高含硫氣體的預處理方法、膜分離方法和系統的製作方法

2023-04-23 12:31:46

高含硫氣體的預處理方法、膜分離方法和系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供高含硫氣體的預處理方法、膜分離方法和系統。該預處理方法包括對待分離的高含硫氣體進行溼法脫硫處理、幹法脫硫處理、換熱處理和脫塵處理，所述各處理的順序不限；其中，所述換熱處理包括使所述高含硫氣體的露點溫度低於所述膜分離的操作溫度至少20℃；所述溼法脫硫處理和所述幹法脫硫處理共同使所述高含硫氣體中總硫含量低於10ppm；所述脫塵處理是使所述高含硫氣體中顆粒粒徑小於0.01μm。在對經本發明的預處理方法處理的高含硫氣體實施膜分離時，能夠較好地維持膜分離過程中膜的分離性能和分離效果，並延長膜的使用壽命。
【專利說明】高含硫氣體的預處理方法、膜分離方法和系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氣體分離技術，特別涉及一種氣體膜分離技術，尤其涉及高含硫氣體的預處理方法、膜分離方法和系統。

【背景技術】
[0002]天然氣的主要成分為烷烴，其中以甲烷為主，此外還含有硫化氫、二氧化碳、氮氣、水蒸氣和少量的一氧化碳，通常需要對天然氣進行預處理以去除原料氣中的硫化氫、二氧化碳和水蒸氣，從而使其滿足天然氣產品標準。例如作為民用燃料的天然氣，要求其總硫含量彡200mg/m3，硫化氫含量彡20mg/m3，二氧化碳含量彡3%，水露點在交接點壓力下比輸送條件下最低環境溫度低5°C。天然氣資源相對集中，並且處理規模大的情況下，普遍是採用胺法脫硫脫碳及甘醇脫水工藝來淨化原料氣。
[0003]除天然氣外，還有許多其它的氣體燃料資源，例如頁巖氣、沼氣、水煤氣、焦爐氣等。這些氣體燃料中雖含有氫氣、一氧化碳等可燃氣體，但也常常含有氮氣、二氧化碳等不可燃氣體。除此之外，這些氣體燃料還含有大量的含硫物，例如硫化氫、羥基硫、硫醚、二硫化物、噻吩等，特別是一些以畜禽糞便為原料生產的沼氣中硫化氫的含量可高達5000ppm以上。由於這些氣體燃料具有資源相對分散、產氣量少、質量不穩定和/或穩產時間短等特點，因此，直接利用針對天然氣的常規預處理處理工藝對這些氣體燃料進行預處理存在很多問題，尤其體現在投資大、設備操作穩定性差、經濟效益低等缺陷。目前，尚無可借鑑的成熟技術和經驗對這些氣體燃料進行規模性地開發利用，從而造成極大的資源浪費。
[0004]氣體膜分離技術是近年來得到快速發展的一種氣體分離技術，是在壓力的驅動下，藉助氣體中各組分在高分子膜表面上的吸附能力及膜內溶解-擴散上的差異(即滲透速率差異)來對氣體中的組分進行分離的過程。氣體在膜兩側的壓力差作用下，滲透速率相對較快的氣體如水蒸氣、氫氣、氦氣、硫化氫、二氧化碳等透過膜而在膜的滲透側得到富集(滲透氣)，而滲透速率相對較慢的氣體，如甲烷、氮氣、一氧化碳、氬氣等則在膜的滯留側被富集(滲餘氣)，從而達到對氣體進行純化和實現組分富集的目的。目前，用於氣體膜分離的高分子膜主要有聚烯烴、纖維素類、聚碸、聚醯亞胺、有機矽材料及聚矽酸酯等，其中聚醯亞胺中空纖維膜因具有操作壓力高、通量大、分離係數高等優勢而備受青睞。
[0005]氣體實施膜分離中，維持膜通量的穩定是提高分離效率的關鍵因素之一。相比於液體的膜分離技術，待分離氣體的組成和性質會更複雜，對濾膜的影響也就更大，利用氣體膜分離技術對原料氣進行膜分離前，尤其需要對原料氣進行預處理(即淨化處理)，去除原料氣中影響膜穩定性的顆粒、液態水、油類等雜質，此外在原料氣含硫量較高時通常還需對原料氣進行粗脫硫。然而，試驗表明，在對傳統預處理後的原料氣進行膜分離時，膜組件在運行一段時間後存在壓降明顯增大、通量顯著減小、分離效率明顯降低等問題，並且長期使用狀態下的膜基本無法達到預期的使用壽命。


