海上平臺脫除低含量硫化氫原料氣中的硫化氫的方法
2023-05-23 16:59:56 2
海上平臺脫除低含量硫化氫原料氣中的硫化氫的方法
【專利摘要】本發明公開了海上平臺脫除低含量硫化氫原料氣中的硫化氫的方法，其特徵在於：包括如下步驟：所述含硫化氫原料氣從側向進入超重力機，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中央進入，通過液體分布器噴淋到填料表面；在超重力機內部，脫硫藥劑由填料的內環向外環流動，原料氣由外環向內環流動，氣液兩相在填料層中沿徑向做逆向接觸，充分反應，硫化氫轉入液相被脫硫藥劑中的胺基吸收，淨化後的原料氣直接由出口離開超重力機。該工藝省去了脫硫藥劑的再生環節，大大簡化了工藝流程，減少了設備，節省了佔地面積。該技術利用超重力機強化吸收反應的特點，並結合有機胺脫硫劑的高效和選擇性，具有設備結構簡單、佔地面積小、易於成撬、操作彈性大、脫硫效率高等優勢，是一種針對海上平臺天然氣中低濃度硫化氫的脫除新技術。
【專利說明】海上平臺脫除低含量硫化氫原料氣中的硫化氫的方法
【技術領域】
[0001]本發明技術涉及一種脫硫的超低排放技術，具體地說，涉及一種海上平臺脫除低含量硫化氫原料氣中的硫化氫的方法。
技術背景
[0002]目前，海上油田開發已漸漸進入中後期，天然氣中原生或者次生的硫化氫氣體濃度不斷上升，造成了海上平臺設備和管道的嚴重腐蝕。特別是在海底輸送管道極易穿孔洩露，從而給作業者帶來無法估量的經濟損失和環境影響，因此，需要對天然氣或者油田伴生氣進行脫硫處理，儘可能的降低淨化氣的硫化氫含量。
[0003]天然氣脫硫可分為幹法和溼法。幹法主要包括克勞斯法、氧化鐵法、活性炭法等。溼法主要分為液體吸收法和吸收氧化法兩類。然而，這些傳統的脫硫方法一般採用塔式設備作為脫硫裝置，設備尺寸龐大、成本高、傳質效率低、操作彈性小，此外，以往的脫硫工藝再生設備龐大、效率低，且再生時間長，後續的硫磺分離設備也較大，不利於成撬，從而無法在海上平臺安裝，影響其大規模工業化。
[0004]超重力技術作為一項過程強化的平臺技術，能夠極大地強化傳質過程，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，具有脫硫工藝簡單、設備體積小、佔地面積少，易於成撬等優點。中國專利200710101508.0報導了一種油田氣天然氣超重力脫硫方法，該工藝再生時間長，效率低，硫磺分離設備龐大，其工藝基本和中國專利201320055902.6報導的類似，`均不適合在海上平臺安裝；中國專利201110076120.6報導了一種超重力場下氧化脫除氣相中硫化氫的方法，該方法較好的適用於硫化氫含量^ 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，脫除效率達98-99%，出口濃度在l-3ppm。
【發明內容】
[0005]本發明技術要解決的技術問題是提供了一種海上平臺脫除低含量硫化氫原料氣中的硫化氫的方法。本發明不同於以往傳統的填料塔式幹法和溼法脫硫工藝，而是針對低濃度硫化氫脫除的超低排放技術。本發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於300ppm。本發明結合超重力機能夠極大強化傳質的特點以及胺基脫硫藥劑的高效選擇性脫除硫化氫的特點，實現了硫化氫的脫除效率大於99.99%，出口硫化氫濃度約為Oppm (檢測不出)。同時，本發明中省去了脫硫藥劑的再生環節，本發明脫硫藥劑吸附能力強，在保證脫硫效果的前提下能夠長時間循環使用，無需再生，這就大大簡化了工藝流程和裝置設備，整個工藝流程只需一臺超重力機、一個藥劑罐和一臺藥劑泵即可，設備數量減少，佔地面積更小，完全能夠滿足海上平臺的要求。
[0006]為解決上述技術問題，本發明一種海上平臺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向進入超重力機，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中央進入，通過液體分布器噴淋到填料表面；在超重力機內部，脫硫藥劑由填料的內環向外環流動，原料氣由外環向內環流動，氣液兩相在填料層中沿徑向做逆向接觸，充分反應，硫化氫轉入液相被脫硫藥劑中的胺基吸收，淨化後的原料氣直接由出口離開超重力機；脫硫藥劑循環吸附使用直至失去活性。
[0007]優選地，超重力反應器的轉子轉速為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，標況下操作液氣比0.5_15L/m3。
