海上平臺(tái)脫除低含量硫化氫原料氣中的硫化氫的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了海上平臺(tái)脫除低含量硫化氫原料氣中的硫化氫的方法，其特征在于：包括如下步驟：所述含硫化氫原料氣從側(cè)向進(jìn)入超重力機(jī)，所述含硫化氫原料氣體中硫化氫含量≤300ppm，脫硫藥劑從超重力機(jī)中央進(jìn)入，通過(guò)液體分布器噴淋到填料表面；在超重力機(jī)內(nèi)部，脫硫藥劑由填料的內(nèi)環(huán)向外環(huán)流動(dòng)，原料氣由外環(huán)向內(nèi)環(huán)流動(dòng)，氣液兩相在填料層中沿徑向做逆向接觸，充分反應(yīng)，硫化氫轉(zhuǎn)入液相被脫硫藥劑中的胺基吸收，凈化后的原料氣直接由出口離開(kāi)超重力機(jī)。該工藝省去了脫硫藥劑的再生環(huán)節(jié)，大大簡(jiǎn)化了工藝流程，減少了設(shè)備，節(jié)省了占地面積。該技術(shù)利用超重力機(jī)強(qiáng)化吸收反應(yīng)的特點(diǎn)，并結(jié)合有機(jī)胺脫硫劑的高效和選擇性，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、易于成撬、操作彈性大、脫硫效率高等優(yōu)勢(shì)，是一種針對(duì)海上平臺(tái)天然氣中低濃度硫化氫的脫除新技術(shù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】海上平臺(tái)脫除低含量硫化氫原料氣中的硫化氫的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明技術(shù)涉及一種脫硫的超低排放技術(shù)，具體地說(shuō)，涉及一種海上平臺(tái)脫除低含量硫化氫原料氣中的硫化氫的方法。
技術(shù)背景
[0002]目前，海上油田開(kāi)發(fā)已漸漸進(jìn)入中后期，天然氣中原生或者次生的硫化氫氣體濃度不斷上升，造成了海上平臺(tái)設(shè)備和管道的嚴(yán)重腐蝕。特別是在海底輸送管道極易穿孔泄露，從而給作業(yè)者帶來(lái)無(wú)法估量的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境影響，因此，需要對(duì)天然氣或者油田伴生氣進(jìn)行脫硫處理，盡可能的降低凈化氣的硫化氫含量。
[0003]天然氣脫硫可分為干法和濕法。干法主要包括克勞斯法、氧化鐵法、活性炭法等。濕法主要分為液體吸收法和吸收氧化法兩類(lèi)。然而，這些傳統(tǒng)的脫硫方法一般采用塔式設(shè)備作為脫硫裝置，設(shè)備尺寸龐大、成本高、傳質(zhì)效率低、操作彈性小，此外，以往的脫硫工藝再生設(shè)備龐大、效率低，且再生時(shí)間長(zhǎng)，后續(xù)的硫磺分離設(shè)備也較大，不利于成撬，從而無(wú)法在海上平臺(tái)安裝，影響其大規(guī)模工業(yè)化。
[0004]超重力技術(shù)作為一項(xiàng)過(guò)程強(qiáng)化的平臺(tái)技術(shù)，能夠極大地強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程，可以取代巨大的塔器(二三十米以上的高度)，降為高度只有2-3米的超重力機(jī)，具有脫硫工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備體積小、占地面積少，易于成撬等優(yōu)點(diǎn)。中國(guó)專(zhuān)利200710101508.0報(bào)道了一種油田氣天然氣超重力脫硫方法，該工藝再生時(shí)間長(zhǎng)，效率低，硫磺分離設(shè)備龐大，其工藝基本和中國(guó)專(zhuān)利201320055902.6報(bào)道的類(lèi)似，`均不適合在海上平臺(tái)安裝；中國(guó)專(zhuān)利201110076120.6報(bào)道了一種超重力場(chǎng)下氧化脫除氣相中硫化氫的方法，該方法較好的適用于硫化氫含量^ 1300ppm的各種原料氣；將該工藝使用在天然氣、原油伴生氣硫化氫的脫除時(shí)，脫除效率達(dá)98-99%，出口濃度在l-3ppm。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種海上平臺(tái)脫除低含量硫化氫原料氣中的硫化氫的方法。本發(fā)明不同于以往傳統(tǒng)的填料塔式干法和濕法脫硫工藝，而是針對(duì)低濃度硫化氫脫除的超低排放技術(shù)。本發(fā)明中所述低含量硫化氫原料氣是指原料氣中的硫化氫含量不大于300ppm。