一種組合式天然氣凈化廠低濃度酸氣處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】 [0001] ：
[0002] 本實用新型涉及一種組合式天然氣凈化廠低濃度酸氣處理裝置。
【背景技術(shù)】 [0003] ：
[0004] 酸氣是指從酸性天然氣中脫出的酸性氣體混合物，其主要成分為H2S和CO2，并含 少量的烴類。
[0005] H2S含量小于15%的低濃度酸氣不能用Claus法硫磺回收及延伸工藝處理，目前 低濃度酸氣天然氣凈化廠多采用傳統(tǒng)固相催化劑直接氧化法或者液相催化劑直接氧化法。 傳統(tǒng)固相催化劑克勞斯活性好、選擇性差，生成30 2的副反應(yīng)，硫回收率最高90%左右，難以 達到目前的排放標準。液相催化劑直接氧化法硫回收率可達到99. 9%，但產(chǎn)品為水及雜質(zhì) 60. 0%(wt)硫磺餅，硫磺品質(zhì)差，難以銷售，整個裝置運行成本高。由于傳統(tǒng)的低濃度酸氣處 理技術(shù)存在尾氣排放不達標或者硫磺產(chǎn)品不合格及裝置運行成本高等問題，目前天然氣凈 化廠低濃度酸氣處理是一個難點。
[0006] 隨著國家環(huán)保要求的日益嚴格，各個行業(yè)相應(yīng)制定了更加嚴格的大氣污染物排放 標準。目前天然氣凈化廠的SO 2排放控制主要是通過生產(chǎn)工藝措施，提高硫磺回收率來實 現(xiàn)的，這也是國外天然氣凈化行業(yè)的普遍做法。目前國內(nèi)外天然氣凈化廠高濃度酸氣通常 采用Claus法回收硫磺，為了滿足排放標準進一步提高硫回收率增加了尾氣處理工藝，主 要有延伸克勞斯法、還原吸收法和催化劑直接氧化法。
[0007] 常規(guī)Claus法硫磺回收工藝及其延伸克勞斯工藝受反應(yīng)溫度的限制一般用做處 理H2S含量大于15%的酸氣，該方法已是十分成熟的工藝技術(shù)。克勞斯反應(yīng)是微放熱反應(yīng)、 從平衡常數(shù)較小來看是可逆反應(yīng)，該類工藝的最高硫回收率僅為99. 2%。由于轉(zhuǎn)化率的限制 目前已停止引進，或已建成的裝置已進行改造適應(yīng)新的環(huán)保排放要求。
[0008] 還原吸收法尾氣處理工藝方法成熟，總的硫回收率可達99. 8%以上。但由于其工 藝流程較復(fù)雜，投資與操作費用高，一般用于較大規(guī)模的Claus裝置的尾氣處理。
[0009] H2S含量小于15%的酸氣目前國內(nèi)沒有有效的處理方式，目前傳統(tǒng)的處理方式多采 用催化劑直接氧化法，分為液相氧化和固體氧化工藝。在催化劑的作用下，直接把H 2S氧化 為單質(zhì)硫。
[0010] 液相氧化工藝主要是絡(luò)合鐵液相氧化技術(shù)（L0-CAT工藝)，絡(luò)合鐵液相氧化工藝利 用鐵基催化劑完成氧化反應(yīng)，進行硫磺回收的工藝方法。其核心設(shè)備是吸收/氧化反應(yīng)器。 主要適用于硫含量相對較小的酸氣或廢氣的處理。LO-CAT裝置能夠達到99. 9%以上的硫 脫出效率。絡(luò)合鐵液相氧化技術(shù)需要添加5種化學品溶劑，溶劑消耗量大；溶劑供給系統(tǒng) 復(fù)雜，運行成本高，生產(chǎn)每噸硫磺藥劑及能耗消耗約3500-4000元。液相氧化工藝產(chǎn)品為含 水及雜質(zhì)60. 0%(wt)硫磺餅，硫磺品質(zhì)差，難以銷售。