【發明內容】

[0006]本發明提供高含硫氣體的預處理方法、膜分離方法和系統，用於解決現有技術中經傳統預處理方法淨化的原料氣、特別是高含硫氣體在膜分離時產生壓降明顯增大、通量顯著減小、分離效率明顯降低等問題，並且提高膜的使用壽命。
[0007]本發明提供的高含硫氣體的預處理方法，包括對待分離的高含硫氣體進行溼法脫硫處理、幹法脫硫處理、換熱處理和脫塵處理，所述各處理的順序不限；其中，所述換熱處理包括使所述高含硫氣體的露點溫度低於所述膜分離的操作溫度至少20°C ;所述溼法脫硫處理和所述幹法脫硫處理共同使所述高含硫氣體中總硫含量低於1ppm ;所述脫塵處理是使所述高含硫氣體中顆粒粒徑小於0.01 μπι。
[0008]本發明人發現，在氣體進行膜分離的過程中，高含硫氣體(原料氣)中的含硫物質(包括無機硫和有機硫)可能會與膜分離所使用的膜發生反應而改變膜的分離性能並縮短膜的使用壽命，從而導致傳統預處理方法在後續進行的氣體膜分離過程中存在膜的分離效率明顯降低以及無法達到膜的預期使用壽命等問題。經研宄表明，必須將待分離的高含硫氣體中的總硫含量降低至一定範圍(低於1ppm)內才能夠較好地保證膜的分離性能和分離效率。在該範圍內進一步降低總硫含量對於膜的分離效率及使用壽命的影響微乎其微，因此無需因追求更低的總硫含量而造成成本增加。
[0009]此外，本發明人還發現，傳統預處理方法雖然實施了液態水和顆粒的去除，但在後續的氣體膜分離過程中依然會產生壓降明顯增大、通量顯著減小等問題，其原因可能是由於原料氣中的氣態水及更細小的顆粒沒有得到有效地去除。經研宄表明，在膜分離的實施過程中，由於膜分離操作條件的改變(例如加壓等)可能導致預處理後原料氣中的氣態水轉變成液態水，其在膜表面沉積從而產生上述問題，通過實施使原料氣的露點溫度低於膜分離的操作溫度一定溫度(至少20°C)的換熱處理，可以保證換熱處理後的原料氣在後續的膜分離操作過程中不會產生明顯的壓降；同時，使原料氣中的顆粒粒徑小於一定範圍(0.0lym)能夠進一步保證在膜分離過程中不會有顆粒沉積在膜表面而造成明顯壓降等問題。本發明正是鑑於這些研宄而形成。
[0010]本發明所提供的預處理方法對待分離的高含硫氣體的來源和組成不作嚴格限制，其對能夠採用氣體膜分離技術進行分離的原料氣均適用。本發明所提供的預處理方法特別適用於含硫量高的原料氣，原料氣總硫含量可高達30000ppm ;本發明所提供的預處理方法尤其適用於有機硫含量高的原料氣，原料氣中的有機硫含量可高達500ppm。具體地，所述高含硫氣體為頁巖氣、沼氣、水煤氣、焦爐氣等。此外，本發明對所述各處理的【具體實施方式】不作嚴格限制，只要在滿足上述所限定的效果的前提下，可以採用本領域的任意常規方法或其組合進行。
[0011]在本發明一具體方案中，採用栲膠溶液進行所述溼法脫硫處理，所述栲膠溶液的組成為:栲膠7?10g/L，NaVO3 6?7g/L，NaCO3 4?6g/L，雙核酞菁鈷磺酸鹽15?20ppm。
[0012]進一步地，進行所述溼法脫硫處理時，控制所述栲膠溶液的溫度為40?55°C，所述高含硫氣體的線速度為0.7?0.8m/so
[0013]本發明所述的溼法脫硫處理主要用於脫除高含硫氣體中的硫化氫，其中所述栲膠溶液的用量可以根據高含硫氣體中的總硫含量、對脫硫處理後的高含硫氣體中的總硫含量要求等進行確定；並且，所述栲膠溶液還可脫除高含硫氣體中所夾帶的壓縮機油，因此在本發明中可省略脫油步驟。經所述溼法脫硫處理後高含硫氣體中的硫化氫的含量低於20ppm ;此外，對經所述溼法脫硫處理的高含硫氣體進行氣液分離，從而脫除高含硫氣體中的水，還可以在所述溼法脫硫處理之後進行所述換熱處理，更進一步地脫除高含硫氣體中的水。
