一種浮式條件下天然氣硫回收反應裝置的製作方法
2023-09-23 15:38:50
本發明涉及天然氣硫回收反應裝置，特別是涉及一種浮式條件下天然氣硫回收反應裝置。
背景技術：
天然氣脫硫裝置是天然氣淨化生產過程中的一個重要組成部分，目的是將從氣田開釆出的含硫天然氣中幾乎全部脫除硫化氫氣體，並部分脫除二氧化碳氣體，使淨化後的天然氣品質滿足天然氣國家標準。我國天然氣的需求量在不斷增加，供不應求，隨著高含硫氣田的大規模開發，研究高含硫天然氣脫硫工藝與技術，提高天然氣品質、降低脫硫裝置能耗，具有重要意義。
目前，陸上天然氣脫硫工藝及設備已較成熟，而浮式lng脫硫系統由於受到海上特殊環境的限制，其工藝及設備的選擇、布置與陸上有較大差別，要求所採用的淨化工藝不僅要適應氣源條件，還應具有流程簡單、設備緊湊、佔用空間小、適用性強、安全可靠等特點，尤其是在晃動條件下，工藝和設備的安全性、穩定性要求高，以滿足海況條件複雜變化的要求。
具備在flng系統應用潛力的是溼式直接氧化工藝，絡合鐵法是其中的典型代表。絡合鐵法具有脫硫工藝流程簡單、吸收速度快、再生容易、脫硫效率高、無毒、設備簡便、添加穩定劑及防降解劑後絡合鐵溶液消耗和副反應產物生成率較低、工藝經濟合理等優點，該工藝具有良好的工業應用價值，尤其適用於工藝和設備簡單、輕量化、佔地少、脫硫高效等液化天然氣系統硫回收裝置開發需求。陸地上常用的代表性絡合鐵法硫回收工藝的設備不能滿足浮式條件下硫回收裝置要求，如：lo-cat工藝採用了大型自循環脫硫-再生裝置，催化劑濃度較低，需要的催化劑體積較大，設備較為笨重；sulferox工藝採用分體式多級硫吸收-再生裝置，包含多套設備，工藝設備相對較為複雜。
如果簡單地把陸上天然氣脫硫裝置照搬到浮式lng船上應用，海上的惡劣環境必然會對脫硫工藝產生不利影響，並且影響反應裝置的使用壽命。因此，有必要開發適用於浮式條件下的硫回收反應裝置。
技術實現要素：
本發明的目的在於，提供一種浮式條件下天然氣硫回收反應裝置，在晃動條件下，能夠穩定反應裝置的重心，並且使設備緊湊，在保證設備的安全性和穩定性較高的同時，提高催化劑脫硫效率。
為解決上述技術問題，本發明採用如下的技術方案：
一種浮式條件下天然氣硫回收反應裝置，包括反應罐、中間層管和內層管，中間層管位於反應罐內，中間層管的開口朝向下方，內層管位於中間層管內，內層管的頂部位於中間層管的頂部；反應罐的頂部連通有排氣管，反應罐的底部連通有硫磺回收管，反應罐的中部連通有出液管，內層管的底部連通有絡合鐵催化劑進液管，絡合鐵催化劑進液管連通有硫化氫氣體進氣管。排氣管上設有風機，以便於將反應氣體儘快排除，加快反應進程。硫磺回收管上設有第一離心泵。出液管上設有第二離心泵和調節閥，調節閥位於第二離心泵的上遊。絡合鐵催化劑進液管上設有噴射泵。硫化氫氣體進氣管上設有單向閥。中間層管通過支架固定在反應罐的內壁上。
作為其中一種可實施方式，前述的一種浮式條件下天然氣硫回收反應裝置中，反應罐內中間層管的上方具有規整填料。規整填料通過浮力懸浮在反應過程中氣液分界面處，可以在浮式條件下對罐體內的液面波動起緩衝或控制作用，同時可以通過氣體，減小液體晃動對反應裝置底部負載的影響，穩定裝置的重心。
作為另外一種可實施方式，前述的一種浮式條件下天然氣硫回收反應裝置中，反應罐內中間層管的上方具有彈性浮頂，彈性浮頂成板狀，彈性浮頂上具有均勻分布的孔位。彈性浮頂通過浮力懸浮在反應過程中氣液分界面處，可以在浮式條件下對罐體內的液面波動起緩衝或控制作用，同時可以通過氣體，減小液體晃動對反應裝置底部負載的影響，穩定裝置的重心。浮頂的製作材料選用鋁或不鏽鋼，彈性浮頂就是在浮頂的周圍安裝可伸縮橡膠密封圈，能夠隨液面上下浮動。
為了提高反應氣體和反應溶液的接觸面積，以提高反應效率，前述的一種浮式條件下天然氣硫回收反應裝置中，所述反應罐內中間層管的下方設有篩板，篩板套設在內層管上。氣液兩相流從中間層管中流到中間層管與罐體之間時通過篩板可以將氣相重新均勻分布在此較大的區域，形成均勻分布的小氣泡在上升過程中與液體充分接觸反應，並在氣液界面處分離。
