CN208814962U

CN208814962U - 一种前倒后置式天然气干法脱硫装置

Info

Publication number: CN208814962U
Application number: CN201820763451.4U
Authority: CN
Inventors: 马永刚; 丁波
Original assignee: ZHUHAI JUTAL OFFSHORE OIL SERVICES Ltd
Current assignee: ZHUHAI JUTAL OFFSHORE OIL SERVICES Ltd
Priority date: 2018-05-22
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2019-05-03
Anticipated expiration: 2028-05-22

Abstract

本实用新型公开了一种前倒后置式天然气干法脱硫装置，包括并联设置的第一脱硫装置和第二脱硫装置，所述第一脱硫装置的第一脱硫罐（R‑101）、第二脱硫罐（R‑102）的气体管路串联或者并联设置后与第一保护罐（R‑103）的气体管路串联连接，所述第二脱硫装置的第三脱硫罐（R‑106）、第四脱硫罐（R‑105）的气体管路串联或者并联设置后与第二保护罐（R‑107）的气体管路串联连接，同时也公开了对应的方法。本实用新型的自动化程度高，结构和工艺更简单，生产效率高，能根据不同工况作适应性调整，操作方便，安全可靠，生产成本低。

Description

一种前倒后置式天然气干法脱硫装置

技术领域

本实用新型涉及一种天然气脱硫装置，尤其是一种前倒后置式天然气干法脱硫装置。

背景技术

天然气属于一种清洁燃料，但开采的天然气资源，通常会含有一定的硫化物。这些硫化物主要以H₂S的形式存在，但还有小分子硫醇、硫醚、二硫化物、羟基硫和二硫化碳等组分。硫化物的存在，在含水环境下，会腐蚀生产设备及管道，污染环境。出于安全及健康考虑，天然气中含硫标准中H₂S含量应低于 20mg/m³。目前国内外天然气的使用量逐年增加，对天然气脱硫工艺的要求也随之提高。

天然气脱硫的方法分湿法脱硫和干法脱硫两种，其中干法脱硫具有投资小、工艺简单、操作方便和脱硫精度高的优点，适用面更广。常见的干法催化氧化脱硫工艺包括：将天然气增湿补氧后通过气液分离器，再加热到脱硫所需温度，然后进入到安装有催化脱硫剂的脱硫塔中，催化脱硫后使得硫含量达到要求并输送至后续装置。这一过程为催化氧化过程，脱硫产物为单质硫以及高沸点多硫化物。应用于干法脱硫的脱硫剂主要有氧化锌、氧化铁、活性炭以及分子筛等固体脱硫剂。

现有技术中，申请号200910217725.5的实用新型专利公开了一种天然气干法精脱硫工艺，采用三级常温天然气干法精脱硫：第一级脱硫为粗脱硫化氢，使用常温氧化铁脱硫剂，第二级精脱硫化氢反应器，使用常温氧化锌脱硫剂，第三级精脱有机硫反应器，使用常温分子筛脱硫剂，常温氧化铁脱硫剂和常温分子筛脱硫剂能够再生重复使用，第一级反应器、第二级反应器和第三级反应器，必须是一开一备，该实用新型专利能延长有机硫吸附剂的再生周期，提高脱硫精度，但结构和工艺复杂，自动化程度低，对于不同工况的适用范围窄。

另外，国内现有天然气脱硫装置采用的是自上而下的天然气脱硫方式，反应器内部脱硫剂床层压力大，容易压裂催化剂，导致催化剂粉碎，不但影响到催化剂用量和产品脱硫效果，还会导致脱硫剂粉碎进入底部管道，导致管道堵塞，同时由于压力自上而下，因此容易压损支撑格栅，降低反应器安全系数。

因此，为更好地净化天然气，适应国内外天然气市场规模增长的需求，应当研发更为安全、高效、环保的环保天然气脱硫设备和工艺。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构简单、安全高效和适用范围广的前倒后置式天然气干法脱硫装置，并介绍了该装置的使用方法。