本發(fā)明結(jié)合超重力機(jī)能夠極大強(qiáng)化傳質(zhì)的特點(diǎn)以及胺基脫硫藥劑的高效選擇性脫除硫化氫的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了硫化氫的脫除效率大于99.99%，出口硫化氫濃度約為Oppm (檢測(cè)不出)。同時(shí)，本發(fā)明中省去了脫硫藥劑的再生環(huán)節(jié)，本發(fā)明脫硫藥劑吸附能力強(qiáng)，在保證脫硫效果的前提下能夠長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)使用，無(wú)需再生，這就大大簡(jiǎn)化了工藝流程和裝置設(shè)備，整個(gè)工藝流程只需一臺(tái)超重力機(jī)、一個(gè)藥劑罐和一臺(tái)藥劑泵即可，設(shè)備數(shù)量減少，占地面積更小，完全能夠滿(mǎn)足海上平臺(tái)的要求。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一種海上平臺(tái)脫除低含量硫化氫原料氣中的硫化氫的方法，包括如下步驟:所述含硫化氫原料氣從側(cè)向進(jìn)入超重力機(jī)，所述含硫化氫原料氣體中硫化氫含量< 300ppm，脫硫藥劑從超重力機(jī)中央進(jìn)入，通過(guò)液體分布器噴淋到填料表面；在超重力機(jī)內(nèi)部，脫硫藥劑由填料的內(nèi)環(huán)向外環(huán)流動(dòng)，原料氣由外環(huán)向內(nèi)環(huán)流動(dòng)，氣液兩相在填料層中沿徑向做逆向接觸，充分反應(yīng)，硫化氫轉(zhuǎn)入液相被脫硫藥劑中的胺基吸收，凈化后的原料氣直接由出口離開(kāi)超重力機(jī)；脫硫藥劑循環(huán)吸附使用直至失去活性。
[0007]優(yōu)選地，超重力反應(yīng)器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為200-3000r/min，脫硫藥劑溫度30-40°C，ρΗ=9.5-12.0，待處理原料氣壓力5-8MPa，標(biāo)況下操作液氣比0.5_15L/m3。
[0008]優(yōu)選地，所述脫硫藥劑是水溶性有機(jī)胺GLT-203，其主要溶液成分是由一乙醇胺和三乙烯四胺混合而成，由武漢國(guó)力通能源環(huán)保有限公司生產(chǎn)。這種脫硫藥劑能夠有效的脫除天然氣或者油田伴生氣中硫化氫，生成穩(wěn)定、無(wú)毒、水溶性產(chǎn)物，能夠生物降解，具有防腐功能，排海無(wú)污染。另外，該脫硫藥劑與硫化氫反應(yīng)迅速，具有選擇性，受溫度影響較小，且硫化氫和有機(jī)硫與該藥劑反應(yīng)生成的副產(chǎn)品不存在會(huì)使硫化氫不受控制自由揮發(fā)的危險(xiǎn)，而使用乙醇胺MEA、二乙醇胺DEA、甲基二乙醇胺MDEA和氫氧化鈉NaOH等都會(huì)面臨這種危險(xiǎn)。
[0009]優(yōu)選地，所述超重力旋轉(zhuǎn)床內(nèi)的填料為不銹鋼軋花網(wǎng)填料、不銹鋼絲網(wǎng)填料或鐵絲編織網(wǎng)填料。
[0010]本發(fā)明技術(shù)新工藝中所述的超重力反應(yīng)器優(yōu)選使用附圖中所示的超重力反應(yīng)器。
[0011]本發(fā)明工藝具 有如下有益效果:
[0012]I)脫硫程度高。該工藝采用的超重力循環(huán)藥劑吸附技術(shù)可以將入口不超過(guò)300ppm的硫化氫脫除至Oppm (檢測(cè)不出)，脫硫效率大于99.99%，這是其他技術(shù)不可以比擬的。
[0013]2)產(chǎn)物無(wú)污染。超重力循環(huán)吸附脫硫劑脫除氣相中的硫化氫和硫醇，不會(huì)進(jìn)入氣相，脫硫藥劑吸附硫化氫的產(chǎn)物為多硫化物，溶于水相，是一種緩蝕劑，吸附完之后的緩釋率為92.3%，可以添加在海洋平臺(tái)海管入口，該產(chǎn)物溶于水相，可以隨污水排海。
[0014]3)操作彈性大。在工業(yè)化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行中，進(jìn)入超重力機(jī)的天然氣氣量一般情況下是穩(wěn)定的，但是可能會(huì)由于更改工藝或者更改外輸情況等因素影響，氣體會(huì)出現(xiàn)突增突減，脫硫藥劑循環(huán)量也可能會(huì)出現(xiàn)不同程度的波動(dòng)。經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明:超重力設(shè)備操作彈性大于150%，不受原料氣的波動(dòng)影響，不受震動(dòng)影響，適應(yīng)性強(qiáng)。