[0014]在本發明一具體方案中，所述幹法脫硫處理為在固體催化劑和氫氣存在的條件下進行加氫脫硫，所述固體催化劑的活性組分為氧化鉬。在使用前需對所述固體催化劑進行活化，從而將無催化活化的氧化鉬轉化成具有催化活性的二硫化鉬(MoS2)，活化可以採用本領域常規方法進行。
[0015]進一步地，所述固體催化劑為負載型固體催化劑，所述活性組分在所述負載型固體催化劑中的質量含量以鉬計為6?10%。並且，所述負載型固體催化劑的載體可以為ZSM-5、3A、4A等分子篩。
[0016]進行所述加氫脫硫時，控制操作壓力為I?3MPa，操作溫度為200?400°C，所述高含硫氣體的空速為700?300011'氫氣與所述高含硫氣體的體積比至少為0.05:1。在該條件下，所述固體催化劑具有較好的催化活性，並且高含硫氣體中的有機硫能夠被有效地脫除。
[0017]本發明所述的幹法脫硫處理為精脫硫，特別是用於脫除高含硫氣體中的有機硫。尤其是，所述加氣脫硫能夠有效地將尚含硫氣體中的硫氧化碳、輕基硫、硫釀、一■硫化物、_吩等有機硫轉化成硫化氫，經所述加氫脫硫後的高含硫氣體中有機硫的含量低於lppm。本發明中，所述幹法脫硫處理可以在所述溼法脫硫處理之後進行，此時所述幹法脫硫處理需採用負載型固體脫硫劑，所述幹法脫硫處理所生成的硫化氫以及高含硫氣體中殘留的少量硫化氫可被所述負載型固體脫硫劑的載體吸附而得以脫除，經兩步脫硫處理後高含硫氣體中的總硫含量低於lOppm。
[0018]此外，也可以在所述幹法脫硫處理之後進行所述溼法脫硫處理，此時可以採用常規的固體脫硫劑進行所述幹法脫硫處理，所述幹法脫硫處理所生成的硫化氫可以在後續進行的溼法脫硫處理中得到脫除。由於所述幹法脫硫處理採用固體催化劑，處理後的高含硫氣體可能夾帶顆粒，因此可以在所述幹法脫硫處理之後進行所述脫塵處理。
[0019]在本發明一具體方案中，所述換熱處理包括如下步驟:
[0020]對所述高含硫氣體進行降溫處理，使所述高含硫氣體的露點溫度低於所述膜分離的操作溫度至少20 °C，並分離出所形成的液態水。
[0021]特別是，所述換熱處理還包括:對分離出液態水的高含硫氣體進行升溫處理。
[0022]在本發明一具體方案中，採用矽硼纖維濾芯進行所述脫塵處理。相對於金屬或陶瓷材質的濾芯，該矽硼纖維濾芯價格相對便宜，操作可靠性高。
[0023]本發明所述的氣體進行膜分離前的預處理方法能夠對進行膜分離前的高含硫氣體進行淨化處理，從而使經預處理的高含硫氣體在後續氣體膜分離過程中能夠較好地維持膜的分離性能和分離效果，並延長膜的使用壽命。
[0024]本發明還提供高含硫氣體的膜分離方法，包括:
[0025]按照上述的預處理方法對待分離的高含硫氣體進行預處理；
[0026]對預處理後的高含硫氣體實施膜分離。
[0027]本發明所提供的膜分離方法，對所使用的膜的材質不作嚴格限制，例如可以為聚醯亞胺中空纖維膜、乙酸纖維素中空纖維膜、聚二甲基矽氧烷中空纖維膜或聚碸中空纖維膜，本領域技術人員可以根據原料氣的組成以及分離目標來選擇合適的膜。例如，在分離頁巖氣或沼氣中的二氧化碳時，可以採用聚醯亞胺中空纖維膜。
[0028]本發明還提供用於實現上述預處理方法的系統(預處理系統)，包括串聯連接的溼法脫硫反應器、幹法脫硫反應器、換熱器和顆粒過濾器。
[0029]在本發明中，所述溼法脫硫反應器和幹法脫硫反應器實施對所述高含硫氣體的脫硫處理，並使所述高含硫氣體中的總硫含量低於lOppm，其中所述溼法脫硫反應器實施對所述高含硫氣體的溼法脫硫處理，所述幹法脫硫反應器實施對所述高含硫氣體的幹法脫硫處理；所述換熱器至少實施使所述高含硫氣體的露點溫度低於所述膜分離的操作溫度20°C以上的換熱處理；所述顆粒過濾器實施對所述高含硫氣體的脫塵處理，並使所述高含硫氣體中顆粒粒徑小於0.0lym0各器件的設置順序可為任意。