本实用新型的技术方案为：

一种前倒后置式天然气干法脱硫装置，包括并联设置的第一脱硫装置和第二脱硫装置，其特征在于：所述第一脱硫装置包括第一脱硫罐(R-101)、第二脱硫罐(R-102)和第一保护罐(R-103)，所述第一脱硫罐(R-101)、第二脱硫罐(R-102) 的气体管路串联或者并联设置后与第一保护罐(R-103)的气体管路串联连接，所述第一脱硫罐(R-101)、第二脱硫罐(R-102)和第一保护罐(R-103)的出液管路均连接至第一出液端；

所述第二脱硫装置包括第三脱硫罐(R-106)、第四脱硫罐(R-105)和第二保护罐(R-107)，所述第三脱硫罐(R-106)、第四脱硫罐(R-105)的气体管路串联或者并联设置后与第二保护罐(R-107)的气体管路串联连接，所述第三脱硫罐(R-106)、第四脱硫罐(R-105)和第二保护罐(R-107)的出液管路均连接至第二出液端；所述第一脱硫装置和第二脱硫装置的进气管路均与总进气端连接，第一保护罐(R-103)和第二保护罐(R-107)的出气管路均与总出气端连接。

所述总进气端分别与第一阀门(V11)、第二阀门(V21)和第十七阀门(V4) 的进气端管路连接，第一阀门(V11)的出气端分别与第三阀门(V12)的进气端和第四阀门(V24)的出气端管路连接，第二阀门(V21)的出气端分别与第五阀门(V14)的出气端和第六阀门(V22)的进气端管路连接，第三阀门(V12) 的出气端连接至第一脱硫罐(R-101)下部，第一脱硫罐(R-101)顶部与第七阀门(V13)的进气端管路连接，第七阀门(V13)的出气端分别与第五阀门(V14) 和第八阀门(V16)的进气端管路连接，第六阀门(V22)的出气端连接至第二脱硫罐(R-102)下部，第二脱硫罐(R-102)顶部与第九阀门(V23)的进气端管路连接，第九阀门(V23)的出气端分别与第四阀门(V24)和第十阀门(V26) 的进气端管路连接，第十阀门(V26)的进气端同时与第八阀门(V16)的出气端相连，第十阀门(V26)的出气端连接至第一保护罐(R-103)下部，第一保护罐(R-103)顶部的出气管路依次串联设置有第十一阀门(V32)、流量计a、第十二阀门(V33)和第十三阀门(V34)，第一脱硫罐(R-101)、第二脱硫罐(R-102) 和第一保护罐(R-103)的出液管路上分别设置有第十四阀门(V15)、第十五阀门(V25)和第十六阀门(V31)；

所述第十七阀门(V4)的出气端分别与第十八阀门(V61)的进气端和第十九阀门(V51)的进气端管路连接，第十八阀门(V61)的出气端分别与第二十阀门(V62)的进气端和第二十一阀门(V54)的出气端管路连接，第十九阀门 (V51)的出气端分别与第二十二阀门(V64)的出气端和第二十三阀门(V52) 的进气端管路连接，第二十阀门(V62)的出气端连接至第三脱硫罐(R-106)下部，第三脱硫罐(R-106)顶部与第二十四阀门(V63)的进气端管路连接，第二十四阀门(V63)的出气端分别与第二十二阀门(V64)和第二十五阀门(V66) 的进气端管路连接，第二十三阀门(V52)的出气端连接至第四脱硫罐(R-105) 下部，第四脱硫罐(R-105)顶部与第二十六阀门(V53)的进气端管路连接，第二十六阀门(V53)的出气端分别与第二十一阀门(V54)和第二十七阀门(V56) 的进气端管路连接，第二十七阀门(V56)的进气端同时与第二十五阀门(V66) 的出气端相连，第二十七阀门(V56)的出气端连接至第二保护罐(R-107)下部，第二保护罐(R-107)顶部的出气管路依次串联设置有第二十八阀门(V72)和流量计b，且第二十八阀门(V72)和流量计b之间的管路与第十三阀门(V34)出气端的管路相连，第三脱硫罐(R-106)、第四脱硫罐(R-105)和第二保护罐(R-107) 的出液管路上分别设置有第二十九阀门(V65)、第三十阀门(V55)和第三十一阀门(V71)。

