CN202808741U

CN202808741U - 天然气脱硫脱碳深度净化系统

Info

Publication number: CN202808741U
Application number: CN 201220516853
Authority: CN
Inventors: 刘家洪; 冼祥发; 周明宇; 张庆林; 杜毅; 王远江; 张津; 郭庆生; 刘波; 曹旭原; 傅贺平; 陆永康; 陈建良; 李明; 宋光红; 张艺
Original assignee: China National Petroleum Corp Engineering Design Co Ltd
Current assignee: China Petroleum Engineering and Construction Corp
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2012-10-10
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2022-10-10

Abstract

本实用新型公开了一种天然气脱硫脱碳深度净化系统，包括依次连接的旋风分离器、重力分离器、吸收塔、闪蒸装置、贫富液换热器、再生塔、再生塔塔顶冷凝器和再生塔塔顶回流罐等。本实用新型的优点是：既能进行含硫原料天然气的常规净化，满足对普通商品天然气的净化指标要求；又能一次性深度脱除原料天然气中的H₂S、CO₂以及硫醇、COS等有机硫杂质，满足LNG对原料气的气质指标要求。

Description

天然气脱硫脱碳深度净化系统

技术领域

本实用新型涉及一种天然气脱硫脱碳净化系统，用于天然气处理厂深度净化含H₂S、CO₂、硫醇、COS等有机硫的原料天然气的深度脱硫脱碳。

背景技术

天然气作为一种优质、高效、清洁的能源，在能源构成中所占的比例日益提高。我国每年需要从国外进口大量的天然气资源，而目前探明的天然气资源主要分布在中东和欧亚大陆地区。目前一般将天然气液化以缩小其体积（压缩后的体积约为同量气态天然气体积的1/600）方便海上运输。

天然气深度预处理是天然气液化过程不可或缺的重要环节。天然气液化前，为避免发生冰堵和腐蚀等问题，必须经过深度净化处理，使其气质技术指标达到如下要求：H₂S含量≤3.5 mg/m³，CO₂含量≤50 ppm，水露点-150℃～-160℃，Hg≤0.01 ug/m³，总硫含量≤50 mg/m³，苯含量≤1ppm，C5+≤0.1%(v)。为达到这些指标要求，必须对进入液化装置的天然气进行深度净化处理。

天然气在液化之前需脱除H₂S、CO₂、有机硫及H₂O。目前国外对于LNG气体的处理，尤其对含硫原料气的处理仍多采用以下几种方法：化学吸收法，物理吸收法、化学-物理吸收法。这些方法中以化学-物理吸收法应用最为广泛，典型的工艺有Shell公司开发的Sulfinol工艺、德国BASF公司的aMDEA工艺等。下面将分别介绍上面两种典型的工艺：

（1） Shell公司开发的Sulfinol工艺处理溶液主要由醇胺、环丁砜和水组成，可根据具体处理情况，采用不同的醇胺、环丁砜和水配比，适用于较宽组成和条件的酸性气处理，包括天然气、合成气、炼厂气、尾气或LNG原料。Sulfinol工艺流程与一般胺法工艺类似，含硫的原料天然气在吸收塔中与Sulfinol溶剂逆向接触，塔内同时发生物理吸收和化学吸收过程，脱除原料气中的H₂S、CO₂和有机硫，吸收了酸性气体的富胺液在再生塔中进行降压、加热再生，使Sulfinol溶液能够循环利用。该工艺的处理能力强，可获得很低的酸气分压和较高的酸气负荷而不发生降解或腐蚀。设备主要采用碳钢材料。Sulfinol工艺投资及操作费用较低，而且通过调节砜胺比例，可达到处理最佳效果。这一工艺的不足之处在于当原料气中含有大量的重烃或芳烃时，会发生较为严重的烃共吸现象，闪蒸后的燃料气需回收处理，溶液易发泡。