[0008]優選地，所述脫硫藥劑是水溶性有機胺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，由武漢國力通能源環保有限公司生產。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，生成穩定、無毒、水溶性產物，能夠生物降解，具有防腐功能，排海無汙染。另外，該脫硫藥劑與硫化氫反應迅速，具有選擇性，受溫度影響較小，且硫化氫和有機硫與該藥劑反應生成的副產品不存在會使硫化氫不受控制自由揮發的危險，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等都會面臨這種危險。
[0009]優選地，所述超重力旋轉床內的填料為不鏽鋼軋花網填料、不鏽鋼絲網填料或鐵絲編織網填料。
[0010]本發明技術新工藝中所述的超重力反應器優選使用附圖中所示的超重力反應器。
[0011]本發明工藝具 有如下有益效果:
[0012]I)脫硫程度高。該工藝採用的超重力循環藥劑吸附技術可以將入口不超過300ppm的硫化氫脫除至Oppm (檢測不出)，脫硫效率大於99.99%，這是其他技術不可以比擬的。
[0013]2)產物無汙染。超重力循環吸附脫硫劑脫除氣相中的硫化氫和硫醇，不會進入氣相，脫硫藥劑吸附硫化氫的產物為多硫化物，溶於水相，是一種緩蝕劑，吸附完之後的緩釋率為92.3%，可以添加在海洋平臺海管入口，該產物溶於水相，可以隨汙水排海。
[0014]3)操作彈性大。在工業化現場設備運行中，進入超重力機的天然氣氣量一般情況下是穩定的，但是可能會由於更改工藝或者更改外輸情況等因素影響，氣體會出現突增突減，脫硫藥劑循環量也可能會出現不同程度的波動。經過多次現場工業化實驗，結果表明:超重力設備操作彈性大於150%，不受原料氣的波動影響，不受震動影響，適應性強。
[0015]4)佔地面積小。海上平臺是開發海洋油氣資源的重要技術裝備，但其建造技術複雜，單位面積工程造價高。因此，海上平臺脫硫工藝設備必須要求佔地小、投資小、處理量大、效率高等。而該工藝所用脫硫藥劑無需再生，可重複循環使用，這就省去了再生部分，減少了設備，此外，較之傳統脫硫工藝的塔式設備，所用超重力機本身設備尺寸小，結構簡單，整個脫硫撬裝面積只需2m*2m即可。
[0016]5)操作成本低。對於低濃度硫化氫脫硫技術而言，該技術藥劑可以循環吸附使用，比單純加脫硫劑成本低80%以上。
[0017]因此，本發明技術利用超重力設備，結合胺基脫硫劑，進行天然氣中低濃度硫化氫的脫除工藝，明顯優於傳統的塔式設備脫硫工藝，是新一代的天然氣低濃度脫硫超低排放技術。
[0018]本發明具有工藝流程簡單、吸收傳質效果好、裝置體積小，處理量大等特點，不僅能夠保證脫硫藥劑和氣體快速充分接觸，在超重力場下將原料氣中硫化氫高效的吸收脫除下來，而且，無需再生，可長時間重複循環使用，達到了縮短工藝流程，降低設備投資，減少能耗，節省佔地面積的目的。【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明超重力脫硫藥劑循環裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0020]參見圖1所示:將超重力機1、脫硫藥劑罐2和脫硫藥劑泵3組成超重力場下三嗪法脫除天然氣中低濃度硫化氫的工藝技術流程圖。以水溶性有機胺GLT-203為脫硫藥劑，按照一定的量由進口打入超重力旋轉床，原料液均勻的灑在內層填料上，被轉子高速旋轉產生的巨大剪切力撕裂成微米級至納米級的液膜、液絲和液滴，與同時由進口進入超重力旋轉床內部的含硫原料氣在由內層填料向外層填料不斷甩出的過程中充分的接觸與反應，天然氣中硫化氫被高效的吸收，淨化後的天然氣由頂部氣體出口離開超重力機，脫硫藥劑由液體出口離開超重力機，流入藥劑罐，再由藥劑泵重新打入超重力機進行循環吸附使用。
[0021]實施例1
[0022]脫除天然氣中低濃度硫化氫,採用直徑0.6m,高度1.8m超重力機,轉速500rpm,填料為不鏽鋼軋花網填料；海上平臺天然氣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，待體系穩定後，測得出口濃度Oppm (檢測不出)。
[0023]實施例2
[0024]如實施例1所述，其他條件保持不變，將天然氣氣量調至75m3/h，測得出口濃度Oppm (檢測不出)。
[0025]實施例3
