[发明专利]一种高含硫天然气脱硫工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种高含硫天然气脱硫工艺。

背景技术

随着世界经济的迅速发展，人们对天然气的需求也日益增加。天然气作为当今世界最清洁环保的能源，越来越受到国际能源市场的青睐，越来越多的国家开始重视天然气的开采处理。因此，为了不浪费油气资源，开发利用非管输含硫天然气也提到了议案上。

开发利用非管输含硫天然气主要存在以下问题：(1)目前大多数主力油气田对边远区块进行滚动开发，开发周期短，若采用铺设管道将含硫气输送到脱硫厂，投资成本过大，很难取得经济效益。(2)原来那些处理气量大、工艺流程长、设备复杂、投资和操作费用高的常规天然气净化技术(例如溶剂吸收法和变温吸附法)已不适应油气田边远地区天然气的净化。(3)若油田放空天然气放空烧掉，不仅极大地浪费了资源，并且严重污染了油田地区的大气。据统计，我国每年约有16亿m³油田放空天然气放空烧掉。

因此，如何经济、合理地开发利用非管输含硫天然气，变资源为产能，减少油气田地区大气污染，已引起人们的普遍关注。

原料气脱除H₂S一般可分为干法和湿法两大类。

湿法脱硫可分为物理脱硫和化学脱硫，两种方法流程类似，均采用吸收+再生模式，吸收剂吸收或与天然气中含硫组分反应，富液到再生塔再生出吸收剂后循环使用。

化学脱硫：采用一种化学溶剂，使之和酸性气体反应而生成“复合物”。当吸收了酸气的富液温度升高、压力下降时，该复合物即分解重新放出酸性组分。各种烷基醇胺法、碱性盐溶液法和氨基酸盐法都属此类方法。

物理脱硫：全部采用有机复合物做脱硫剂。吸收酸气的过程为物理吸收过程，溶液的酸气负荷正比于气相中酸气的分压，当富液压力降低时，即放出吸收酸性气体组分。

物理溶剂代表性的溶剂有：多乙二醇醚、N-甲基和环丁砜等。

化学脱硫和物理脱硫过程中需不断补充脱硫剂，装置设备多，能耗大，流程复杂，生产过程中所产生的脱硫剂废液需要处理。两种都适用于处理量大、气体含硫量高且脱硫精度要求不高的物料。一般情况下进料含硫量在60mg/m³以上，脱硫后天然气含硫量一般仍在10mg/m³以上。

干法脱硫采用固体脱硫剂，硫化物在脱硫剂上被吸附并发生反应，其硫容量大，脱硫精度高，一般采用三塔或两塔串并联工艺。其利用脱硫剂的催化氧化作用将天然气中的H₂S氧化转化为单质硫和少量水，这样形成的单质硫沉积在脱硫剂载体的孔隙中，使得天然气中的H₂S组分直接转化为无害的固体单质硫，保留在脱硫剂中。干法脱硫装置投资少，设备少，能耗小，流程简单，生产过程中不产生废液、废气。适用于天然气处理量较小，含硫量在20mg/m³以下，且脱硫精度要求在0.05～1.0mg/m³范围的物料。

低含硫天然气脱硫工艺采用的是氧化铁脱硫剂，氧化铁脱硫剂主要是用于处理低含硫天然气井；如果将固体Fe₂O₃用于高含硫、小产量气井开发时经济上难以过关，仅脱硫剂成本就高于1.5元/m³，显然不能采用。故高含硫天然气脱硫技术工艺主要是考虑在氧化铁脱硫装置前加可以吸收高含硫天然气的工艺，先进行粗脱后，再送往氧化铁脱硫装置精脱，达到净化气体的目的。

在进行高含硫天然气的脱除时，目前，尤以MDEA(N-甲基二乙醇胺)作为脱硫剂的湿法脱硫是世界上应用最为广泛的脱硫技术，但是多年来国内外的实践经验表明，该法存在着设备投资高、流程复杂、脱硫剂流失量大、回收脱硫剂的能耗高、操作成本高等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种高含硫天然气脱硫工艺，该高含硫天然气脱硫工艺的设备投资低、流程简单、脱硫剂流失量小、回收脱硫剂的能耗低、操作成本低。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高含硫天然气脱硫工艺，包括以下步骤：

(a)首先将原料天然气进行减压；

(b)减压后的原料天然气进入换热器，换热到预定温度；

(c)经过换热后的原料天然气进入脱硫装置脱除大部分的H₂S；

(d)然后进入吸附塔再脱除剩余的H₂S；

(e)最后进入净化气过滤分离器进行净化和过滤。

所述步骤(a)中，原料天然气通过减压阀进行减压。