CN216129550U

CN216129550U - 一种羰基硫高效脱硫的系统

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Publication number: CN216129550U
Application number: CN202120614434.6U
Authority: CN
Inventors: 刘棋; 梁宇成; 韩敏; 汤国军; 赵启龙; 赵兴涛; 祁亚玲; 曹文浩; 兰林; 陈娟; 张玉明; 赵海龙
Original assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Engineering and Construction Corp; China Petroleum Engineering Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Engineering and Construction Corp; China Petroleum Engineering Co Ltd
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2022-03-25
Anticipated expiration: 2031-03-25

Abstract

本实用新型属于天然气中高羰基硫含量的脱除装置技术领域，具体为一种羰基硫高效脱硫的系统。该系统包括吸收塔、闪蒸罐、贫富液换热器、解析塔和再沸器，其中，原料气装置与分离器一连接后进入吸收塔的下端，吸收塔的底部通过管道与闪蒸罐连接后再与过滤器连接；过滤器的另外一端与贫富液换热器进入解析塔的上端；解析塔下部一侧通过管道与再沸器连接；再沸器通过管道与贫富液换热器连接；贫富液换热器的出口管道依次通过升压泵与冷却器后进入吸收塔的上部，吸收塔顶部出来的管道与分离器二连接等。该系统不需要额外采用羰基硫水解装置，可减少生产成本。该系统可较好的进行脱硫处理，使满足净化后天然气中残硫小于20mg/m³的国家标准。

Description

一种羰基硫高效脱硫的系统

技术领域

本实用新型属于天然气中高羰基硫含量的脱除装置技术领域，具体为一种羰基硫高效脱硫的系统。

背景技术

混合气体主要包括天然气、石油炼厂气、合成气、液化石油气等。在天然气、石油炼厂气、合成气、液化石油气等工业气体中通常含有硫醚、噻吩及其他有机硫化物等杂质。其他有机硫化物主要包括羰基硫、二硫化碳、硫醇。硫醚易燃、易挥发、高毒、不溶于水，溶于乙醇、乙醚等，受高热分解产生有毒的硫化物烟气，与氧化剂能发生强烈反应。噻吩是一种杂环化合物，也是一种硫醚，噻吩天然存在于天然气中，含量可高达数个百分点。有机硫(COS、甲硫醇等)是一种剧毒且无色的可燃气体，它的存在严重地威胁人身安全，而且会引起设备和管路的腐蚀，同时硫化物即使在极低的浓度水平下也具有难以忍受的气味。因此，在输送及加工之前必须清除达到国家标准要求。随着环保，要求不断提高，天然气总硫含量要求越来越严格，为了满足更严格的工业和环保法规要求，有必要选用新型的脱硫脱碳溶剂。

为了除去这些含硫气体,目前已经开发了多种脱硫方法。在工业规模生产上，根据吸收酸性组分的机理主要存在两种吸收溶剂:化学溶剂和物理溶剂。

第一类物理溶剂为环丁砜、吗啉衍生物、脂族酸酰胺、甲醇、乙醇以及聚乙二醇二甲醚混合物、N-甲基吡咯烷酮、N-烷基化吡咯烷酮以及相应的哌啶酮。

第二类化学溶剂为链烷醇胺及其衍生物，最常用的是乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺哌嗪2-(2-氨基乙氯基)乙醇等。

上述溶剂对脱除硫醚、噻吩具有一定的效果，但在酸气负荷、再生能耗、对硫醚、噻吩的选择性吸收和有机硫脱除率方面尚有待改进余地，特别是随能源紧张的加剧和环保要求的不断提高，对于处理含高硫醚、噻吩及其他有机硫的气体，这些常规的脱硫溶剂已不能适应要求，并且，配套的装置也很不完善，也需要进行适应性的调整。

发明内容

本实用新型的发明目的在于针对上述问题，提供一种羰基硫高效脱硫的系统。该系统配合高效脱除羰基硫的溶剂使用，可较好的用于天然气、石油炼厂气、合成气中羰基硫及其他有机硫的脱除；对羰基硫的脱除率能达98％以上，同时能够大大节约能量消耗，该系统较常规流程更为简单，可节省投资。

为了实现以上发明目的，本实用新型的技术方案为：

一种羰基硫高效脱硫的系统，包括吸收塔、闪蒸罐、贫富液换热器、解析塔和再沸器，其中，原料气装置与分离器一连接后进入吸收塔的下端，吸收塔的底部通过管道与闪蒸罐连接后再与过滤器连接；过滤器的另外一端与贫富液换热器进入解析塔的上端；解析塔下部一侧通过管道与再沸器连接；再沸器通过管道与贫富液换热器连接；贫富液换热器的出口管道依次通过升压泵与冷却器后进入吸收塔的上部，吸收塔顶部出来的管道与分离器二连接。分离器二与净化气装置连接。

