CN108277053A - 一种天然气脱硫系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种天然气脱硫系统，涉及天然气处理技术领域，其液体回收池内的碱性溶液可以在水泵的作用下，经循环管进入喷射引流器的喷嘴内，进而经喷嘴喷出，经喷嘴喷出的碱性液体在进入喉管的过程中，将喷射外壳内的天然气一起带入喉管，即天然气进气管内的天然气在碱性溶液的喷射引流作用下进入喉管，进入喉管内的碱性溶液中的碱性物质和天然气中的硫化物发生中和反应，然后经扩散管充分混合反应后，进入旋流装置组中，经旋流装置组进行气液分离之后，液体进入液体回收池循环利用，气体经旋流器的出气口进入天然气外输管线输出，可以提高对天然气进行脱硫的脱硫率，降低天然气脱硫过程中的成本和危险性，避免天然气中的硫化物污染环境。
Description
技术领域
本发明涉及天然气处理技术领域，具体涉及一种天然气脱硫系统。
背景技术
目前，我国探明的天然气总储量中硫化氢含量高于1％的天然气储量约占25％，对于对硫化氢含量高于1％的天然气进行脱硫处理是国内气田开采过程中的必然选择。对天然气进行脱硫处理存在诸多益处，比如减缓输气管道的腐蚀、提高天然气的热容量、减少对大气产生的污染、避免硫化氢中毒的发生等等。
已有技术中，对天然气进行脱硫方法主要包括非金属矿物吸收法、膜分离法、超重力脱硫法和湿法脱硫法等等。其中，非金属矿物吸收法是利用活性炭或分子筛对天然气中的硫化物进行吸收，但是活性炭价格昂贵，分子筛的再生能力差，因此非金属矿物吸收法的脱硫成本较高；膜分离法是利用特殊的聚合物膜材对硫化物和甲烷的选择性不同来促使硫化物从甲烷中分离出来，但是膜分离法中的聚合物膜材制作工艺复杂，实际应用的成本很高；虽然超重力脱硫法的脱硫率较高，但是在实际应用中超重力脱硫法的操作流程长度高，而且存在溶液短路的危险；前述的三种天然气脱硫方法都无法安全的、低成本的对天然气进行脱硫。湿法脱硫法是利用化学剂溶液中的碱性物质与天然气中的硫化物发生中和反应，进而除去天然气中的硫化物，常见的湿法脱硫多为水淋式。但是，由于湿法脱硫法是利用化学剂溶液中的碱性物质与天然气中的硫化物发生中和反应除去天然气中的硫化物，存在脱硫不均匀，且含硫化合物易以气体的状态逃逸，导致脱硫率降低。
发明内容
本发明提供一种天然气脱硫系统，旨在提高对天然气进行脱硫的脱硫率，降低天然气脱硫过程中的成本和危险性，避免天然气中的硫化物污染环境。本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种天然气脱硫系统，所述天然气脱硫系统包括循环管、喷射引流器、水泵、控制阀、气液分离罐、液体回收池、液体隔板、旋流装置组、溢流管、气体隔板、除雾器、天然气外输管线、二级检测器、含硫分析仪、一级检测器和天然气进气管；所述喷射引流器包括喷射外壳、喷嘴、喉管、扩散管，所述喷射外壳上设置有入口和出口，所述入口与所述天然气进气管连接，所述出口为锥形结构，所述出口的小端与所述喉管的一端相连接，所述喷嘴设置在所述出口靠近所述喉管的位置；所述扩散管为锥管，所述扩散管包括扩散管大端和扩散管小端，所述喉管的另一端与所述扩散管小端相连接，所述扩散管大端与所述气液分离罐的入口相连接；所述旋流装置组设置在所述气液分离罐内部，所述旋流装置组的上端设置有所述气体隔板、所述旋流分离器的下端设置有液体隔板，所述溢流管设置在所述气体隔板和所述液体隔板之间，所述气液分离罐的下端出口设置在所述液体回收池内，所述气液分离罐的上端与所述天然气外输管线相连接。
可选的，所述水泵的入口与所述液体回收池通过管线相连接，所述控制阀设置在所述水泵和所述液体回收池之间的连接管线上，所述控制阀用于开启和关闭所述水泵和所述液体回收池之间的连接管线，所述水泵的出口与所述喷嘴通过所述循环管相连接。
