CN106943873B - 一种浮式条件下天然气硫回收反应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种浮式条件下天然气硫回收反应装置，包括反应罐、中间层管和内层管，中间层管位于反应罐内，中间层管的开口朝向下方，内层管位于中间层管内，内层管的顶部位于中间层管的顶部；反应罐的顶部连通有排气管，反应罐的底部连通有硫磺回收管，反应罐的中部连通有出液管，内层管的底部连通有络合铁催化剂进液管，络合铁催化剂进液管连通有硫化氢气体进气管。本发明在浮式条件下天然气硫回收反应装置可在晃动条件下降低液面的波动，减小装置底部的负载，从而稳定反应装置的重心；通过增加反应装置中的内构件来改善反应工艺所需最优环境，增大气液反应流程，使气液充分接触，提高脱硫效率，同时使结构更加紧凑，保证装置的稳定性和安全性。

Description

一种浮式条件下天然气硫回收反应装置
技术领域
本发明涉及天然气硫回收反应装置，特别是涉及一种浮式条件下天然气硫回收反应装置。
背景技术
天然气脱硫装置是天然气净化生产过程中的一个重要组成部分，目的是将从气田开釆出的含硫天然气中几乎全部脱除硫化氢气体，并部分脱除二氧化碳气体，使净化后的天然气品质满足天然气国家标准。我国天然气的需求量在不断增加，供不应求，随着高含硫气田的大规模开发，研究高含硫天然气脱硫工艺与技术，提高天然气品质、降低脱硫装置能耗，具有重要意义。
目前，陆上天然气脱硫工艺及设备已较成熟，而浮式LNG脱硫系统由于受到海上特殊环境的限制，其工艺及设备的选择、布置与陆上有较大差别，要求所采用的净化工艺不仅要适应气源条件，还应具有流程简单、设备紧凑、占用空间小、适用性强、安全可靠等特点，尤其是在晃动条件下，工艺和设备的安全性、稳定性要求高，以满足海况条件复杂变化的要求。
具备在FLNG系统应用潜力的是湿式直接氧化工艺，络合铁法是其中的典型代表。络合铁法具有脱硫工艺流程简单、吸收速度快、再生容易、脱硫效率高、无毒、设备简便、添加稳定剂及防降解剂后络合铁溶液消耗和副反应产物生成率较低、工艺经济合理等优点，该工艺具有良好的工业应用价值，尤其适用于工艺和设备简单、轻量化、占地少、脱硫高效等液化天然气系统硫回收装置开发需求。陆地上常用的代表性络合铁法硫回收工艺的设备不能满足浮式条件下硫回收装置要求，如：LO-CAT工艺采用了大型自循环脱硫-再生装置，催化剂浓度较低，需要的催化剂体积较大，设备较为笨重；SulFerox工艺采用分体式多级硫吸收-再生装置，包含多套设备，工艺设备相对较为复杂。
如果简单地把陆上天然气脱硫装置照搬到浮式LNG船上应用，海上的恶劣环境必然会对脱硫工艺产生不利影响，并且影响反应装置的使用寿命。因此，有必要开发适用于浮式条件下的硫回收反应装置。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种浮式条件下天然气硫回收反应装置，在晃动条件下，能够稳定反应装置的重心，并且使设备紧凑，在保证设备的安全性和稳定性较高的同时，提高催化剂脱硫效率。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种浮式条件下天然气硫回收反应装置，包括反应罐、中间层管和内层管，中间层管位于反应罐内，中间层管的开口朝向下方，内层管位于中间层管内，内层管的顶部位于中间层管的顶部；反应罐的顶部连通有排气管，反应罐的底部连通有硫磺回收管，反应罐的中部连通有出液管，内层管的底部连通有络合铁催化剂进液管，络合铁催化剂进液管连通有硫化氢气体进气管。排气管上设有风机，以便于将反应气体尽快排除，加快反应进程。硫磺回收管上设有第一离心泵。出液管上设有第二离心泵和调节阀，调节阀位于第二离心泵的上游。络合铁催化剂进液管上设有喷射泵。硫化氢气体进气管上设有单向阀。中间层管通过支架固定在反应罐的内壁上。