[0030]進一步地，在所述溼法脫硫反應器、所述幹法脫硫反應器、所述換熱器和所述顆粒過濾器上均設有原料氣進口和原料氣出口 ；所述溼法脫硫反應器的原料氣出口與所述幹法脫硫反應器的原料氣進口連接；所述幹法脫硫反應器的原料氣出口與所述換熱器的原料氣進口連接；所述換熱器的原料氣進口與所述顆粒過濾器的原料氣出口連接。即，該系統為依次串聯連接的溼法脫硫反應器、幹法脫硫反應器、換熱器和顆粒過濾器。
[0031]在本發明中，所述溼法脫硫反應器、幹法脫硫反應器、換熱器、顆粒過濾器在能夠實現上述目的或效果的前提下，可以是本領域常規設備或其結合。例如，所述換熱器可以為冷幹機，也可以為依次串聯設置的冷幹機和加熱器，其中，所述冷幹機用於使所述高含硫氣體的露點溫度低於所述膜分離的操作溫度20°C以上，並分離出所形成的液態水；所述加熱器用於將高含硫氣體加熱至膜分離所需的溫度。
[0032]本發明的系統還可以包括再生裝置，在所述溼法脫硫反應器上設有液體進口和液體出口，在所述再生裝置上設有液體進口和液體出口，所述再生裝置的液體進口與所述溼法脫硫反應器的液體出口連接，所述再生裝置的液體出口與所述溼法脫硫反應器的液體進口連接。
[0033]進一步地，在所述再生裝置的液體進口與所述溼法脫硫反應器的液體出口之間設置有第一泵。並且，在所述再生裝置的液體出口與所述溼法脫硫反應器的液體進口之間設置有第二泵。
[0034]本發明還提供一種膜分離系統，包括上述任一所述的預處理系統和與所述預處理系統連接的至少一個膜組件。
[0035]進一步地，所述膜組件具有中空纖維膜。
[0036]進一步地，本發明的膜分離系統包括多個所述膜組件，多個所述膜組件之間串聯或並聯設置。
[0037]本發明提供的高含硫氣體的預處理方法、膜分離方法和系統，通過對待分離的高含硫氣體中的總硫含量和顆粒粒徑進行嚴格限制，並且實施特定的換熱處理，可以使預處理後的高含硫氣體在進行膜分離時能較好地維持膜的分離性能和分離效果，並延長膜的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為本發明用於實現高含硫氣體預處理方法的系統的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0039]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明的附圖和實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0040]實施例1
[0041]本實施例以焦化廠水煤氣為原料氣(高含硫氣體)，其主要組成為(體積含量):H2 58.32%, CO 34.56%, CO2 4.98%, CH4 1.4%, N2 0.69%, O2 0.05%, H2S 5116ppm，總硫5531ppm ;該原料氣的流量為15萬m3/d。
[0042]對該原料氣進行預處理的步驟具體包括:
[0043]1、溼法脫硫處理
[0044]採用組成為栲膠8g/L，NaVO3 7g/L，NaCO3 5g/L，雙核酞菁鈷磺酸鹽20ppm的栲膠溶液對上述原料氣進行溼法脫硫處理，其中控制栲膠溶液的溫度為50°C，原料氣的線速度為0.7m/s ;經氣液分離後，原料氣中H2S的含量為16.5ppm，總硫含量為410.5ppm。溼法脫硫處理後的液體可經常規方法再生後回用。
[0045]2、幹法脫硫處理
[0046]將由氧化鉬負載於ZSM-5分子篩載體上形成的負載型催化劑活化後，使經上述溼法脫硫處理的原料氣通過該活化的負載型催化劑以進行加氫脫硫，其中氧化鉬在負載型催化劑中的質量含量以鉬計為9%，控制加氫脫硫的操作壓力為2MPa，操作溫度為300°C，原料氣的空速為20001^,脫硫處理後原料氣中總硫含量降至9.8ppm。