可选的，所述旋流装置组、所述液体隔板、所述气体隔板、所述溢流管、所述除雾器均设置在所述气液分离罐内部，所述旋流装置组包括至少一个旋流器，所述旋流器的出液口位于所述液体隔板的下方，所述旋流器的出气口位于所述气体隔板的上方，所述除雾器设置在所述旋流器的出气口上方。
可选的，所述气体隔板和所述液体隔板均焊接在所述气液分离罐内壁上，所述旋流器的入口设置在所述气液分离罐、所述气体隔板、所述液体隔板相互配合形成的容置空间内。
可选的，所述旋流装置组包括7个相互并联的旋流器，所述旋流器包括圆柱段和圆锥段，所述圆柱段的上端设置有出气口，所述圆锥段包括圆锥大端和圆锥小端，所述圆锥大端与所述圆柱段相连接，所述圆锥小端设置有出液口。
可选的，所述气液分离罐的主体为圆柱形结构，所述相互并联的旋流器均匀的设置在所述圆柱形结构内部。
可选的，所述一级检测器设置在所述天然气进气管内，所述一级检测器与所述含硫分析仪相连接，所述二级检测器设置在所述天然气外输管线内部，所述二级检测器与所述含硫分析仪相连接。
可选的，所述控制阀为电磁控制阀，所述除雾器是由金属丝编织而成的圆形网带，所述水泵为离心泵。
可选的，所述液体回收池储存有碱性溶液，所述碱性溶液可以与天然气中的硫化物发生中和反应。
可选的，所述锥形结构的锥度小于4:3，所述喉管的长度小于所述扩散管长度的一半，所述扩散管的锥度大于1:10。
本发明实施例的天然气脱硫系统，其液体回收池内的碱性溶液可以在水泵的作用下，经循环管进入喷射引流器的喷嘴内，进而经喷嘴喷出，经喷嘴喷出的碱性液体在进入喉管的过程中，将喷射外壳内的天然气一起带入喉管，即天然气进气管内的天然气在碱性溶液的喷射引流作用下进入喉管，进入喉管内的碱性溶液中的碱性物质和天然气中的硫化物发生中和反应，然后经扩散管充分混合反应后，进入旋流装置组中，经旋流装置组进行气液分离之后，液体进入液体回收池循环利用，气体经旋流器的出气口进入天然气外输管线输出。本发明实施例提供的天然气脱硫系统，利用喷射引流器的喷射引力实现天然气和碱性溶液的混合，然后通过喉管和扩散管保证天然气中的硫化物和碱性溶液中的碱性物质充分发生中和反应，提高了天然气脱硫的脱硫率，避免天然气中的硫化物污染环境；同时对旋流装置组分离出的碱性溶液进行了回收利用，实现了碱性溶液的循环利用，降低了天然气脱硫过程中的成本，而且本发明实施例提供的天然气脱硫系统在密闭的空间内自动进行天然气脱硫，减少了天然气脱硫过程中的人工参与过程，降低了天然气脱硫过程中的危险性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的天然气脱硫系统的组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例的天然气脱硫系统，用于石油工业的天然气脱硫处理，其液体回收池内的碱性溶液可以在水泵的作用下，经循环管进入喷射引流器的喷嘴内，进而经喷嘴喷出，经喷嘴喷出的碱性液体在进入喉管的过程中，将喷射外壳内的天然气一起带入喉管，即天然气进气管内的天然气在碱性溶液的喷射引流作用下进入喉管，进入喉管内的碱性溶液中的碱性物质和天然气中的硫化物发生中和反应，然后经扩散管充分混合反应后，进入旋流装置组中，经旋流装置组进行气液分离之后，液体进入液体回收池循环利用，气体经旋流器的出气口进入天然气外输管线输出。本发明实施例提供的天然气脱硫系统，利用喷射引流器的喷射引力实现天然气和碱性溶液的混合，然后通过喉管和扩散管保证天然气中的硫化物和碱性溶液中的碱性物质充分发生中和反应，提高了天然气脱硫的脱硫率，避免天然气中的硫化物污染环境；同时对旋流装置组分离出的碱性溶液进行了回收利用，实现了碱性溶液的循环利用，降低了天然气脱硫过程中的成本，而且本发明实施例提供的天然气脱硫系统在密闭的空间内自动进行天然气脱硫，减少了天然气脱硫过程中的人工参与过程，降低了天然气脱硫过程中的危险性。
