[发明专利]一种高含硫气田集输系统高效脱硫、脱水装置及方法

说明书

本发明涉及一种高含硫气田集输系统高效脱硫、脱水装置及方法，设计脱水降压器，脱水筒体内增设脱水螺旋管，筒体外安装气体回流管，天然气经筒体初级脱水、节流降压、分子筛吸附实现天然气两级脱水；设计恒温降压单元，降压器安装在保温降压管内部，四周持续流动的高温气体使天然气在保温降压管内保持两级恒温降压；设计脱硫脱水单元，改变喷射器安装方位，干气经降压器降压后斜向下喷出，与斜向上的高温湿气剧烈碰撞，实现天然气中单质硫与水脱除。本发明提供一种高含硫气田集输系统高效脱硫、脱水方法，“降压—脱水—降压”形成的低温干气与“恒温二级降压”形成的高温湿气发生对流碰撞，天然气中单质硫与水快速聚集、沉降，与天然气发生分离。

技术领域

本发明涉及一种高含硫气田集输系统高效脱硫、脱水装置及方法，属于天然气净化处理技术领域。

背景技术

含硫天然气是指含有H₂S、硫醇及硫醚等含硫化合物的天然气，其中H₂S是含硫化合物中的主要成分。我国H₂S体积含量大于1％的气藏储量约占天然气总储量的25％，其中大部分属于H₂S体积含量大于2％的高含硫气田，如四川卧龙河气田的硫化氢含量为5.0％～7.28％；渡口河气田飞仙关组气藏硫化氢含量为12.83％～17.06％；川东北普光气田硫化氢的平均含量在8％以上。

与常规气田开发相比较，高含硫气田开发具有更大的困难与挑战。例如，我国普光气田集输系统节流阀后、分离器内、集气管道内均发现不同程度的硫沉积，沉积的元素硫可能与元素Fe发生反应引起管道及设备腐蚀，其中的腐蚀产物FeS还能够自燃，我国西气东输二线就发生过多起FeS自燃事故；澳大利亚发现的硫沉积影响了测量设备的准确度，还发现气流携带的硫颗粒损坏了涡轮机叶片，并引起换热器严重堵塞；法国天然气公司Gaz duSud-Ouest(GSO)在调压站内消声器上发现有元素硫的沉积，引起了站内设备的密封问题，也影响了调压站的正常运行，增加了运行维护费用。

另一方面，由于湿天然气集输管道在运行过程中积液在管线低洼处聚积，减少了有效输送截面积，降低输送效率，单位长度管线压降增加，动力消耗大大增加。严重时可能会产生段塞流，造成不稳定压力波向前传递，导致管道末端工艺处理设备的不稳定运行，影响气田正常生产。

因此，针对目前高含硫气田开发亟待解决的问题，设计一种高含硫气田集输系统高效脱硫、脱水装置，提出一种操作简单的高效脱硫、脱水方法，对解决高含硫气田地面集输管网的堵塞问题、保证气田正常生成运行具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高含硫气田集输系统高效脱硫、脱水装置及方法，从确保管线安全运行的高度出发，综合分析高含硫气田湿天然气集输管道输送过程中可能面临的不安全因素，总结高含硫气田集输系统生成运行过程中亟需解决的技术问题，结合元素硫的溶解机理、流体动力学原理，进行地面集输系统高效脱硫、脱水装置设计，为高含硫气田提供一种地面集输系统硫沉积防治与高效脱水的新技术。

本发明主要解决以下问题：

(1)设计一种脱水降压器，脱水筒体内增设脱水螺旋管，湿天然气经折流板的碰撞聚集及自身重力沉降作用进行一级脱水，再经回流管回流、降压器降压、分子筛吸附完成管输天然气二级脱水。

(2)设计再生循环单元，通过控制阀调节作用，完成分子筛吸附与再生的循环操作，借助加热炉出口管线的高温天然气实现4A分子筛循环再生。

(3)设计恒温降压单元，保温降压管内安装一级、二级降压器，分子筛再生后的高温气体通入保温降压管，为节流降压过程提供充足的热量，实现天然气恒温降压。

(4)设计脱硫脱水单元，上喷射器与下喷射器沿脱硫脱水筒对角线方向倾斜安装，干气在降压器降压后沿斜向下方向喷出，与沿斜向上方向喷出的高温湿气剧烈碰撞，实现天然气中单质硫与水脱除。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。