[0011] 固相催化劑直接氧化法，催化劑多選擇了具有克勞斯活性的催化劑，由于該催化 劑低溫活性、選擇性較差，催化劑既有催化H2S氧反應(yīng)生成單質(zhì)S，也有催化生成502副反應(yīng)， 降低了硫磺收率，硫收率小于90%，難以滿足越來越嚴格的排放要求，目前已建設(shè)備進行裝 置改造。 【實用新型內(nèi)容】
[0012] 本實用新型是針對目前天然氣凈化廠處理低濃度酸氣存在的硫回收率低、運行成 本高的問題而開發(fā)的一種組合式天然氣凈化廠低濃度酸氣處理裝置。其采用新型選擇性高 的固相催化劑氧化工藝串聯(lián)液相氧化工藝，成功的解決了天然氣凈化廠處理低濃度酸氣處 理硫回收率低和運行成本高的問題。
[0013] 本實用新型采用的技術(shù)方案：
[0014] 一種組合式天然氣凈化廠低濃度酸氣處理裝置，包括固相氧化反應(yīng)裝置和液相氧 化反應(yīng)裝置，固相氧化反應(yīng)裝置和液相氧化反應(yīng)裝置串聯(lián)連接；
[0015] 所述固相氧化反應(yīng)裝置包括等溫反應(yīng)器，所述的等溫反應(yīng)器的上端進口通過管線 連接有酸氣分離器，所述酸氣分離器的上端入口連接有酸氣管道，所述酸氣分離器與所述 等溫反應(yīng)器之間依次連接有酸氣增壓風機和酸氣預(yù)熱器，所述等溫反應(yīng)器的上端進口依次 串聯(lián)有空氣預(yù)熱器、空氣鼓風機，所述空氣鼓風機的上部進口連接有空氣管道，所述等溫反 應(yīng)器的下端出口連接有一級硫冷凝器，所述一級硫冷凝器出口連接有一級硫冷凝分離器；
[0016] 所述液相氧化反應(yīng)裝置包括吸收氧化塔，所述吸收氧化塔的入口端連接有氣液分 離器，氣液分離器的入口端連接有尾氣冷凝器；
[0017] 所述固相氧化反應(yīng)裝置的一級硫冷凝分離器的上端出口與液相氧化反應(yīng)裝置的 尾氣冷凝器入口連接。
[0018] 所述一級硫冷凝分離器與所述尾氣冷凝器之間依次連接有絕熱反應(yīng)器和二級硫 冷凝分離器，所述絕熱反應(yīng)器與所述二級硫冷凝分離器之間連接有二級硫冷凝器。
[0019] 所述等溫反應(yīng)器的上端入口連接有氣包，所述氣包的底部出口與溫反應(yīng)器的下端 出口連通，氣包的入口連接有鍋爐補水管道。
[0020] 所述吸收氧化塔的上部出口連接有過濾器，所述過濾器與所述吸收氧化塔之間設(shè) 置有空氣鼓風機。
[0021] 所述吸收氧化塔為錐形，所述吸收氧化塔錐形底部出口連接有硫漿泵。
[0022] 還包括換熱器，所述換熱器的兩端與吸收氧化塔連接，所述換熱器與吸收氧化塔 之間設(shè)置有溶液循環(huán)泵。
[0023] 本實用新型的有益效果：
[0024] 對低H2S濃度（H2S < 15%)酸氣處理工藝，滿足現(xiàn)在越來越嚴格的排放標準。通過 采用固相直接氧化串聯(lián)液相氧化技術(shù)，固相直接氧化催化劑選用低溫活性好，選擇性高的 國產(chǎn)新型催化劑，通過酸氣濃度的高低選用直接選擇氧化和直接氧化兩級反應(yīng)器或者直接 選擇氧化一級反應(yīng)器99. 6%的H2S轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)硫磺。
[0025] 過程中酸氣經(jīng)過冷卻后進入絡(luò)合鐵液相氧化反應(yīng)器，通過液相氧化把剩余的H2S 直接氧化成硫漿，總硫回收率達到99. 9%。通過固相催化氧化法回收大部分硫磺，大大降低 進液相氧化反應(yīng)器總硫容，降低液相氧化技術(shù)運行成本。