下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
图1为本发明实施例提供的天然气脱硫系统的组成示意图。参考图1所示，本发明实施例天然气脱硫系统，包括循环管1、喷射引流器、水泵5、控制阀7、气液分离罐8、液体回收池9、液体隔板10、旋流装置组11、溢流管12、气体隔板13、除雾器14、天然气外输管线15、二级检测器16、含硫分析仪17、一级检测器18和天然气进气管19；喷射引流器包括喷射外壳2、喷嘴3、喉管4、扩散管6，喷射外壳2上设置有入口和出口，喷射外壳2上的入口与天然气进气管19连接，喷射外壳2上的出口为锥形结构，喷射外壳2的出口的小端与喉管4的一端相连接，喷嘴3设置在喷射外壳2内部，具体的，喷嘴3设置在喷射外壳2靠近喉管4的位置。
参考图1所示，水泵5的入口与液体回收池9通过管线相连接，控制阀7设置在水泵5和液体回收池9之间的连接管线上，其中，控制阀7用于开启和关闭水泵5和液体回收池9之间的连接管线，水泵5的出口与喷嘴3通过循环管1相连接。
参考图1所示，液体回收池9内部储存有碱性溶液，该碱性溶液中含有碱性物质，该碱性物质可以与天然气中的硫化物发生中和反应，即通过该碱性溶液中的碱性物质与天然气中的硫化物发生中和反应可以实现天然气脱硫。当控制阀门7处于开启状态时，液体回收池9中的碱性溶液可以在水泵5的作用下，加压之后进入循环管线1，然后经喷嘴3喷出。
需要说明的是，本发明实施例对于水泵5的具体种类和型号，不做限定，示例的，水泵5可以为离心泵，用于对液体回收池9内的碱性溶液进行增压。
参考图1所示，扩散管6为锥管，扩散管6包括扩散管大端和扩散管小端，喉管4的另一端与扩散管小端相连接，扩散管大端与气液分离罐8的入口相连接，旋流装置组11设置在气液分离罐8的内部，旋流装置组11的上端设置有气体隔板13、旋流装置组11的下端设置有液体隔板10，溢流管12设置在气体隔板13和液体隔板10之间，气液分离罐8的下端出口设置在液体回收池9内，气液分离罐8的上端与天然气外输管线15相连接。
具体的，参考图1所示，喷射外壳2上的出口为锥形结构，该锥形结构的锥度会影响碱性溶液经喷嘴喷出后的喷射引流力的大小，优选的，该锥形结构的锥度小于4:3(锥度为大端半径减去小端半径的差值与锥形结构高度之间的比值)，喷射外壳2上的出口处的锥度越小，其喷射引流力越大。
具体的，参考图1所示，扩散管6为锥管，液体回收池9内的碱性溶液可以在水泵5的作用下，经循环管1进入喷射引流器的喷嘴3内，进而经喷嘴3喷出，经喷嘴3喷出的碱性液体在进入喉管4的过程中，将喷射外壳2内的天然气一起带入喉管4，即天然气进气管19内的天然气在碱性溶液的喷射引流作用下进入喉管4，进入喉管4内的碱性溶液中的碱性物质和天然气中的硫化物发生中和反应，然后经扩散管6充分混合反应，因此，喉管4和扩散管6的主要作用是用于碱性溶液中的碱性物质和天然气中的硫化物充分混合反应，且随着扩散管6的直径逐渐变大，混合物的速度逐渐降低，碱性溶液和天然气可以充分混合，因此，扩散管6的锥度不能过小且扩散管6的长度不能过短，优选的，喉管4的长度小于扩散管6长度的一半，且扩散管6的锥度大于1:10，可以保证天然气与碱性溶液充分混合，既保证天然气中的硫化物与碱性溶液中的碱性物质充分发生中和反应，提高天然气脱硫的脱硫率，避免天然气中的硫化物污染环境。
参考图1所示，气液分离罐8的主体是一个圆柱形结构，在圆柱形结构的顶部设置有椭圆形封头，椭圆形封头的顶部设置有天然气出口，该天然气出口与天然气外输管线15相连接，示例的，圆柱形结构为圆柱形筒体，圆柱形筒体的底部设置有圆锥体，圆锥体的底部焊接有圆柱状排液管，圆柱状排液管的出口位于液体回收池9中。
