天然气(含硫天然气)压入中空纤维疏水膜组件的壳程。
在上述技术方案的基础上，所述中空纤维疏水膜组件的膜材料为聚丙烯，膜孔径为0.1～0.2μm。
在上述技术方案的基础上，所述中空纤维疏水膜组件根据处理要求设计成多级的形式。
在上述技术方案的基础上，所述碱液为氢氧化钠溶液，质量浓度为30％～40％。
在上述技术方案的基础上，天然气中的硫化氢透过膜进入到碱液里反应生成硫氢化钠。
在上述技术方案的基础上，吸收液的进水流速为0.5～1.0m/s。
本发明与现有技术的实质性区别在于：针对现有技术中采用醇胺溶液作为吸收液引起的醇胺溶剂损失、发泡和降解以及溶剂降解引起的设备腐蚀等问题，本发明以碱液为吸收液，采用疏水膜脱除天然气中的硫化氢。
通过采用该技术，实现了天然气中硫化氢的低能耗、高效率脱除。和现有技术相比，本发明的技术避免了现有醇胺化学吸收技术脱硫存在的设备庞大、溶剂损失、发泡和降解以及溶剂降解引起的设备腐蚀等问题，本发明涉及的技术设备简单、运行维护容易、环境适应能力强、脱硫效率高、可实现撬装化处理、运行成本降低。
本发明所述天然气中硫化氢的脱除方法，其有益效果是：
1、采用本发明的方法进行天然气中硫化氢的脱除，避免了采用醇胺化学吸收液的吸收和解吸，解决了采用醇胺化学吸收液引起的溶剂损失、发泡和降解以及溶剂降解引起的设备腐蚀等问题。
2、本发明的方法工艺及设备简单、高效，运行成本低，自动化能力强，设备占地少，尤其适用于场地和其他外界条件受限制的地区。
经过本发明方法处理后的天然气，硫化氢含量小于20mg/m3，可以满足天然气对硫化氢的限制指标，工艺产生的液体硫氢化钠产品满足工业产品销售标准。
以下为若干具体实施例。
实施例1
某天然气中的硫化氢体积含量为2％。
处理步骤如下：在压力0.1MPa下，将含有硫化氢的天然气压入孔径为0.2μm的聚丙烯中空纤维疏水膜组件的壳程，
以质量浓度为30％的氢氧化钠溶液为吸收液，使其在聚丙烯中空纤维疏水膜组件的管程内和含有硫化氢的天然气逆向循环流动，管程内的氢氧化钠溶液流速为0.5m/s，
天然气中的硫化氢透过膜进入到氢氧化钠吸收液中，反应生成硫氢化钠，从而实现天然气中硫化氢的脱除。
经过上述步骤处理后的天然气中的硫化氢含量小于20mg/m3，满足天然气对硫化氢的限制指标，可集中输送使用。
实施例2
某天然气中的硫化氢体积含量为5％。
处理步骤如下：在压力0.2MPa下，将含有硫化氢的天然气压入孔径为0.15μm的聚丙烯中空纤维疏水膜组件的壳程，
以质量浓度为35％的氢氧化钠溶液为吸收液，使其在聚丙烯中空纤维疏水膜组件的管程内和含有硫化氢的天然气逆向循环流动，管程内的氢氧化钠溶液流速为0.7m/s，
天然气中的硫化氢透过膜进入到氢氧化钠吸收液中，反应生成硫氢化钠，从而实现天然气中硫化氢的脱除。
经过上述步骤处理后的天然气中的硫化氢含量小于20mg/m3，满足天然气对硫化氢的限制指标，可集中输送使用。
实施例3
某天然气中的硫化氢体积含量为8％。
处理步骤如下：在压力0.2MPa下，将含有硫化氢的天然气压入孔径为0.15μm的聚丙烯中空纤维疏水膜组件的壳程，
以质量浓度为40％的氢氧化钠溶液为吸收液，使其在聚丙烯中空纤维疏水膜组件的管程内和含有硫化氢的天然气逆向循环流动，管程内的氢氧化钠溶液流速为0.8m/s，
天然气中的硫化氢透过膜进入到氢氧化钠吸收液中，反应生成硫氢化钠，从而实现天然气中硫化氢的脱除。
经过上述步骤处理后的天然气中的硫化氢含量小于20mg/m3，满足天然气对硫化氢的限制指标，可集中输送使用。
实施例4
某天然气中的硫化氢体积含量为10％。
处理步骤如下：在压力0.3MPa下，将含有硫化氢的天然气压入孔径为0.1μm的聚丙烯中空纤维疏水膜组件的壳程，
以质量浓度为40％的氢氧化钠溶液为吸收液，使其在聚丙烯中空纤维疏水膜组件的管程内和含有硫化氢的天然气逆向循环流动，管程内的氢氧化钠溶液流速为1.0m/s，
天然气中的硫化氢透过膜进入到氢氧化钠吸收液中，反应生成硫氢化钠，从而实现天然气中硫化氢的脱除。
经过上述步骤处理后的天然气中的硫化氢含量小于20mg/m3，满足天然气对硫化氢的限制指标，可集中输送使用。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，故凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的保护范围。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种天然气中硫化氢的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
在一定压力下，将含有硫化氢的天然气压入中空纤维疏水膜组件的壳程，
以碱液为吸收液，使碱液在中空纤维疏水膜组件的管程内和含有硫化氢的天然气逆向流动，
天然气中的硫化氢透过膜进入到碱液里，从而实现天然气中硫化氢的脱除。
2.如权利要求1所述的天然气中硫化氢的处理方法，其特征在于：经过脱除硫化氢的天然气集中输送使用。
3.如权利要求1所述的天然气中硫化氢的处理方法，其特征在于：在压力为0.1～0.3MPa下，将含有硫化氢的天然气压入中空纤维疏水膜组件的壳程。
4.如权利要求1所述的天然气中硫化氢的处理方法，其特征在于：所述中空纤维疏水膜组件的膜材料为聚丙烯，膜孔径为0.1～0.2μm。
5.如权利要求1所述的天然气中硫化氢的处理方法，其特征在于：所述中空纤维疏水膜组件根据处理要求设计成多级的形式。
6.如权利要求1所述的天然气中硫化氢的处理方法，其特征在于：所述碱液为氢氧化钠溶液，质量浓度为30％～40％。
7.如权利要求6所述的天然气中硫化氢的处理方法，其特征在于：天然气中的硫化氢透过膜进入到碱液里反应生成硫氢化钠。
8.如权利要求1所述的天然气中硫化氢的处理方法，其特征在于：吸收液的进水流速为0.5～1.0m/s。
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邢宪锋等: "《中空纤维膜吸收法脱除H2S的试验研究》", 《石油与天然气化工》 *

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