[0026] 通過選擇氧化法和液相氧化法工藝組合，充分利用新型氧化催化劑選擇性，提高 硫回收率，回收高品質(zhì)硫磺；低硫容酸氣通過液相氧化工藝保證尾氣排放達標降低運行成 本。
[0027] 下面結(jié)合附圖作進一步說明。
【附圖說明】 [0028] ：
[0029] 圖1為組合式天然氣凈化廠低濃度酸氣處理裝置的工藝示意圖。
[0030] 圖中：1、酸氣分離器；2、酸氣增壓風機；3、酸氣預(yù)熱器；4、空氣鼓風機；5、空氣預(yù) 熱器；6、等溫反應(yīng)器；7、一級硫冷凝器；8、一級硫冷凝分離器；9、二級反應(yīng)預(yù)熱器；10、絕熱 反應(yīng)器；11、二級硫冷凝器；12、二級硫冷凝分離器；13、氣包；14、尾氣冷卻器；15、氣液分離 器；16、吸收氧化塔；17、過濾器；18、空氣鼓風機；19、硫漿泵；20、溶液循環(huán)泵；21、換熱器。
[0031] a、酸氣管道；b、空氣管道；c、鍋爐補水管道；d、中壓蒸汽管道；e、酸性凝液至污水 處理管道；f、尾氣管道；g、消泡劑管道；h、KOH溶液管道；i、化學溶液管道；j、除鹽水管道； k、真空帶濾機；m、儲罐。
【具體實施方式】 [0032] ：
[0033] 實施例1 :
[0034] 本實用新型是針對目前天然氣凈化廠處理低濃度酸氣存在的硫回收率低、運行成 本高的問題而開發(fā)的一種組合式天然氣凈化廠低濃度酸氣處理裝置。其采用新型選擇性高 的固相催化劑氧化工藝串聯(lián)液相氧化工藝，成功的解決了天然氣凈化廠處理低濃度酸氣處 理硫回收率低和運行成本高的問題。
[0035] 本實用新型所提供得如圖1所示的一種組合式天然氣凈化廠低濃度酸氣處理裝 置及方法對低H 2S濃度（H2S < 15%)酸氣處理工藝，滿足現(xiàn)在越來越嚴格的排放標準。
[0036] 如圖1所示,包括固相氧化反應(yīng)裝置和液相氧化反應(yīng)裝置，固相氧化反應(yīng)裝置和 液相氧化反應(yīng)裝置串聯(lián)連接；
[0037] 所述固相氧化反應(yīng)裝置包括等溫反應(yīng)器6,所述的等溫反應(yīng)器6的上端進口通過 管線連接有酸氣分離器1，所述酸氣分離器1的上端入口連接有酸氣管道a，所述酸氣分離 器1與所述等溫反應(yīng)器6之間依次連接有酸氣增壓風機2和酸氣預(yù)熱器3,所述等溫反應(yīng) 器6的上端進口依次串聯(lián)有空氣預(yù)熱器5、空氣鼓風機4,所述空氣鼓風機4的上部進口連 接有空氣管道b，所述等溫反應(yīng)器6的下端出口連接有一級硫冷凝器7,所述一級硫冷凝器 7出口連接有一級硫冷凝分離器8 ;
[0038] 所述液相氧化反應(yīng)裝置包括吸收氧化塔16,所述吸收氧化塔16的入口端連接有 氣液分離器15,氣液分離器15的入口端連接有尾氣冷凝器14 ;
[0039] 所述固相氧化反應(yīng)裝置的一級硫冷凝分離器8的上端出口與液相氧化反應(yīng)裝置 的尾氣冷凝器14入口連接。
[0040] 混合后氣體進入等溫反應(yīng)器6,在等溫反應(yīng)器6內(nèi)進行選擇性氧化反應(yīng)，將大部分 的H2S直接氧化成硫蒸汽，等溫反應(yīng)后的硫蒸汽進入一級硫冷凝器7,冷卻至125°C進入一 級硫冷凝分離器8分離出液硫，液硫進入儲罐m，出一級硫冷凝分離器8的尾氣經(jīng)過二級反 應(yīng)預(yù)熱器9加熱至160°C后進入絕熱反應(yīng)器10進行直接氧化反應(yīng)，反應(yīng)后的硫