[0015]4)占地面積小。海上平臺(tái)是開(kāi)發(fā)海洋油氣資源的重要技術(shù)裝備，但其建造技術(shù)復(fù)雜，單位面積工程造價(jià)高。因此，海上平臺(tái)脫硫工藝設(shè)備必須要求占地小、投資小、處理量大、效率高等。而該工藝所用脫硫藥劑無(wú)需再生，可重復(fù)循環(huán)使用，這就省去了再生部分，減少了設(shè)備，此外，較之傳統(tǒng)脫硫工藝的塔式設(shè)備，所用超重力機(jī)本身設(shè)備尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整個(gè)脫硫撬裝面積只需2m*2m即可。
[0016]5)操作成本低。對(duì)于低濃度硫化氫脫硫技術(shù)而言，該技術(shù)藥劑可以循環(huán)吸附使用，比單純加脫硫劑成本低80%以上。
[0017]因此，本發(fā)明技術(shù)利用超重力設(shè)備，結(jié)合胺基脫硫劑，進(jìn)行天然氣中低濃度硫化氫的脫除工藝，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的塔式設(shè)備脫硫工藝，是新一代的天然氣低濃度脫硫超低排放技術(shù)。
[0018]本發(fā)明具有工藝流程簡(jiǎn)單、吸收傳質(zhì)效果好、裝置體積小，處理量大等特點(diǎn)，不僅能夠保證脫硫藥劑和氣體快速充分接觸，在超重力場(chǎng)下將原料氣中硫化氫高效的吸收脫除下來(lái)，而且，無(wú)需再生，可長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)循環(huán)使用，達(dá)到了縮短工藝流程，降低設(shè)備投資，減少能耗，節(jié)省占地面積的目的?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明超重力脫硫藥劑循環(huán)裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]參見(jiàn)圖1所示:將超重力機(jī)1、脫硫藥劑罐2和脫硫藥劑泵3組成超重力場(chǎng)下三嗪法脫除天然氣中低濃度硫化氫的工藝技術(shù)流程圖。以水溶性有機(jī)胺GLT-203為脫硫藥劑，按照一定的量由進(jìn)口打入超重力旋轉(zhuǎn)床，原料液均勻的灑在內(nèi)層填料上，被轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巨大剪切力撕裂成微米級(jí)至納米級(jí)的液膜、液絲和液滴，與同時(shí)由進(jìn)口進(jìn)入超重力旋轉(zhuǎn)床內(nèi)部的含硫原料氣在由內(nèi)層填料向外層填料不斷甩出的過(guò)程中充分的接觸與反應(yīng)，天然氣中硫化氫被高效的吸收，凈化后的天然氣由頂部氣體出口離開(kāi)超重力機(jī)，脫硫藥劑由液體出口離開(kāi)超重力機(jī)，流入藥劑罐，再由藥劑泵重新打入超重力機(jī)進(jìn)行循環(huán)吸附使用。
[0021]實(shí)施例1
[0022]脫除天然氣中低濃度硫化氫,采用直徑0.6m,高度1.8m超重力機(jī),轉(zhuǎn)速500rpm,填料為不銹鋼軋花網(wǎng)填料；海上平臺(tái)天然氣H2S濃度30ppm，氣量12.4m3/h,壓力6.8MPa，脫硫藥劑流量lm3/h，pH=9.6，脫硫溫度30°C，待體系穩(wěn)定后，測(cè)得出口濃度Oppm (檢測(cè)不出)。
[0023]實(shí)施例2
[0024]如實(shí)施例1所述，其他條件保持不變，將天然氣氣量調(diào)至75m3/h，測(cè)得出口濃度Oppm (檢測(cè)不出)。
[0025]實(shí)施例3
[0026]如實(shí)施例1所述，其他條件保持不變，將脫硫藥劑液量調(diào)至0.5m3/h，測(cè)得出口濃度Oppm (檢測(cè)不出)。
[0027]實(shí)施例4
[0028]如實(shí)施例1所述，其他條件保持不變，將脫硫溫度調(diào)至40°C，測(cè)得出口濃度Oppm(檢測(cè)不出)。
[0029]實(shí)施例5
[0030]如實(shí)施例1所述，其他條件保持不變，將超重力機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)至3000rpm，測(cè)得出口濃度Oppm (檢測(cè)不出)。
[0031]實(shí)施例6
[0032]如實(shí)施例1所述，其他條件保持不變，將超重力機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)至200rpm，測(cè)得出口濃度Oppm (檢測(cè)不出)。
[0033]實(shí)施例7
[0034]如實(shí)施例1所述，其他條件保持不變，將脫硫劑pH調(diào)至12，測(cè)得出口濃度Oppm(檢測(cè)不出)。