[0026]如實施例1所述，其他條件保持不變，將脫硫藥劑液量調至0.5m3/h，測得出口濃度Oppm (檢測不出)。
[0027]實施例4
[0028]如實施例1所述，其他條件保持不變，將脫硫溫度調至40°C，測得出口濃度Oppm(檢測不出)。
[0029]實施例5
[0030]如實施例1所述，其他條件保持不變，將超重力機轉速調至3000rpm，測得出口濃度Oppm (檢測不出)。
[0031]實施例6
[0032]如實施例1所述，其他條件保持不變，將超重力機轉速調至200rpm，測得出口濃度Oppm (檢測不出)。
[0033]實施例7
[0034]如實施例1所述，其他條件保持不變，將脫硫劑pH調至12，測得出口濃度Oppm(檢測不出)。
[0035]對比例I
[0036]根據中國專利201110076120.6 一種超重力場下氧化脫除氣相中硫化氫的方法的實施例，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，測得出口濃度lppm，H2S脫除率99.17%。
[0037]對比例2[0038]根據中國專利201110076120.6 一種超重力場下氧化脫除氣相中硫化氫的方法的實施例，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，測得出口濃度3ppm，H2S脫除率98.5%。
[0039]對比例3
[0040]重複對比例1，其不同之處在於:脫硫液採用本發明的脫硫藥劑「水溶性有機胺GLT-203」測得出口濃度 0.8ppm，H2S 脫除率 99.21%。
[0041]對比例4
[0042]重複對比例1，其不同之處在於:脫硫液採用本發明的脫硫藥劑「水溶性有機胺GLT-203」測得出口濃度3ppm，H2S脫除率98.6%。
[0043]通過上述實施例和對比例可以看出，本發明的脫硫方法和本發明使用的脫硫藥劑相配合才能解決本發明的技術問題，得到意料不到的技術效果，僅僅脫硫藥劑的改變而使用現有的工藝，其脫硫效果和現有工藝並沒有太大差別。
[0044]顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬於本發明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變 動仍處於本發明的保護範圍之列。
【權利要求】
1.海上平臺脫除低含量硫化氫原料氣中的硫化氫的方法，其特徵在於:包括如下步驟:所述含硫化氫原料氣從側向進入超重力機，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中央進入，通過液體分布器噴淋到填料表面；在超重力機內部，脫硫藥劑由填料的內環向外環流動，原料氣由外環向內環流動，氣液兩相在填料層中沿徑向做逆向接觸，充分反應，硫化氫轉入液相被脫硫藥劑中的胺基吸收，淨化後的原料氣直接由出口離開超重力機。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:優選地，脫硫藥劑循環吸附使用直至失去活性。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:優選地，超重力反應器的轉子轉速為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，標況下操作液氣比0.5-15L/m3。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:優選地，所述脫硫藥劑是水溶性有機胺GLT-203。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:優選地，所述超重力旋轉床內的填料為各種材質絲網，優選為，不鏽鋼軋花網填料、不鏽鋼絲網填料、鐵絲編織網填料或塑料絲網填料。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於:所述海上平臺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】C10L3/10GK103756743SQ201310722429
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月24日 優先權日:2013年12月24日
【發明者】陳建峰, 梁作中, 趙宏, 初廣文, 鄒海魁, 羅勇, 孫寶昌 申請人:北京化工大學, 蘇州海基環能科技有限公司, 北京化工大學蘇州（相城）研究院