作为其中一种可实施方式，前述的一种浮式条件下天然气硫回收反应装置中，反应罐内中间层管的上方具有规整填料。规整填料通过浮力悬浮在反应过程中气液分界面处，可以在浮式条件下对罐体内的液面波动起缓冲或控制作用，同时可以通过气体，减小液体晃动对反应装置底部负载的影响，稳定装置的重心。
作为另外一种可实施方式，前述的一种浮式条件下天然气硫回收反应装置中，反应罐内中间层管的上方具有弹性浮顶，弹性浮顶成板状，弹性浮顶上具有均匀分布的孔位。弹性浮顶通过浮力悬浮在反应过程中气液分界面处，可以在浮式条件下对罐体内的液面波动起缓冲或控制作用，同时可以通过气体，减小液体晃动对反应装置底部负载的影响，稳定装置的重心。浮顶的制作材料选用铝或不锈钢，弹性浮顶就是在浮顶的周围安装可伸缩橡胶密封圈，能够随液面上下浮动。
为了提高反应气体和反应溶液的接触面积，以提高反应效率，前述的一种浮式条件下天然气硫回收反应装置中，所述反应罐内中间层管的下方设有筛板，筛板套设在内层管上。气液两相流从中间层管中流到中间层管与罐体之间时通过筛板可以将气相重新均匀分布在此较大的区域，形成均匀分布的小气泡在上升过程中与液体充分接触反应，并在气液界面处分离。
与现有技术相比，本发明在浮式条件下天然气硫回收反应装置可在晃动条件下降低液面的波动，减小装置底部的负载，从而稳定反应装置的重心；通过增加反应装置中的内构件来改善反应工艺所需最优环境，增大气液反应流程，使气液充分接触，提高脱硫效率，同时使结构更加紧凑，保证了装置的稳定性和安全性。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的结构示意图；
图2是本发明的另一种实施例的结构示意图；
图3是弹性浮顶的一种实施例的结构示意图。
附图标记：1-反应罐，2-排气管，3-风机，4-硫磺回收管，5-第一离心泵，6-筛板，7-中间层管，8-支架，9-内层管，10-规整填料，11-弹性浮顶，12-络合铁催化剂进液管，13-喷射泵，14-硫化氢气体进气管，15-单向阀，16-出液管，17-第二离心泵，18-调节阀。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
本发明的实施例1：如图1和图3所示，一种浮式条件下天然气硫回收反应装置，包括反应罐1、中间层管7和内层管9，中间层管7位于反应罐1内，中间层管7的开口朝向下方，内层管9位于中间层管7内，内层管9的顶部位于中间层管7的顶部；反应罐1的顶部连通有排气管2，反应罐1的底部连通有硫磺回收管4，反应罐1的中部连通有出液管16，内层管9的底部连通有络合铁催化剂进液管12，络合铁催化剂进液管12连通有硫化氢气体进气管14。排气管2上设有风机3。硫磺回收管4上设有第一离心泵5。出液管16上设有第二离心泵17和调节阀18，调节阀18位于第二离心泵17的上游。络合铁催化剂进液管12上设有喷射泵13。硫化氢气体进气管14上设有单向阀15。中间层管7通过支架8固定在反应罐1的内壁上。反应罐1内中间层管7的上方具有规整填料10。所述反应罐1内中间层管7的下方设有筛板6，筛板6套设在内层管9上。
实施例2：如图2和图3所示，一种浮式条件下天然气硫回收反应装置，包括反应罐1、中间层管7和内层管9，中间层管7位于反应罐1内，中间层管7的开口朝向下方，内层管9位于中间层管7内，内层管9的顶部位于中间层管7的顶部；反应罐1的顶部连通有排气管2，反应罐1的底部连通有硫磺回收管4，反应罐1的中部连通有出液管16，内层管9的底部连通有络合铁催化剂进液管12，络合铁催化剂进液管12连通有硫化氢气体进气管14。排气管2上设有风机3。硫磺回收管4上设有第一离心泵5。出液管16上设有第二离心泵17和调节阀18，调节阀18位于第二离心泵17的上游。络合铁催化剂进液管12上设有喷射泵13。硫化氢气体进气管14上设有单向阀15。中间层管7通过支架8固定在反应罐1的内壁上。反应罐1内中间层管7的上方具有弹性浮顶11，弹性浮顶11成板状，弹性浮顶11上具有均匀分布的孔位。所述反应罐1内中间层管7的下方设有筛板6，筛板6套设在内层管9上。