（2）德国BASF公司的aMDEA工艺采用了不同溶剂体系共有六种溶剂配方，分别标以aMDEA01～aMDEA06。在一般天然气净化处理中常选择具有类似物理吸收溶剂性质的aMDEA01～MDEA03溶剂，便于在进料气相对较高的CO₂分压下脱除CO₂，以利用闪蒸节省大量的热量消耗。而aMDEA05和aMDEA06两个配方，则对H₂S具有高的选择性。aMDEA工艺特别适用于原料气中H₂S含量很低而CO₂分压极高的场合，既可用于新建装置，也可用于已建装置的改造。由于aMDEA溶剂的化学和热稳定性比较好，还可避免装置发生严重的腐蚀和结垢。但是aMDEA工艺不能脱除原料天然气中的有机硫杂质，对于处理同时含有H₂S、CO₂、硫醇、COS等有机硫的原料天然气来讲，往往处理后的净化气中总硫含量的不能达到相应的指标要求。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种天然气脱硫脱碳深度净化系统，既可用于天然气液化之前的深度预处理，也可用于类似含硫天然气的常规净化处理。

本实用新型的技术方案是：一种天然气脱硫脱碳深度净化系统，旋风分离器的顶部出口与重力分离器的顶部进口连接；重力分离器的出口与吸收塔的底部进口连接，吸收塔的底部出口与闪蒸装置顶部的进口连接，闪蒸装置的底部出口与贫富液换热器的左侧底部进口连接，贫富液换热器的右顶部出口与再生塔的中部进口连接，再生塔的顶部出口、再生塔塔顶冷凝器和再生塔塔顶回流罐的进口依次连接，再生塔塔顶回流罐的底部出口、塔顶回流泵和再生塔的顶部进口依次连接；再生塔的底部出口与贫富液换热器的右侧底部进口连接，贫富液换热器的左侧顶部出口与溶液储罐和溶液配制罐的溶液出口均经低压贫液泵接至贫液空冷器，贫液空冷器的出口分成两支路，一支路直接经贫液循环泵接入吸收塔顶部进口，另一支路经过滤装置后接贫液循环泵。

所述吸收塔的顶部出口还与湿净化气分离器连接，所述湿净化气分离器的顶部出口接至脱水装置，湿净化气分离器的底部出口与闪蒸装置连接。

所述再生塔塔顶回流罐的顶部出口还与酸气处理装置连接。

所述过滤装置包括依次连接的溶液预过滤器、活性炭过滤器和溶液后过滤器。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：既能进行含硫原料天然气的常规净化，满足对普通商品天然气的净化指标要求；又能一次性深度脱除原料天然气中的H₂S、CO₂以及硫醇、COS等有机硫杂质，满足液化天然气（LNG）对原料气的气质指标要求，具体表现如下：

（1）相同工况下，与Shell公司开发的Sulfinol工艺（有机硫脱除率为70-85%）相比，本实用新型对有机硫的脱除率为80-95%，脱除率提高了10-15%，一次性达到LNG原料进气总硫含量≤50 mg/m³的要求。

（2）采用本实用新型净化原料天然气后，H₂S含量≤3.5 mg/m³，CO₂含量≤50 ppm，总硫含量≤50 mg/m³，一次性满足LNG对原料气的脱除要求。与传统的硫脱碳净化工艺相比，能够有效地简化工艺流程、减少后续工艺的负荷，实现一次性深度净化满足LNG对原料气的进气要求。

（3）在相同工况下，相比Sulfinol工艺、a-MDEA工艺，本实用新型的溶液循环量及再生能耗均降低约8～10%，能够有效地缩小主要设备及管道尺寸、节省设备投资，具有明显的优势及广泛的应用前景。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型的系统原理图。

具体实施方式

一种天然气脱硫脱碳深度净化系统，如图1所示，包括：旋风分离器1、重力分离器2、吸收塔3、湿净化气分离器4、闪蒸装置5、贫富液换热器6、再生塔7、再生塔塔顶冷凝器8、再生塔塔顶回流罐9、塔顶回流泵10、贫液空冷器11、溶液预过滤器12、活性炭过滤器13、溶液后过滤器14、闪蒸塔15等，其中：

