[发明专利]在井口用水合物法直接分离天然气中H2S的方法及设备

说明书

本发明公开了一种在井口用水合物法直接分离天然气中H₂S的方法及设备，其中方法包括对井口的采集气进行节流降压，使采集气中的H₂S生成水合物，然后将H₂S水合物与天然气进行分离；设备主要包括对撞式反应釜。本发明不仅适用于高含硫量天然气的脱硫，对低含硫量气体的脱硫同样适用，其充分利用开采井口采集气的高压和节流降压产生的低温，进行水合反应生成H₂S水合物，可以有效节省能耗，且便于从采集气中将固态H₂S水合物分离出来。水合反应是在对撞式反应釜内进行，可强化水合物生成过程的传质、传热效率，形成H₂S水合物浆体，便于管内输送。H₂S水合物热分解得到的分解液可循环使用减小环境污染，同时也可加快H₂S水合物的生成速率。

技术领域

本发明涉及天然气净化技术领域，具体涉及在井口用水合物法直接分离天然气中H₂S的方法及设备。

背景技术

能源作为物质世界发展的动力与基础，历来受到各国政府和人民的高度关注。近年来特别强调要优化能源结构，提高清洁能源的消费比重，能源的发展方向己步入“低碳、高效、可持续”的新时代。天然气由于其热效率高、燃烧产生的污染少、使用经济安全等优点，受到了人们的大力推崇。新开采的天然气主要成分是以甲烷为主的烃类物质，此外还包括少量非烃类有害物质如H₂S以及惰性组分如CO₂，这些有害物质和惰性组分不仅会对天然气的开采与下游生产加工带来不便和危害，也会危害开采现场环境和工作人员的身心健康。

天然气中含有的H₂S有剧毒并伴随有难闻的臭味，空气中的H₂S含量达到30mg/m³就会使人流泪、头痛，高浓度的H₂S甚至使人有生命危险。另外，天然气加工过程中H₂S不仅会使催化剂中毒，还会严重腐蚀输送设备、管线，使钢材产生氢脆，造成天然气净化厂的阀杆断裂、阀板脱落等现象。由此可见，脱除天然气中的H₂S不仅可以减轻环境污染、便于下游开发使用，而且可以使设备、管线、仪表等免受腐蚀，因此开采出的采集气必须要经过脱硫等工艺处理后，方可使用。另外，可对天然气中分离的H₂S进行处理，生产硫及含硫产品，化害为利，回收资源。尽管高含硫气井的开发已经有较长的时间，且在国内含硫气田中均有应用，但是对于这类气井的开发研究还有着明显的不足。

天然气中酸性气体的脱除，主要有干法与湿法两类。干法脱硫通常用于低含量硫气体的处理，特别是用于气体精细脱硫。大部分干法脱硫工艺由于需要脱硫剂而不能连续操作，有部分脱硫剂如氧化锌等甚至不能再生，一方面会造成严重的环境，另一方面也会极大的增加脱硫成本，因此干法脱硫在工业中使用较少，工业大型装置以湿法为主。湿法脱硫按照溶液的吸收和再生方法不同，可分为化学吸收法、物理吸收法和氧化还原法三类，其中：化学吸收法不仅效率较低，还会对环境有一定的污染；物理吸收法净化率较低，产量较小，不利于大规模应用；氧化还原法需要一定的条件，适用范围小，普适性较差。

综上所述，在高含硫的天然气藏开采中，无论是考虑对气田环境、工作人员的保护，还是对下游深加工装置的防护，脱除天然气中的H₂S都是必不可少的。但现有脱除酸性气体尤其是H₂S的方法存在上述不足，因此急需考虑一种环境友好、安全、高效的脱除含硫天然气、尤其是高含硫天然气中H₂S的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在井口用水合物法直接分离天然气中H₂S的方法及设备，解决现有技术中干法脱硫通常用于低含量硫气体的处理且大部分不能连续进行；湿法脱硫工艺效率低、普适性差的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：