所述的闪蒸罐上还设置了闪蒸气出口。

作为本申请中一种较好的实施方式，所述解析塔顶部的出口气管道与塔顶冷凝器连接后进入塔顶回流罐；塔顶回流罐一侧的出口与回流泵连接后又进入解析塔的顶部。

作为本申请中一种较好的实施方式，塔顶回流罐通过管道与酸性气体回收装置连接。

作为本申请中一种较好的实施方式，再沸器与热源来源装置连接，再沸器的出口与解析塔的底部连通，形成循环模式。

作为本申请中一种较好的实施方式，缓冲罐通过管道与再沸器来的管道合并成一根总管后与贫富液换热器连接。

其工作原理为：

含酸性气体的原料气经分离器分离去掉液态水和部分杂质后从吸收塔下端进入吸收塔，在吸收塔内和塔顶的吸收液进行逆向接触，进行吸收反应；反应后的富液从吸收塔下端进入闪蒸罐进行闪蒸，闪蒸得到的半贫液经过过滤器过滤去除部分杂质后，再经贫富液换热器换热后，从解析塔的顶端进入解析塔，解析塔与再沸器连接，经过再沸器加热后得到解析后的贫液，贫液经再沸器底部进入贫富液换热器与半贫液进行换热，换热后的贫液通过升压泵升压后再进入冷却器后打入到吸收塔的顶部，进而继续循环利用；在解析塔中解析出的酸性气体经过塔顶冷却器冷却，把水蒸气冷却到塔顶回流罐中，经回流泵打入解析塔，从而保证吸收液的浓度不会发生变化；装置运行一定时间后，如果吸收液有损耗，则可通过缓冲罐补充一定的吸收液。

所述的吸收液可采用中国专利号2020106621203中记载的羰基硫高效脱除溶剂，该脱硫溶剂包括以下质量百分含量的原料：20％～50％的醇胺溶剂、10％～40％的特效溶剂、1％～6％的活化剂、0.2％～3％的由消泡剂、抗氧化剂和缓蚀剂按质量比3～10：6：3～4的比例组成的其他助剂。

前述本实用新型主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本实用新型可采用并要求保护的方案；且本实用新型，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本实用新型方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本实用新型所要保护的技术方案，在此不做穷举。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

(一)、该系统中，再生后的酸气进入塔顶冷凝器，冷凝器采用空气冷却，较常规流程可大大降低循环水的消耗，节省能量。再沸器采用釜式再沸器，较常规的热虹吸式重沸器降低了腐蚀机率，增加了系统的可靠性。再生后的吸收剂进入贫富液换热器和升压泵，经升压泵打入贫冷却器后进入吸收塔，贫富液换热可大大节省能量。从吸收塔出来的富液先进入闪蒸罐，然后经过滤器后进入再生塔，在闪蒸罐中将烃类物质闪蒸出来可以提高酸气质量，在进入再生塔前先进行过滤可以降低杂质进入再生系统，提高再生质量。

(二)、不需要额外采用羰基硫水解装置，可减少生产成本。

(三)、该系统可较好的进行脱硫处理，使满足净化后天然气中残硫小于20mg/m³的国家标准。

附图说明

图1是本实用新型中所述的高效脱除硫醚和噻吩的系统结构示意图。

其中，1——分离器一、2——吸收塔、3——闪蒸罐、4——过滤器、5——贫富液换热器、6——解吸塔、7——再沸器、8——缓冲罐、9——塔顶冷凝器、10——塔顶回流罐、11——回流泵、12——升压泵、13——冷却器、14——分离器二。

具体实施方式

一种羰基硫高效脱硫的系统，包括吸收塔、闪蒸罐、贫富液换热器、解析塔和再沸器，其中，原料气装置与分离器一连接后进入吸收塔的下端，吸收塔的底部通过管道与闪蒸罐连接后再与过滤器连接；过滤器的另外一端与贫富液换热器进入解析塔的上端；解析塔下部一侧通过管道与再沸器连接；再沸器通过管道与贫富液换热器连接；贫富液换热器的出口管道依次通过升压泵与冷却器后进入吸收塔的上部，吸收塔顶部出来的管道与分离器二连接；分离器二与净化气装置连接。

所述的闪蒸罐上还设置了闪蒸气出口。

其工作原理为：

所述的吸收液包括以下组分(以质量百分比计)：N-甲基二乙醇胺30％，N，N-二苄基乙醇胺6％，叔丁基二乙醇胺12％，N-硫醛基-氨基乙酸-叔丁基酯30％，(S)-3-(羟甲基)吡咯烷1％，聚醚改性有机硅0.5％，硫代二丙酸0.3％，咪唑啉0.2％，去离子水20％，总质量百分含量为100％。

