[实用新型]一种通过加氢脱除天然气中有机硫的系统

说明书

本实用新型具体为一种通过加氢脱除天然气中有机硫的系统。该系统包括含硫天然气溶剂粗脱单元、湿净化气换热器、加氢反应器预热器、静态混合器、加氢反应器和氢气来源装置，其含硫天然气溶剂粗脱单元与湿净化气换热器连接，湿净化气换热器与加氢反应器预热器连接，加氢反应器预热器和氢气来源装置均与静态混合器连接，静态混合器与加氢反应器上部的进口连接；加氢反应器的底部出口与湿净化气冷却器壳程进口连接等。本系统采用两级脱有机硫技术(粗脱+精脱)，将天然气中难以脱除的有机硫加氢完全转化为容易被脱除的H₂S，使得产品天然气中的硫含量不仅能满足国家标准，甚至能满足国外的产品天然气标准。

技术领域

本实用新型属于天然气行业的净化、脱硫设备领域，具体为一种通过加氢脱除天然气中有机硫的系统。

背景技术

目前脱除天然气中的有机硫是一项技术难题，常规的胺法脱硫工艺很难深度脱除天然气中的有机硫，比如硫醇(甲硫醇、乙硫醇等)、COS、CS₂以及硫醚和噻吩等各种形态的有机硫，尤其是国家标准《天然气》GB17820-2018对天然气中的硫含量要求越来越严格，目前国内外均无可深度脱除天然气中各类有机硫的工艺系统。

随着世界各国的环保观念越来越强，降低天然气中硫含量是世界各国的发展趋势。世界大部分气田的原料天然气或伴生气中含有H₂S，常规的脱硫工艺主要有溶剂脱硫工艺，固体脱硫工艺，膜分离脱硫工艺。

溶剂脱硫工艺是国内外天然气净化领域使用最广泛的工艺，溶剂脱硫工艺的流程方法大致相同，主要在于溶剂的不同，溶剂分为化学溶剂、物理溶剂、化学物理溶剂。溶剂脱硫工艺成熟、简单，对天然气中H₂S脱除效果好，但也存在如下不足：CO₂的共吸率高，对重烃的吸附性强，选择性欠佳，尤其是物理溶剂和物理化学溶剂；能吸收有机硫的种类较少，仅能同时对一两种有机硫吸收效果较好，若原料气中同时含有COS、CS₂、硫醇、硫醚、噻吩等多种有机硫时，吸收效果差；溶剂再生时解吸热大，能耗较高；对有机硫的吸收效率低，通常低于80％的吸收效率。在溶剂法脱除含有机硫的工艺中，目前应用较多的就是物理化学溶剂法，如Sufinol-D，Sulfinol-M等，但该法的有机硫脱除率不高，特别是硫醇的脱除率较低，不能满足高含有机硫且净化度要求较高的工程需要。

固体脱硫工艺适用于低含硫的工况，吸附剂常用的有氧化铁，分子筛，活性炭载氧化剂。目前，天然气净化中使用分子筛脱有机硫主要为硫醇脱除，天然气硫醇净化的分子筛主要为13X和5A分子筛，分子筛脱硫醇的工艺通常应用于溶剂脱硫后对净化气硫醇的精脱，未有使用分子筛进行大量硫醇脱除的应用业绩。活性炭可用于硫醇、CS₂的脱除，但目前未收集到活性炭应用于天然气净化吸收硫醇的工业应用业绩。

膜分离脱硫工艺常常用于粗脱硫工艺，且工业应用案例较少。目前成熟天然气脱硫工艺，对H₂S脱除有较好效果，可使天然气中的硫含量达到国家标准《天然气》(GB17820-2012)的技术要求(H₂S≤20mg/Nm³，总硫含量≤200mg/Nm³)，但要满足《天然气》(GB17820-2018)对产品天然气的总硫含量要求(H₂S≤6mg/Nm³，总硫含量≤20mg/Nm³)却十分困难，尤其是在有机硫含量比较高、种类比较多的情况下，以上工艺对有机硫的脱除效果并不理想，如何合理、经济、有效地脱除天然气中的有机硫成为一个需要认真对待的问题。根据调研，目前大多数工程原料天然气中的有机硫为大量的硫醇，但也逐渐发现个别工程原料天然气中含有较高的COS或CS₂，甚至有些油气田原料天然气中还含有不少的硫醚和噻吩。面对越来越多的工程项目中原料天然气有机硫含量较高、组成较复杂的工况，尤其是对于COS、噻吩、硫醚、CS₂等含量高的原料气，采用何种工艺才能满足日益严格的标准是一件非常困难的选择。

发明内容