需要说明的是，椭圆形封头、圆柱形筒体和圆锥体之间的固定方式，本发明实施例不做具体限定，示例的，椭圆形封头和圆锥体可以通过焊接的方式固定在圆柱形筒体的两端。
参考图1所示，旋流装置组11、液体隔板10、气体隔板13、溢流管12、除雾器14均设置在气液分离罐8内部，旋流装置组包括至少一个旋流器，旋流器的出液口位于液体隔板10的下方，旋流器的出气口位于气体隔板13的上方，除雾器14设置在旋流器的出气口上方。
具体的，参考图1所示，气体隔板13和液体隔板10均焊接在气液分离罐8的内壁上，旋流器的入口设置在气液分离罐8、气体隔板13、液体隔板10相互配合形成的容置空间内，其中，气体隔板13用于阻止进入气液分离罐的天然气直接逃逸出容置空间，即气体隔板13用于保证进入气液分离罐的天然气完全经旋流器的进气口进入旋流器内部，液体隔板10用于支撑旋流器。
需要说明的是，本发明实施例对于旋流装置组内设置的旋流器的个数和旋流器的安装方式，不做具体限定，示例的，旋流装置组11包括7个相互并联的旋流器，旋流器包括圆柱段和圆锥段，圆柱段的上端设置有出气口，圆锥段包括圆锥大端和圆锥小端，圆锥大端与所述圆柱段相连接，圆锥小端设置有出液口。
优选的，参考图1所示，7个相互并联的旋流器均匀的设置在气液分离罐8的圆柱形结构内部，其中，对于旋流器与气液分离罐8之间的固定方式，本发明实施例不做具体限定。
需要说明的是，将扩散管6充分混合和发生中和反应之后的碱性溶液和天然气的气液混合物进入旋流装置组11中，经旋流装置组中并联的旋流器进行气液分离之后，分离出来的碱性溶液经旋流器的出液口排出进入液体回收池9继续循环利用，实现了碱性溶液的循环利用，降低了天然气脱硫过程中的成本；同时，分离出来的气体经旋流器的出气口排出进入气体隔板13和椭圆形封头配合形成的容置空间，其中，将旋流器的出气口排出的气体中几乎不含有硫化物，避免了天然气中的硫化物污染环境。
参考图1所示，优选的，控制阀7为电磁控制阀，除雾器14是由金属丝编织而成的圆形网带，除雾器14用于阻挡液体雾滴。
具体的，脱硫后的天然气经旋流器完成初步脱水之后，进入气体隔板13和椭圆形封头配合形成的容置空间后，经除雾器14对从旋流器出气口排出的天然气进行二次除水，最终将含硫率和含水率均达标的天然气经天然气外输管线输出。
参考图1所示，一级检测器18设置在天然气进气管19内，一级检测器18与含硫分析仪17相连接，二级检测器16设置在天然气外输管线15内部，二级检测器16与含硫分析仪17相连接。其中，一级检测器18用于检测未经脱硫的天然气中的含硫率，二级检测器16用于检测经过喷射引流器完成脱硫的天然气中的含硫率，一级检测器18和二级检测器16分别将采集的样本数据发送给含硫分析仪17，经过含硫分析仪17的计算处理之后，自动调整碱性溶液的喷射压力和碱性溶液中碱性物质的浓度，确保天然气中的硫化物处理达到脱硫标准，减少了天然气脱硫过程中的人工参与过程，降低了天然气脱硫过程中的危险性。
本发明实施例的天然气脱硫系统，其液体回收池内的碱性溶液可以在水泵的作用下，经循环管进入喷射引流器的喷嘴内，进而经喷嘴喷出，经喷嘴喷出的碱性液体在进入喉管的过程中，将喷射外壳内的天然气一起带入喉管，即天然气在碱性溶液的喷射引流作用下进入喉管，进入喉管内的碱性溶液中的碱性物质和天然气中的硫化物发生中和反应，然后经扩散管充分混合反应后，进入旋流装置组中，经旋流装置组进行气液分离之后，液体进入液体回收池循环利用，气体经旋流器的出气口进入天然气外输管线输出。