本发明的一种实施例的工作原理：反应前，反应罐1中装有络合铁催化剂，液面控制在装有具有缓冲作用的规整填料10处，在晃动条件下，规整填料10可以对液面的晃动起到缓冲作用，同时也可以使剩余气体通过；新鲜的催化剂液体从络合铁催化剂进液管12中进入到喷射泵13中，在喷射泵13的作用下向反应罐1方向喷射，络合铁催化剂进液管12在与硫化氢气体进气管14汇合处形成一定的负压，在压差作用下把硫化氢气体从硫化氢气体进气管14中吸取出来，与催化剂液体混合，并以一定的速度流向反应罐1中的内层管9中，气液两相流到达内层管9最顶端时向下流入到中间层管7中，在中间层管7出口处气体经过筛板6的作用下，形成均匀分布的小气泡通过筛板6，在密度差的作用下气泡沿着升程与液体充分接触反应，气泡可以顺利通过规整填料10处的气液分界面处与液体分离，在风机3的带动下通过排气管2排出，在此过程中气液两相流对中间层管7有冲击作用，支架8可以对中间层管7起到稳固作用；反应后的液体中带有大量细微的硫磺颗粒，在重力的作用下固体颗粒会在反应罐1底部沉积，固液混合物在第一离心泵5间歇抽离下通过硫磺回收管4排到分离装置中分离，反应后的催化剂溶液也需要经过氧化还原反应再生，可以通过出液管16回到再生装置中再生。

Claims (8)

1.一种浮式条件下天然气硫回收反应装置，其特征在于，包括反应罐(1)、中间层管(7)和内层管(9)，中间层管(7)位于反应罐(1)内，中间层管(7)的开口朝向下方，内层管(9)位于中间层管(7)内，内层管(9)的顶部位于中间层管(7)的顶部；反应罐(1)的顶部连通有排气管(2)，反应罐(1)的底部连通有硫磺回收管(4)，反应罐(1)的中部连通有出液管(16)，内层管(9)的底部连通有络合铁催化剂进液管(12)，络合铁催化剂进液管(12)连通有硫化氢气体进气管(14)；
其中，反应罐(1)内中间层管(7)的上方具有规整填料(10)，或者，反应罐(1)内中间层管(7)的上方具有弹性浮顶(11)，弹性浮顶(11)成板状，弹性浮顶(11)上具有均匀分布的孔位。
2.根据权利要求1所述的一种浮式条件下天然气硫回收反应装置，其特征在于，所述反应罐(1)内中间层管(7)的下方设有筛板(6)，筛板(6)套设在内层管(9)上。
3.根据权利要求2所述的一种浮式条件下天然气硫回收反应装置，其特征在于，排气管(2)上设有风机(3)。
4.根据权利要求2所述的一种浮式条件下天然气硫回收反应装置，其特征在于，硫磺回收管(4)上设有第一离心泵(5)。
5.根据权利要求2所述的一种浮式条件下天然气硫回收反应装置，其特征在于，出液管(16)上设有第二离心泵(17)和调节阀(18)，调节阀(18)位于第二离心泵(17)的上游。
6.根据权利要求2所述的一种浮式条件下天然气硫回收反应装置，其特征在于，络合铁催化剂进液管(12)上设有喷射泵(13)。
7.根据权利要求2所述的一种浮式条件下天然气硫回收反应装置，其特征在于，硫化氢气体进气管(14)上设有单向阀(15)。
8.根据权利要求3至7任一项所述的一种浮式条件下天然气硫回收反应装置，其特征在于，中间层管(7)通过支架(8)固定在反应罐(1)的内壁上。
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