所述第一脱硫装置和第二脱硫装置的各个罐体均包括筒体，所述筒体上下两侧分别设置有上封头和下封头，筒体外侧设置有支撑组件、顶部人孔、侧部人孔，筒体下部设置有支撑格栅，所述支撑格栅上设置有固体催化剂床层，筒体顶部设置有篮式过滤装置，各个筒体组件的结构和大小均相同，所述第一脱硫装置和第二脱硫装置通过支撑件和/或夹紧件安装有进气管路、出气管路、进水管路、放空管路和出液管路管路，与筒体之间相连的进气管路出气端设置有气体扩散装置。

脱硫装置至少为2套采用并联设置；套数不限，均采用并联设置。

一种前倒后置式天然气干法脱硫装置的方法，包括如下步骤：

S1通过阀门的自动控制，使得第一脱硫装置内的第一脱硫罐(R-101)、第二脱硫罐(R-102)为串联设置、并联设置或仅使用其中一个脱硫罐，使得第二脱硫装置内的第三脱硫罐(R-106)、第四脱硫罐(R-105)串联设置、并联设置或仅使用其中一个脱硫罐，且第一脱硫装置和第二脱硫装置的至少一个处于使用状态；

S2通入原料气依次经过第一脱硫装置和/或第二脱硫装置内的对应罐体，获得达标的天然气；

S3上述步骤中罐体处理后的液体，经过第一出液端和/或第二出液端排出，然后回收其中硫化物，并处理废水后进行达标排放。

所述第一脱硫装置内，第一脱硫罐(R-101)、第二脱硫罐(R-102)仅使用一个的处理步骤，包括如下子步骤：

S11原料气自第一脱硫罐(R-101)下部流入，经固定床层催化脱硫后，自第一脱硫罐(R-101)上部流出，或者原料气流入第二脱硫罐(R-102)进行催化脱硫处理；

S12处理后的气体直接通入第一保护罐(R-103)下部，经固定床层催化脱硫后，再自第一保护罐(R-103)上部流出，最终流动至总出气端。

所述第二脱硫装置内，第三脱硫罐(R-106)、第四脱硫罐(R-105)仅使用一个的处理步骤，包括如下子步骤：

S11原料气自第三脱硫罐(R-106)下部流入，经固定床层催化脱硫后，自第三脱硫罐(R-106)上部流出，或者原料气流入第四脱硫罐(R-105)进行催化脱硫处理；

S12处理后的气体直接通入第二保护罐(R-107)下部，经固定床层催化脱硫后，再自第二保护罐(R-107)上部流出，最终流动至总出气端。

所述第一脱硫装置内，第一脱硫罐(R-101)、第二脱硫罐(R-102)采用串联设置时的处理步骤，包括如下子步骤：

S11原料气自第一脱硫罐(R-101)下部流入，经固定床层催化脱硫后，自第一脱硫罐(R-101)上部流出，或者原料气流入第二脱硫罐(R-102)处理，然后转入步骤S12；

S12处理后的气体直接通入第二脱硫罐(R-102)下部，经固定床层催化脱硫后，自第二脱硫罐(R-102)上部流出，当步骤S11为第二脱硫罐(R-102)时，本步骤进入第一脱硫罐(R-101)，然后转入步骤S13；

S13处理后的气体直接通入第一保护罐(R-103)下部，经固定床层催化脱硫后，再自第一保护罐(R-103)上部流出，最终流动至总出气端。

所述第二脱硫装置内，第三脱硫罐(R-106)、第四脱硫罐(R-105)采用串联设置时的处理步骤，包括如下子步骤：

S11原料气自第三脱硫罐(R-106)下部流入，经固定床层催化脱硫后，自第三脱硫罐(R-106)上部流出，或者原料气流入第四脱硫罐(R-105)处理，然后转入步骤S13；

S12处理后的气体直接通入第四脱硫罐(R-105)下部，经固定床层催化脱硫后，自第四脱硫罐(R-105)上部流出，当步骤S11为第四脱硫罐(R-105)时，本步骤进入第三脱硫罐(R-106)，然后转入步骤S13；