旋风分离器1的顶部出口与重力分离器2的顶部进口连接，旋风分离器1和重力分离器2的排污口均接至罐区污油罐；重力分离器2的出口与吸收塔3的底部进口连接，吸收塔3的顶部出口与湿净化气分离器4的顶部进口连接，湿净化气分离器4的顶部出口接至脱水装置；吸收塔3和湿净化气分离器4的底部出口分别与闪蒸装置5顶部的两个进口连接，闪蒸装置5的底部出口与贫富液换热器6的左侧底部进口连接，贫富液换热器6的右顶部出口与再生塔7的中部进口连接，再生塔7的顶部出口、再生塔塔顶冷凝器8和再生塔塔顶回流罐9的进口依次连接，再生塔塔顶回流罐9的顶部出口接酸气处理装置，再生塔塔顶回流罐9和闪蒸装置5的含油污水出口均接至污油闪蒸罐，再生塔塔顶回流罐9的底部出口、塔顶回流泵10和再生塔7的顶部进口依次连接；再生塔7的底部出口与贫富液换热器6的右侧底部进口连接，贫富液换热器6的左侧顶部出口与溶液储罐和溶液配制罐的溶液出口均经低压贫液泵接至贫液空冷器11，贫液空冷器11的出口分成两支路，一支路经贫液循环泵接入吸收塔3顶部进口，另一支路经贫液后冷器接入溶液预过滤器12；溶液预过滤器12的出口分成两支路，一支路分别与活性炭过滤器13、溶液后过滤器14依次连接，另一支路与溶液后过滤器14的出口汇合后一部分经贫液循环泵接入吸收塔3顶部进口，另一部分进入闪蒸装置5的闪蒸塔15。

本实用新型的工作原理是：原料气（T = 20～50 ℃，P = 5～8 MPa（g））首先经旋风分离器1、重力分离器2充分分离掉机械杂质、游离水和污油后进入吸收塔3，在吸收塔3内脱除原料气中大部分的H₂S、CO₂和有机硫。由塔顶排出的气体（T = 38～45 ℃）经湿净化气分离器4分离后进入下一个净化装置（脱水装置）；由塔底排出的富胺液（T = 45～60 ℃）与经湿净化气分离器分离后排出的液体一同进入闪蒸装置5，闪蒸后的闪蒸气（T=45～60 ℃）经闪蒸塔15至燃料气系统，闪蒸后的富胺液经贫富液换热器6换热后（T = 90～110 ℃）自上而下流入再生塔7。在再生塔内富胺液解吸吸收的酸气，由塔顶排出的气体经再生塔冷凝器8冷凝后进入塔顶回流罐9，回流后的液体经塔顶回流泵10重新进入再生塔7；由回流罐9顶部排出的酸气进入酸气处理装置。由再生塔7塔底流出的贫胺液（T = 120～130 ℃）经贫富液换热器6降温后（T = 70～80 ℃）与补充的新鲜胺液一同经贫液空冷器11、过滤装置（包括溶液预过滤器12、活性炭过滤器13和溶液后过滤器14）后由吸收塔3塔顶部（T = 40～45 ℃）进入吸收塔。经本实用新型的脱硫脱碳装置的原料气中H₂S含量≤3.5 mg/m³，CO₂含量≤50 ppm，总硫含量≤50 mg/m³，满足LNG对原料气的要求。

Claims

1.一种天然气脱硫脱碳深度净化系统，其特征在于：旋风分离器的顶部出口与重力分离器的顶部进口连接；重力分离器的出口与吸收塔的底部进口连接，吸收塔的底部出口与闪蒸装置顶部的进口连接，闪蒸装置的底部出口与贫富液换热器的左侧底部进口连接，贫富液换热器的右顶部出口与再生塔的中部进口连接，再生塔的顶部出口、再生塔塔顶冷凝器和再生塔塔顶回流罐的进口依次连接，再生塔塔顶回流罐的底部出口、塔顶回流泵和再生塔的顶部进口依次连接；再生塔的底部出口与贫富液换热器的右侧底部进口连接，贫富液换热器的左侧顶部出口与溶液储罐和溶液配制罐的溶液出口均经低压贫液泵接至贫液空冷器，贫液空冷器的出口分成两支路，一支路直接经贫液循环泵接入吸收塔顶部进口，另一支路经过滤装置后接贫液循环泵。

2.根据权利要求1所述的天然气脱硫脱碳深度净化系统，其特征在于：所述吸收塔的顶部出口还与湿净化气分离器连接，所述湿净化气分离器的顶部出口接至脱水装置，湿净化气分离器的底部出口与闪蒸装置连接。

3.根据权利要求1所述的天然气脱硫脱碳深度净化系统，其特征在于：所述再生塔塔顶回流罐的顶部出口还与酸气处理装置连接。

4.根据权利要求1所述的天然气脱硫脱碳深度净化系统，其特征在于：所述过滤装置包括依次连接的溶液预过滤器、活性炭过滤器和溶液后过滤器。