[0047]3、換熱處理
[0048]該原料氣進行膜分離的操作溫度預設為25°C，對該原料氣進行降溫處理，使原料氣的溫度降至5°C，降溫處理後的原料氣的露點溫度為5°C，此時原料氣的露點溫度低於膜分離的操作溫度20°C ;隨後分離出所形成的液態水，再對原料氣進行升溫處理，使原料氣的溫度升至25 °C。
[0049]4、脫塵處理
[0050]採用矽硼纖維濾芯對經上述換熱處理的原料氣進行脫塵處理，經脫塵處理後原料氣中的顆粒粒徑小於0.01 μπι。
[0051]實施例2
[0052]本實施例以焦化廠出廠焦爐氣為原料氣(高含硫氣體)，其主要組成為(體積含量):Η2 50.52%, CH4 27.51%, CO 8.86%, CO2 4.3%, C2H6 3.61%, H2S 4186.8ppm，硫氧化碳80.13ppm，二硫化碳130.38ppm，甲硫醇47.54ppm，甲硫醚15.55，噻吩2.18ppm ;該原料氣的流量為10萬m3/d。
[0053]對該原料氣進行預處理的步驟具體包括:
[0054]1、溼法脫硫處理
[0055]採用組成為栲膠10g/L，NaVO3 6g/L，NaCO3 6g/L，雙核酞菁鈷磺酸鹽20ppm的栲膠溶液對上述原料氣進行溼法脫硫處理，其中控制栲膠溶液的溫度為55°C，原料氣的線速度為0.8m/s，經氣液分離後，原料氣中H2S的含量為12.3ppm。
[0056]2、幹法脫硫處理
[0057]將由氧化鉬負載於4A分子篩載體上形成的負載型催化劑活化後，使經上述溼法脫硫處理的原料氣通過該活化的負載型催化劑以進行加氫脫硫，其中氧化鉬在負載型催化劑中的質量含量以鉬計為10%，控制加氫脫硫的操作壓力為3MPa，操作溫度為200°C，原料氣的空速為300011'脫硫處理後原料氣中總硫含量< lOppm，有機硫含量< 0.4ppm，其中硫氧化碳< 0.lppm、二硫化碳< 0.2ppm，噻吩< 0.lppm，並且未檢測至甲硫醇和甲硫醚。
[0058]3、換熱處理
[0059]該原料氣進行膜分離的操作溫度預設為30°C，對該原料氣進行降溫處理，使原料氣的溫度降至10°c，降溫處理後的原料氣的露點溫度為10°C，此時原料氣的露點溫度低於膜分離的操作溫度20°c ;隨後分離出所形成的液態水，再對原料氣進行升溫處理，使原料氣的溫度升至30°C。
[0060]4、脫塵處理
[0061]採用矽硼纖維濾芯對經上述換熱處理的原料氣進行脫塵處理，經脫塵處理後原料氣中的顆粒粒徑小於0.01 μπι。
[0062]實施例3
[0063]本實施例以雞糞發酵沼氣為原料氣(高含硫氣體)，其主要組成為(體積含量):CO2 38%, CH4 62%, H2S 4800ppm，有機硫 50ppm ;該原料氣的流量為 7 萬 m3/d。
[0064]對該原料氣進行預處理的步驟具體包括:
[0065]1、溼法脫硫處理
[0066]採用組成為栲膠7g/L，NaVO3 6g/L，NaCO3 4g/L，雙核酞菁鈷磺酸鹽15ppm的栲膠溶液對上述原料氣進行溼法脫硫處理，其中控制栲膠溶液的溫度為40°C，原料氣的線速度為0.75m/s，經氣液分離後，原料氣中H2S的含量為11.8ppm。
[0067]2、幹法脫硫處理
[0068]將由氧化鉬負載於3A分子篩載體上形成的負載型催化劑活化，並且在氫氣存在的條件下(例如通入氫氣)，對經上述溼法脫硫處理的原料氣進行加氫脫硫，其中氧化鉬在負載型催化劑中的質量含量以鉬計為6%，並控制加氫脫硫的操作壓力為IMPa，操作溫度為350°C，原料氣的空速為lOOOtT1，氫氣與原料氣的體積為0.05:1，脫硫處理後原料氣中總硫含量< lOppm，有機硫含量< 0.4ppm。