S13处理后的气体直接通入第二保护罐(R-107)下部，经固定床层催化脱硫后，再自第二保护罐(R-107)上部流出，最终流动至总出气端。

所述第一脱硫装置内，第一脱硫罐(R-101)、第二脱硫罐(R-102)采用并联设置时的处理步骤，包括如下子步骤：

S11原料气同时自第一脱硫罐(R-101)和第二脱硫罐(R-102)下部流入，经固定床层催化脱硫后，自第一脱硫罐(R-101)和第二脱硫罐(R-102)上部流出；

所述第二脱硫装置内，第三脱硫罐(R-106)、第四脱硫罐(R-105)采用并联设置时的处理步骤，包括如下子步骤：

S11原料气同时自第三脱硫罐(R-106)和第四脱硫罐(R-105)下部流入，经固定床层催化脱硫后，自第三脱硫罐(R-106)和第四脱硫罐(R-105)上部流出；

本实用新型的有益效果为：

1、自动化程度高，结构和工艺更简单，生产效率高，能根据不同工况作适应性调整，操作方便，安全可靠，生产成本低。

2、气体自下而上，随着吸附硫化氢量的增加，压差增大，但压力是从下而上，因此不会增加支撑格栅的负荷，增加安全保险系数。

3、顶部气相出口采用内过滤篮式过滤装置，保证脱硫不进入后续管道中，影响下游装置。

4、气体自下而上不会在脱硫剂床层压降增大的情况下压裂脱硫剂，致使脱硫剂粉碎进入底部管道，导致堵塞管道。

5、设计时考虑采用美国先进的卸剂方式，从顶部人孔将脱硫剂吸入废剂车，安全环保。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

实施例1

参照附图1，一种前倒后置式天然气干法脱硫装置，包括并联设置的第一脱硫装置和第二脱硫装置，其特征在于：所述第一脱硫装置包括第一脱硫罐 (R-101)、第二脱硫罐(R-102)和第一保护罐(R-103)，所述第一脱硫罐(R-101)、第二脱硫罐(R-102)的气体管路串联或者并联设置后与第一保护罐(R-103)的气体管路串联连接，所述第一脱硫罐(R-101)、第二脱硫罐(R-102)和第一保护罐(R-103)的出液管路均连接至第一出液端；

所述第二脱硫装置包括第三脱硫罐(R-106)、第四脱硫罐(R-105)和第二保护罐(R-107)，所述第三脱硫罐(R-106)、第四脱硫罐(R-105)的气体管路串联或者并联设置后与第二保护罐(R-107)的气体管路串联连接，所述第三脱硫罐(R-106)、第四脱硫罐(R-105)和第二保护罐(R-107)的出液管路均连接至第二出液端；

所述第一脱硫装置和第二脱硫装置的进气管路均与总进气端连接，第一保护罐(R-103)和第二保护罐(R-107)的出气管路均与总出气端连接。

所述第一脱硫罐(R-101)、第二脱硫罐(R-102)和第一保护罐(R-103)安装在第一基座上，第一脱硫罐(R-101)和第二脱硫罐(R-102)之间、第二脱硫罐(R-102)和第一保护罐(R-103)之间均设置若干层平台，所述平台上设置有扶梯，底层的平台的扶梯连接至第一基座，所述第三脱硫罐(R-106)、第四脱硫罐(R-105)和第二保护罐(R-107)安装在第二基座上，第三脱硫罐(R-106)、第四脱硫罐(R-105)之间、第四脱硫罐(R-105)和第二保护罐(R-107)之间均设置若干层平台，所述平台上设置有扶梯，底层的平台的扶梯连接至第二基座。

所述第一脱硫装置和第二脱硫装置的各个罐体均包括筒体，所述筒体上下两侧分别设置有上封头和下封头，筒体外侧设置有支撑组件、顶部人孔、侧部人孔，筒体下部设置有支撑格栅，所述支撑格栅上设置有固体催化剂床层，筒体顶部设置有篮式过滤装置，各个筒体组件的结构和大小均相同；所述支撑组件包括支腿、支座、支撑件、夹紧件(如管夹)等。

