一種滲透分離脫硫裝置及滲透分離脫硫方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種針對(duì)高含硫天然氣的脫硫裝置及滲透分離脫硫方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)某些油田開(kāi)采的天然氣，如塔里木油田的塔中、哈拉哈塘、輪古地區(qū)單井試采過(guò)程中，絕大多數(shù)井測(cè)得天然氣中H2S含量很高，其濃度從3000ppm到32000ppm不等。試采過(guò)程中，采出的天然氣因含硫量高，一般只能將其中的凝析油分離回收后即放空焚燒。不但造成大量天然氣能源的浪費(fèi)，同時(shí)產(chǎn)出大量溫室氣體，對(duì)自然環(huán)境造成污染。而常規(guī)的干法脫硫和化學(xué)吸收法脫硫方法存在以下問(wèn)題:
干法脫硫采用固體脫硫劑，按天然氣H2S含量30000ppm計(jì)算，則每天需處理H2S約4.5噸，按10%硫含量計(jì)，需要脫硫劑45噸/天，脫硫劑用量巨大，費(fèi)用非常高；每處理I方伴生氣僅脫硫劑費(fèi)用就高達(dá)4元，成本過(guò)高，而且因脫硫罐容量巨大，無(wú)法用于撬裝化，野外應(yīng)用搬迀困難。
[0003]化學(xué)吸收法是目前天然氣脫硫工藝中最常用的方法，利用堿性醇胺溶液吸收氣體中的H2S和CO2等，所得吸收富液再通過(guò)升溫、降壓等來(lái)釋放出H 2S和C02，從而實(shí)現(xiàn)吸收劑的循環(huán)使用。但被吸收的這些酸性氣體在脫硫劑再生時(shí)H2S和0)2還會(huì)解析出來(lái)，沒(méi)有真正的轉(zhuǎn)化H2S,還必須設(shè)置硫磺回收裝置，將H2S轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫磺，方可真正實(shí)現(xiàn)凈化過(guò)程。該裝置設(shè)備體積較大，要達(dá)到全部橇裝化很困難。
[0004]因此尋找一種新的適合于單井脫硫的新技術(shù)迫在眉睫，這種新的工藝要求脫硫工藝簡(jiǎn)單，整體設(shè)備能全部成橇，便于運(yùn)輸和拆卸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明專利的目的是提供一種流程簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、適合于單井高含硫天然氣使用的有機(jī)滲透膜滲透分離脫硫裝置及滲透脫硫方法。
[0006]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種滲透分離脫硫裝置，主要由聚結(jié)分離器、加熱器、膜分離器、第一脫硫罐構(gòu)成，所述聚結(jié)分離器分別與加熱器、膜分離器相連接，所述聚結(jié)分離器還通過(guò)閥門F3與原料氣進(jìn)口相連接，所述膜分離器的透過(guò)側(cè)通過(guò)閥門F4與高濃度硫化氫廢氣管相連接，所述膜分離器的未透過(guò)側(cè)通過(guò)閥門F5與第一脫硫罐的進(jìn)口端相連接，所述第一脫硫罐出口端通過(guò)閥門F8與脫硫天然氣出口相連接。
[0007]進(jìn)一步地，為更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述第一脫硫罐進(jìn)口端通過(guò)閥門F6與第一脫硫罐相連接。
[0008]進(jìn)一步地，為更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述加熱器還通過(guò)閥門F2與熱水出口相連接，所述加熱器還通過(guò)閥門Fl與熱水進(jìn)口相連接。
[0009]進(jìn)一步地，為更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述第一脫硫罐通過(guò)閥門FlO與安全泄壓出口管相連接，所述泄壓出口管遠(yuǎn)離閥門FlO —端與高濃度硫化氫廢氣管相連接。
[0010]進(jìn)一步地，為更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，還包括第二脫硫罐，所述第二脫硫罐與第一脫硫罐并聯(lián)，所述膜分離器的未透過(guò)側(cè)通過(guò)閥門F5與第二脫硫罐進(jìn)口端相連接，所述第二脫硫罐進(jìn)口端通過(guò)閥門F7與第二脫硫罐相連接，所述第二脫硫罐出口端通過(guò)閥門F9與脫硫天然氣出口相連接。
[0011]進(jìn)一步地，為更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述第二脫硫罐通過(guò)閥門Fll與安全泄壓出口管相連接，所述泄壓出口管遠(yuǎn)離閥門Fll —端與高濃度硫化氫廢氣管相連接。