[0069]3、換熱處理
[0070]該原料氣進行膜分離的操作溫度預設為30°C，對該原料氣進行降溫處理，使原料氣的溫度降至5°C，降溫處理後的原料氣的露點溫度為5°C，此時原料氣的露點溫度低於膜分離的操作溫度25°C ;隨後分離出所形成的液態水，再對原料氣進行升溫處理，使原料氣的溫度升至30 °C。
[0071]4、脫塵處理
[0072]採用矽硼纖維濾芯對經上述換熱處理的原料氣進行脫塵處理，經脫塵處理後原料氣中的顆粒粒徑小於0.01 μπι。
[0073]實施例4
[0074]本發明的用於實現高含硫氣體預處理方法的系統(預處理系統)，包括串聯連接的溼法脫硫反應器、幹法脫硫反應器、換熱器和顆粒過濾器。該系統中，溼法脫硫反應器實施對高含硫氣體的溼法脫硫處理；幹法脫硫反應器實施對高含硫氣體的幹法脫硫處理；換熱器實施使高含硫氣體的露點溫度低於膜分離的操作溫度20°C以上的換熱處理；顆粒過濾器實施對高含硫氣體的脫塵處理，並使高含硫氣體中顆粒粒徑小於0.0l Ufflo
[0075]具體地，如圖1所示，實施上述實施例1的預處理方法的系統包括溼法脫硫反應器1、幹法脫硫反應器2、換熱器3和顆粒過濾器4，在溼法脫硫反應器1、幹法脫硫反應器2、換熱器3和顆粒過濾器4上均設有原料氣進口和原料氣出口 ；溼法脫硫反應器I的原料氣出口與幹法脫硫反應器2的原料氣進口連接；幹法脫硫反應器2的原料氣出口與換熱器3的原料氣進口連接；換熱器3的原料氣進口與顆粒過濾器4的原料氣出口連接。
[0076]進一步地，換熱器I可以為依次串聯設置的冷幹機和加熱器，其中冷幹機用於使高含硫氣體的露點溫度低於膜分離的操作溫度20°C以上，並分離出所形成的液態水，加熱器用於將高含硫氣體加熱至膜分離所需的溫度。
[0077]進一步地，該系統還可以包括再生裝置6，在溼法脫硫反應器I上設有液體進口和液體出口，在再生裝置6上設有液體進口和液體出口，再生裝置6的液體進口與溼法脫硫反應器I的液體出口連接，再生裝置6的液體出口與溼法脫硫反應器I的液體進口連接。在再生裝置6的液體進口與溼法脫硫反應器I的液體出口之間可以設置第一泵5，在再生裝置6的液體出口與溼法脫硫反應器I的液體進口之間可以設置第二泵7。
[0078]對照例I
[0079]按照實施例2方法對實施例2的原料氣依次進行溼法脫硫處理、幹法脫硫處理、換熱處理和脫塵處理，其中不同的是，控制溼法脫硫處理和幹法脫硫處理後原料氣中的總硫含量降至50ppm左右。
[0080]對照例2
[0081]採用實施例1方法對實施例1的原料氣依次進行溼法脫硫處理、幹法脫硫處理，隨後採用除霧器對原料氣進行初脫固和氣液分離，使原料氣不含有大於I ym的粒子，並且採用凝結式過濾器進一步除去原料氣中可能夾帶的大於0.01 μπι的細微液體和有害雜質，再將原料氣升溫至60°C，使原料氣遠離露點溫度並恆定膜分離系統的操作溫度進行膜分離。
[0082]試驗例I
[0083]採用聚醯亞胺中空纖維膜分別對實施例1至3和對照例I至2預處理方法處理的原料氣進行膜分離。
[0084]在對經實施例1至3預處理方法處理的原料氣連續實施膜分離24個月後，膜分離效率仍達到膜初始狀態下的分離效率的95%以上，膜通量仍達到初始狀態下的膜通量的95%以上，說明該預處理方法對膜影響較小，在長期使用後仍然能夠較好地保證膜的分離性能和分離效率，膜的使用壽命可長達10年。
[0085]在對經對照例I預處理方法處理的原料氣連續實施膜分離6個月後，膜分離效率明顯降低，僅為初始狀態下的膜分離效率的80%，此時已無法較好地達到膜分離工藝的要求。
[0086]在對經對照例2預處理方法處理的原料氣連續實施膜分離12個月後，膜通量降至初始狀態的80%左右，膜的使用壽命顯著縮短，僅為6?7年。