[0035]對(duì)比例I
[0036]根據(jù)中國(guó)專(zhuān)利201110076120.6 一種超重力場(chǎng)下氧化脫除氣相中硫化氫的方法的實(shí)施例，天然氣中H2S含量120ppm，氣量1000m3/h，壓力0.8MPa，脫硫液流量3m3/h，pH=8.5，脫硫溫度45°C，測(cè)得出口濃度lppm，H2S脫除率99.17%。
[0037]對(duì)比例2[0038]根據(jù)中國(guó)專(zhuān)利201110076120.6 一種超重力場(chǎng)下氧化脫除氣相中硫化氫的方法的實(shí)施例，原油伴生氣中H2S含量200ppm，氣量5000m3/h，壓力3.5MPa，脫硫液流量2.5m3/h,pH=8.5，脫硫溫度45°C，測(cè)得出口濃度3ppm，H2S脫除率98.5%。
[0039]對(duì)比例3
[0040]重復(fù)對(duì)比例1，其不同之處在于:脫硫液采用本發(fā)明的脫硫藥劑“水溶性有機(jī)胺GLT-203”測(cè)得出口濃度 0.8ppm，H2S 脫除率 99.21%。
[0041]對(duì)比例4
[0042]重復(fù)對(duì)比例1，其不同之處在于:脫硫液采用本發(fā)明的脫硫藥劑“水溶性有機(jī)胺GLT-203”測(cè)得出口濃度3ppm，H2S脫除率98.6%。
[0043]通過(guò)上述實(shí)施例和對(duì)比例可以看出，本發(fā)明的脫硫方法和本發(fā)明使用的脫硫藥劑相配合才能解決本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題，得到意料不到的技術(shù)效果，僅僅脫硫藥劑的改變而使用現(xiàn)有的工藝，其脫硫效果和現(xiàn)有工藝并沒(méi)有太大差別。
[0044]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變 動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【權(quán)利要求】
1.海上平臺(tái)脫除低含量硫化氫原料氣中的硫化氫的方法，其特征在于:包括如下步驟:所述含硫化氫原料氣從側(cè)向進(jìn)入超重力機(jī)，所述含硫化氫原料氣體中硫化氫含量≤300ppm，脫硫藥劑從超重力機(jī)中央進(jìn)入，通過(guò)液體分布器噴淋到填料表面；在超重力機(jī)內(nèi)部，脫硫藥劑由填料的內(nèi)環(huán)向外環(huán)流動(dòng)，原料氣由外環(huán)向內(nèi)環(huán)流動(dòng)，氣液兩相在填料層中沿徑向做逆向接觸，充分反應(yīng)，硫化氫轉(zhuǎn)入液相被脫硫藥劑中的胺基吸收，凈化后的原料氣直接由出口離開(kāi)超重力機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:優(yōu)選地，脫硫藥劑循環(huán)吸附使用直至失去活性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:優(yōu)選地，超重力反應(yīng)器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為200-3000r/min，脫硫藥劑溫度30_40℃，pH=9.5-12.0，待處理原料氣壓力5_8MPa，標(biāo)況下操作液氣比0.5-15L/m3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:優(yōu)選地，所述脫硫藥劑是水溶性有機(jī)胺GLT-203。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:優(yōu)選地，所述超重力旋轉(zhuǎn)床內(nèi)的填料為各種材質(zhì)絲網(wǎng)，優(yōu)選為，不銹鋼軋花網(wǎng)填料、不銹鋼絲網(wǎng)填料、鐵絲編織網(wǎng)填料或塑料絲網(wǎng)填料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述海上平臺(tái)脫除低含量硫化氫原料氣中的硫化氫的方法中不包括脫硫藥劑的再生。
【文檔編號(hào)】C10L3/10GK103756743SQ201310722429
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】陳建峰, 梁作中, 趙宏, 初廣文, 鄒?？? 羅勇, 孫寶昌 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué), 蘇州?；h(huán)能科技有限公司, 北京化工大學(xué)蘇州（相城）研究院