[0012]進(jìn)一步地，為更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述原料氣進(jìn)口、熱水出口、熱水進(jìn)口、聚結(jié)分離器、加熱器、膜分離器、第一脫硫罐、第二脫硫罐、廢氣出口、高濃度硫化氫廢氣管、脫硫天然氣出口、安全泄壓出口管均集成安裝于橇塊底座上形成一個(gè)撬塊裝置。
[0013]本發(fā)明還公開(kāi)了一種滲透分離脫硫方法，包括以下步驟:
S1:分離固體雜質(zhì):將高含硫天然氣通入到設(shè)置在撬塊底座上的聚結(jié)分離器，通過(guò)聚結(jié)分離器將高含硫天然氣中的固體雜質(zhì)分離排出；
52:對(duì)步驟SI輸出的高含硫天然氣進(jìn)行加熱處理:將步驟SI輸出的高含硫天然氣輸入到加熱器中，采用水加熱器對(duì)高含硫天然氣進(jìn)行加熱；
53:對(duì)步驟S2輸出的高含硫天然氣進(jìn)行滲透分離:將步驟S2輸出的高含硫天然氣輸入到膜分離器中，利用膜分離器內(nèi)的有機(jī)滲透膜進(jìn)行分離；
54:對(duì)步驟S3輸出的天然氣分別回收處理:將步驟S3輸出的H2S集中處理，對(duì)步驟S3中膜分離器分離出來(lái)的天然氣輸入到第一脫硫罐；
55:對(duì)步驟S4中的天然氣進(jìn)行再次脫硫處理:在第一脫硫罐內(nèi)設(shè)置脫硫劑，通過(guò)脫硫劑吸附天然氣中剩余的&5，并將從第一脫硫罐輸出的天然輸出到天然氣輸氣管網(wǎng)。
[0014]進(jìn)一步地，為更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，對(duì)步驟S3產(chǎn)生的H2S集中收集或燃燒處理。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
(1)本高含硫天然氣脫硫裝置的核心部件為膜脫硫分離器，通過(guò)有機(jī)滲透膜對(duì)原料氣中H2S進(jìn)行粗分離，90%以上的H2S被滲透進(jìn)入高含氣中，可放空燃燒或集中處理；H2S含量降低至100-1000ppm的天然氣進(jìn)入脫硫罐，通過(guò)脫硫劑再次吸附氣體中的少量H2S,保證輸出的天然氣中H2S含量小于20ppm，即可進(jìn)入天然氣管網(wǎng)，使這部分天然氣得以凈化并回收利用；
(2)本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、成本低，操作方便、工藝簡(jiǎn)化，裝置中的所有設(shè)備可緊湊地安裝在同一個(gè)底板上，集成為橇塊裝置，在油田開(kāi)采中，本裝置可方便地整體移位，用于油田各井口伴生天然氣的脫硫。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本一種滲透分離脫硫裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]其中:1 一原料氣進(jìn)口 ；2—熱水出口 ；3—熱水進(jìn)口 ；4一聚結(jié)分尚器；5—加熱器；6—膜分離器；7—第一脫硫罐；8—第二脫硫罐；9一廢氣出口 ； 10—高濃度硫化氫廢氣管；11一脫硫天然氣出口 ； 12—橇塊底座；13—安全泄壓出口管；14一透過(guò)側(cè)；15—未透過(guò)側(cè)；F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10、F11—閥門。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)介紹，但發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0019]實(shí)施例1:
如圖1，聚結(jié)分離器4、加熱器5、膜分離器6、第一脫硫罐7和第二脫硫罐8通過(guò)管路連接成系統(tǒng)并集成于橇塊底座12而成橇塊。
[0020]從原料氣進(jìn)口 I輸入的高含硫天然氣通過(guò)閥門F3，進(jìn)入聚結(jié)分離器4，分離掉大于5 μ m的液滴及固體雜質(zhì)后，進(jìn)入加熱器5被加熱，熱水作為加熱器5的熱介質(zhì)，從熱水進(jìn)口3通過(guò)Fl閥門進(jìn)入加熱器5，降溫后的熱水通過(guò)閥門F2，由熱水出口 2輸出橇塊。被加熱后的高含硫天然氣溫度高于水、烴露點(diǎn)5-10°C，它進(jìn)入膜分離器6內(nèi)，通過(guò)膜分離器6內(nèi)的有機(jī)滲透膜分離，90%以上的H2S進(jìn)入從膜分離器6的透過(guò)側(cè)14，通過(guò)閥門F4，然后通過(guò)高濃度硫化氫廢氣管10，從廢氣出口 9輸出，可放空燒掉或作其它處理；從膜分離器6的未透過(guò)側(cè)15獲得初步脫硫的天然氣(H2S濃度已降至100-1000ppm)，它從出口閥門F5然后經(jīng)過(guò)閥門F6進(jìn)入第一脫硫罐7內(nèi)，第一脫硫罐7內(nèi)裝填的脫硫劑，吸附除去天然氣中剩余的H2S后，得到H2S小于20ppm的合格天然氣，通過(guò)閥門F8從脫硫天然氣出口 11出橇后，作為合格氣然氣進(jìn)入輸氣管網(wǎng)，第二脫硫罐8作為備用脫硫罐，與第一脫硫罐7并聯(lián)，通過(guò)