與現有技術相比，本發明在浮式條件下天然氣硫回收反應裝置可在晃動條件下降低液面的波動，減小裝置底部的負載，從而穩定反應裝置的重心；通過增加反應裝置中的內構件來改善反應工藝所需最優環境，增大氣液反應流程，使氣液充分接觸，提高脫硫效率，同時使結構更加緊湊，保證了裝置的穩定性和安全性。
附圖說明
圖1是本發明的一種實施例的結構示意圖；
圖2是本發明的另一種實施例的結構示意圖；
圖3是彈性浮頂的一種實施例的結構示意圖。
附圖標記：1-反應罐，2-排氣管，3-風機，4-硫磺回收管，5-第一離心泵，6-篩板，7-中間層管，8-支架，9-內層管，10-規整填料，11-彈性浮頂，12-絡合鐵催化劑進液管，13-噴射泵，14-硫化氫氣體進氣管，15-單向閥，16-出液管，17-第二離心泵，18-調節閥。
下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的說明。
具體實施方式
本發明的實施例1：如圖1和圖3所示，一種浮式條件下天然氣硫回收反應裝置，包括反應罐1、中間層管7和內層管9，中間層管7位於反應罐1內，中間層管7的開口朝向下方，內層管9位於中間層管7內，內層管9的頂部位於中間層管7的頂部；反應罐1的頂部連通有排氣管2，反應罐1的底部連通有硫磺回收管4，反應罐1的中部連通有出液管16，內層管9的底部連通有絡合鐵催化劑進液管12，絡合鐵催化劑進液管12連通有硫化氫氣體進氣管14。排氣管2上設有風機3。硫磺回收管4上設有第一離心泵5。出液管16上設有第二離心泵17和調節閥18，調節閥18位於第二離心泵17的上遊。絡合鐵催化劑進液管12上設有噴射泵13。硫化氫氣體進氣管14上設有單向閥15。中間層管7通過支架8固定在反應罐1的內壁上。反應罐1內中間層管7的上方具有規整填料10。所述反應罐1內中間層管7的下方設有篩板6，篩板6套設在內層管9上。
實施例2：如圖2和圖3所示，一種浮式條件下天然氣硫回收反應裝置，包括反應罐1、中間層管7和內層管9，中間層管7位於反應罐1內，中間層管7的開口朝向下方，內層管9位於中間層管7內，內層管9的頂部位於中間層管7的頂部；反應罐1的頂部連通有排氣管2，反應罐1的底部連通有硫磺回收管4，反應罐1的中部連通有出液管16，內層管9的底部連通有絡合鐵催化劑進液管12，絡合鐵催化劑進液管12連通有硫化氫氣體進氣管14。排氣管2上設有風機3。硫磺回收管4上設有第一離心泵5。出液管16上設有第二離心泵17和調節閥18，調節閥18位於第二離心泵17的上遊。絡合鐵催化劑進液管12上設有噴射泵13。硫化氫氣體進氣管14上設有單向閥15。中間層管7通過支架8固定在反應罐1的內壁上。反應罐1內中間層管7的上方具有彈性浮頂11，彈性浮頂11成板狀，彈性浮頂11上具有均勻分布的孔位。所述反應罐1內中間層管7的下方設有篩板6，篩板6套設在內層管9上。
本發明的一種實施例的工作原理：反應前，反應罐1中裝有絡合鐵催化劑，液面控制在裝有具有緩衝作用的規整填料10處，在晃動條件下，規整填料10可以對液面的晃動起到緩衝作用，同時也可以使剩餘氣體通過；新鮮的催化劑液體從絡合鐵催化劑進液管12中進入到噴射泵13中，在噴射泵13的作用下向反應罐1方向噴射，絡合鐵催化劑進液管12在與硫化氫氣體進氣管14匯合處形成一定的負壓，在壓差作用下把硫化氫氣體從硫化氫氣體進氣管14中吸取出來，與催化劑液體混合，並以一定的速度流向反應罐1中的內層管9中，氣液兩相流到達內層管9最頂端時向下流入到中間層管7中，在中間層管7出口處氣體經過篩板6的作用下，形成均勻分布的小氣泡通過篩板6，在密度差的作用下氣泡沿著升程與液體充分接觸反應，氣泡可以順利通過規整填料10處的氣液分界面處與液體分離，在風機3的帶動下通過排氣管2排出，在此過程中氣液兩相流對中間層管7有衝擊作用，支架8可以對中間層管7起到穩固作用；反應後的液體中帶有大量細微的硫磺顆粒，在重力的作用下固體顆粒會在反應罐1底部沉積，固液混合物在第一離心泵5間歇抽離下通過硫磺回收管4排到分離裝置中分離，反應後的催化劑溶液也需要經過氧化還原反應再生，可以通過出液管16回到再生裝置中再生。