所述第一脱硫装置和第二脱硫装置通过支撑件和/或夹紧件安装有进气管路、出气管路、进水管路、放空管路和出液管路等管路；与筒体之间相连的进气管路出气端设置有气体扩散装置，所述气体扩散装置可以为在侧壁开缝的管状结构。

实施例2

一种前倒后置式天然气干法脱硫装置的方法，包括如下步骤(设备连接方式如实施例1)：

工艺方法如下：

本实用新型的工艺过程为：原料气一半的天然气自下而上进入脱硫罐R101，大部分的硫化氢被吸附，初步净化后的天然气进入R102底部，天然气中的硫化氢进一步被吸收，出口满足10mg/m3，为满足脱硫剂的最大效率，在更换剂的时候仍能保证脱硫精度，后续添加了保护罐R103。当脱硫罐R101出口取样分析，硫化氢浓度和进口的相差不大的时候，R101罐切出运行序列，对R101罐进行更换脱硫剂，更换完成后，再切入运行序列，作为R102罐的后续罐进行运行，充分利用前倒后置的设计理念。同样当R102吸附饱和后，采用同样的方法进行更换脱硫剂，以此类推，循环操作。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和最佳实施例，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims

1.一种前倒后置式天然气干法脱硫装置，所述脱硫装置包括第一脱硫罐(R-101)、第二脱硫罐(R-102)和第一保护罐(R-103)，其特征在于：所述第一脱硫罐(R-101)、第二脱硫罐(R-102)的气体管路串联或者并联设置后与第一保护罐(R-103)的气体管路串联连接，所述第一脱硫罐(R-101)、第二脱硫罐(R-102)和第一保护罐(R-103)的出液管路均连接至出液端，所述脱硫装置的进气管路与总进气端连接，第一保护罐(R-103)的出气管路与总出气端连接。

2.根据权利要求1所述的前倒后置式天然气干法脱硫装置，其特征在于：所述总进气端分别与第一阀门(V11)和第二阀门(V21)的进气端管路连接，第一阀门(V11)的出气端分别与第三阀门(V12)的进气端和第四阀门(V24)的出气端管路连接，第二阀门(V21)的出气端分别与第五阀门(V14)的出气端和第六阀门(V22)的进气端管路连接，第三阀门(V12)的出气端连接至第一脱硫罐(R-101)下部，第一脱硫罐(R-101)顶部与第七阀门(V13)的进气端管路连接，第七阀门(V13)的出气端分别与第五阀门(V14)和第八阀门(V16)的进气端管路连接，第六阀门(V22)的出气端连接至第二脱硫罐(R-102)下部，第二脱硫罐(R-102)顶部与第九阀门(V23)的进气端管路连接，第九阀门(V23)的出气端分别与第四阀门(V24)和第十阀门(V26)的进气端管路连接，第十阀门(V26)的进气端同时与第八阀门(V16)的出气端相连，第十阀门(V26)的出气端连接至第一保护罐(R-103)下部，第一保护罐(R-103)顶部的出气管路依次串联设置有第十一阀门(V32)、流量计a、第十二阀门(V33)和第十三阀门(V34)，第十三阀门(V34)出气端连接至总出气端，连第一脱硫罐(R-101)、第二脱硫罐(R-102)和第一保护罐(R-103)的出液管路上分别设置有第十四阀门(V15)、第十五阀门(V25)和第十六阀门(V31)。

3.根据权利要求1所述的前倒后置式天然气干法脱硫装置，其特征在于：所述脱硫装置的各个罐体均包括筒体，所述筒体上下两侧分别设置有上封头和下封头，筒体外侧设置有支撑组件、顶部人孔、侧部人孔，筒体下部设置有支撑格栅，所述支撑格栅上设置有固体催化剂床层，筒体顶部设置有篮式过滤装置，各个筒体组件的结构和大小均相同，所述脱硫装置通过支撑件和/或夹紧件安装有进气管路、出气管路、进水管路、放空管路和出液管路管路，与筒体之间相连的进气管路出气端设置有气体扩散装置。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的前倒后置式天然气干法脱硫装置，其特征在于：脱硫装置至少为2套采用并联设置。