吸收液的制备方法包括以下步骤：

(1)称取上述重量份的醇胺溶剂、N-硫醛基-氨基乙酸-叔丁基酯于搅拌釜，在30℃下混合均匀；

(2)称取上述重量份的活(S)-3-(羟甲基)吡咯烷，聚醚改性有机硅，硫代二丙酸，咪唑啉加入到步骤(1)所述的搅拌釜中，搅拌混合均匀，即得高效脱羰基硫溶剂。

以上系统装置和吸收液均用于高羰基硫的天然气净化，高羰基硫的天然气组成包括(以摩尔比计)：甲烷85％、乙烷2％、硫化氢6.3％、二氧化碳6.66％、羰基硫150ppm、甲硫醇100ppm、乙硫醇50ppm、丙硫醇30ppm、甲硫醚20ppm、二硫化碳20ppm、噻吩20ppm。

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的保护范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型要指出的是，本实用新型中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本实用新型涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。

实施例1：

如图1所示，一种羰基硫高效脱硫的系统，包括吸收塔、闪蒸罐、贫富液换热器、解析塔和再沸器，其中，原料气装置与分离器一连接后进入吸收塔的下端，吸收塔的底部通过管道与闪蒸罐连接后再与过滤器连接；过滤器的另外一端与贫富液换热器进入解析塔的上端；解析塔下部一侧通过管道与再沸器连接；再沸器通过管道与贫富液换热器连接；贫富液换热器的出口管道依次通过升压泵与冷却器后进入吸收塔的上部，吸收塔顶部出来的管道与分离器二连接；分离器二与净化气装置连接。

所述解析塔顶部的出口气管道与塔顶冷凝器连接后进入塔顶回流罐；塔顶回流罐一侧的出口与回流泵连接后又进入解析塔的顶部。塔顶回流罐通过管道与酸性气体回收装置连接。所述的闪蒸罐上还设置了闪蒸气出口。再沸器与热源来源装置连接，再沸器的出口与解析塔的底部连通，形成循环模式。

缓冲罐通过管道与再沸器来的管道合并成一根总管后与贫富液换热器连接。

采用该装置进行高羰基硫的天然气净化，具体操作步骤为：

采用该系统和具体实施方式中记载的吸收液进行高羰基硫的天然气净化，净化后气体中各酸性气体含量如下：

硫化氢4ppm、二氧化碳2.4％、羰基硫8ppm、甲硫醇3ppm、乙硫醇2ppm、丙硫醇3ppm、甲硫醚2ppm、二硫化碳2ppm、噻吩2ppm、总有机硫含量40mg/m³，羰基硫脱除率94.7％，溶剂酸气负荷0.53mol(H₂S+CO₂)/mol胺。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种羰基硫高效脱硫的系统，包括吸收塔(2)、闪蒸罐(3)、贫富液换热器(5)、解析塔(6)和再沸器(7)，其特征在于：原料气装置与分离器一(1)连接后进入吸收塔(2)的下端，吸收塔(2)的底部通过管道与闪蒸罐(3)连接后再与过滤器(4)连接；过滤器(4)的另外一端与贫富液换热器(5)进入解析塔(6)的上端；解析塔(6)下部一侧通过管道与再沸器(7)连接；再沸器(7)通过管道与贫富液换热器(5)连接；贫富液换热器(5)的出口管道依次通过升压泵(12)与冷却器(13)后进入吸收塔(2)的上部，吸收塔(2)顶部出来的管道与分离器二(14)连接。

2.如权利要求1所述羰基硫高效脱硫的系统，其特征在于：解析塔(6)顶部的出口气管道与塔顶冷凝器(9)连接后进入塔顶回流罐(10)；塔顶回流罐(10)一侧的出口与回流泵(11)连接后又进入解析塔(6)的顶部。

3.如权利要求2所述羰基硫高效脱硫的系统，其特征在于：塔顶回流罐(10)通过管道与酸性气体回收装置连接。

4.如权利要求1所述羰基硫高效脱硫的系统，其特征在于：分离器二(14)与净化气装置连接。

5.如权利要求1所述羰基硫高效脱硫的系统，其特征在于：再沸器(7)与热源来源装置连接，再沸器(7)的出口与解析塔(6)的底部连通，形成循环。

6.如权利要求1所述羰基硫高效脱硫的系统，其特征在于：缓冲罐(8)通过管道与再沸器(7)来的管道合并成一根总管后与贫富液换热器(5)连接。

7.如权利要求1所述羰基硫高效脱硫的系统，其特征在于：闪蒸罐(3)上还设置了闪蒸气出口。