[0087]最後應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。
【權利要求】
1.高含硫氣體的預處理方法，其特徵在於，包括對待分離的高含硫氣體進行溼法脫硫處理、幹法脫硫處理、換熱處理和脫塵處理，所述各處理的順序不限；其中， 所述換熱處理包括使所述高含硫氣體的露點溫度低於所述膜分離的操作溫度至少20°C ;所述溼法脫硫處理和所述幹法脫硫處理共同使所述高含硫氣體中總硫含量低於lOppm ;所述脫塵處理是使所述高含硫氣體中顆粒粒徑小於0.01 μπι。
2.根據權利要求1所述的預處理方法，其特徵在於，所述高含硫氣體中總硫含量低於30000ppmo
3.根據權利要求1或2所述的預處理方法，其特徵在於，採用栲膠溶液進行所述溼法脫硫處理，所述栲膠溶液的組成為:栲膠7?10g/L，NaV036?7g/L，NaC034?6g/L，雙核酞菁鈷磺酸鹽15?20ppm。
4.根據權利要求3所述的預處理方法，其特徵在於，進行所述溼法脫硫處理時，控制所述栲膠溶液的溫度為40?55°C，所述高含硫氣體的線速度為0.7?0.8m/so
5.根據權利要求1或2所述的預處理方法，其特徵在於，所述幹法脫硫處理為在固體催化劑和氫氣存在的條件下進行加氫脫硫，所述固體催化劑的活性組分為氧化鉬。
6.根據權利要求5所述的預處理方法，其特徵在於，所述固體催化劑為負載型固體催化劑，所述活性組分在所述負載型固體催化劑中的質量含量以鉬計為6?10%。
7.根據權利要求5或6所述的預處理方法，其特徵在於，進行所述加氫脫硫時，控制操作壓力為1?3MPa，操作溫度為200?400°C，所述高含硫氣體的空速為700?βΟΟΟΙΓ1，氫氣與所述高含硫氣體的體積比至少為0.05:1。
8.根據權利要求1或2所述的預處理方法，其特徵在於，所述換熱處理包括如下步驟: 對所述高含硫氣體進行降溫處理，使所述高含硫氣體的露點溫度低於所述膜分離的操作溫度至少20 °C，並分離出所形成的液態水。
9.根據權利要求8所述的預處理方法，其特徵在於，所述換熱處理還包括:對分離出液態水的高含硫氣體進行升溫處理。
10.根據權利要求1或2所述的預處理方法，其特徵在於，採用矽硼纖維濾芯進行所述脫塵處理。
11.根據權利要求1至10任一所述的預處理方法，其特徵在於，所述高含硫氣體為頁巖氣、沼氣、水煤氣或焦爐氣。
12.高含硫氣體的膜分離方法，其特徵在於，包括: 按照權利要求1至11任一所述的預處理方法對待分離的高含硫氣體進行預處理； 對預處理後的高含硫氣體實施膜分離。
13.根據權利要求12所述的膜分離方法，其特徵在於，實施所述膜分離所採用的膜為聚醯亞胺中空纖維膜、乙酸纖維素中空纖維膜、聚二甲基矽氧烷中空纖維膜或聚碸中空纖維膜。
14.一種用於實現權利要求1至11任一所述預處理方法的系統，其特徵在於，包括串聯連接的溼法脫硫反應器、幹法脫硫反應器、換熱器和顆粒過濾器。
15.根據權利要求14所述的系統，其特徵在於，在所述溼法脫硫反應器、所述幹法脫硫反應器、所述換熱器和所述顆粒過濾器上均設有原料氣進口和原料氣出口 ； 所述溼法脫硫反應器的原料氣出口與所述幹法脫硫反應器的原料氣進口連接；所述幹法脫硫反應器的原料氣出口與所述換熱器的原料氣進口連接；所述換熱器的原料氣進口與所述顆粒過濾器的原料氣出口連接。
【文檔編號】C10L3/10GK104479777SQ201410668265
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月20日 優先權日:2014年11月20日
【發明者】浦鵬, 江皓, 周紅軍, 張松林 申請人:中國石油大學(北京), 北京中石大新能源研究院有限公司