本发明实施例提供的天然气脱硫系统，利用喷射引流器的喷射引力实现天然气和碱性溶液的混合，然后通过喉管和扩散管保证天然气中的硫化物和碱性溶液中的碱性物质充分发生中和反应，提高了天然气脱硫的脱硫率，避免天然气中的硫化物污染环境；同时对旋流装置组分离出的碱性溶液进行了回收利用，实现了碱性溶液的循环利用，降低了天然气脱硫过程中的成本，而且本发明实施例提供的天然气脱硫系统在密闭的空间内自动进行天然气脱硫，减少了天然气脱硫过程中的人工参与过程，降低了天然气脱硫过程中的危险性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种天然气脱硫系统，其特征在于，所述天然气脱硫系统包括循环管、喷射引流器、水泵、控制阀、气液分离罐、液体回收池、液体隔板、旋流装置组、溢流管、气体隔板、除雾器、天然气外输管线、二级检测器、含硫分析仪、一级检测器和天然气进气管；所述喷射引流器包括喷射外壳、喷嘴、喉管、扩散管，所述喷射外壳上设置有入口和出口，所述入口与所述天然气进气管连接，所述出口为锥形结构，所述出口的小端与所述喉管的一端相连接，所述喷嘴设置在所述出口靠近所述喉管的位置；所述扩散管为锥管，所述扩散管包括扩散管大端和扩散管小端，所述喉管的另一端与所述扩散管小端相连接，所述扩散管大端与所述气液分离罐的入口相连接；所述旋流装置组设置在所述气液分离罐内部，所述旋流装置组的上端设置有所述气体隔板、所述旋流分离器的下端设置有液体隔板，所述溢流管设置在所述气体隔板和所述液体隔板之间，所述气液分离罐的下端出口设置在所述液体回收池内，所述气液分离罐的上端与所述天然气外输管线相连接。
2.根据权利要求1所述的天然气脱硫系统，其特征在于，所述水泵的入口与所述液体回收池通过管线相连接，所述控制阀设置在所述水泵和所述液体回收池之间的连接管线上，所述控制阀用于开启和关闭所述水泵和所述液体回收池之间的连接管线，所述水泵的出口与所述喷嘴通过所述循环管相连接。
3.根据权利要求1所述的天然气脱硫系统，其特征在于，所述旋流装置组、所述液体隔板、所述气体隔板、所述溢流管、所述除雾器均设置在所述气液分离罐内部，所述旋流装置组包括至少一个旋流器，所述旋流器的出液口位于所述液体隔板的下方，所述旋流器的出气口位于所述气体隔板的上方，所述除雾器设置在所述旋流器的出气口上方。
4.根据权利要求3所述的天然气脱硫系统，其特征在于，所述气体隔板和所述液体隔板均焊接在所述气液分离罐内壁上，所述旋流器的入口设置在所述气液分离罐、所述气体隔板、所述液体隔板相互配合形成的容置空间内。
5.根据权利要求3或4所述的天然气脱硫系统，其特征在于，所述旋流装置组包括7个相互并联的旋流器，所述旋流器包括圆柱段和圆锥段，所述圆柱段的上端设置有出气口，所述圆锥段包括圆锥大端和圆锥小端，所述圆锥大端与所述圆柱段相连接，所述圆锥小端设置有出液口。
6.根据权利要求5所述的天然气脱硫系统，其特征在于，所述气液分离罐的主体为圆柱形结构，所述相互并联的旋流器均匀的设置在所述圆柱形结构内部。
7.根据权利要求1所述的天然气脱硫系统，其特征在于，所述一级检测器设置在所述天然气进气管内，所述一级检测器与所述含硫分析仪相连接，所述二级检测器设置在所述天然气外输管线内部，所述二级检测器与所述含硫分析仪相连接。
8.根据权利要求1所述的天然气脱硫系统，其特征在于，所述控制阀为电磁控制阀，所述除雾器是由金属丝编织而成的圆形网带，所述水泵为离心泵。
9.根据权利要求1所述的天然气脱硫系统，其特征在于，所述液体回收池储存有碱性溶液，所述碱性溶液可以与天然气中的硫化物发生中和反应。
10.根据权利要求1所述的天然气脱硫系统，其特征在于，所述锥形结构的锥度小于4:3，所述喉管的长度小于所述扩散管长度的一半，所述扩散管的锥度大于1:10。
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