基于三嗪类液体脱硫的一体化装置的制作方法

本发明涉及化工设备技术领域，具体涉及一种通过三嗪类液体脱硫法对气体进行脱硫的一体化装置。

背景技术：

h2s是酸性气体也是剧毒物质，会腐蚀输送管线和加工设备，造成催化剂中毒。h2s泄漏会造成严重的环境污染、危害人体健康甚至生命。因此，对硫化氢的防控和净化是天然气开采、输送等作业中安全工作的重心。将天然气输送到联合站集中净化处理，无法解决长距离输送管道腐蚀以及高含量h2s天然气污染低含量天然气的问题，因此，有效办法是在井口利用除硫设备脱除h2s。

按照除硫装置中使用的脱硫剂物态特征不同，脱硫方式可以分为干法脱硫和湿法脱硫。干法脱硫采用固体作为脱硫剂，适用于低浓度h2s或深度除硫，优点是除硫净化度高，除硫脱水同时完成，部分可再生重复利用；缺点是硫容量较低、吸附设备笨重、更换除硫剂时劳动强度大、废除硫剂易自燃、安全性差、回收处理困难。

湿法脱硫则是利用特定的溶液或溶剂作为脱硫剂，与气体逆流接触而脱除其中的h2s。与干法脱硫相比，湿法脱硫装置建设费用低，占用土地少，尤其适合单井天然气脱硫，或作为现有脱硫工艺的补充装置。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于三嗪类液体脱硫的一体化装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于三嗪类液体脱硫的一体化装置，包括脱硫罐、气液分离器和脱硫产物贮存罐，含硫天然气入口与脱硫罐相连，脱硫罐的出口连接气液分离器的入口，气液分离器的气相出口为净化天然气出口，气液分离器的液相出口通过排污管与脱硫产物贮存罐相连；脱硫罐包括第一脱硫罐和第二脱硫罐，第一脱硫罐和第二脱硫罐串联或并联连接，第一脱硫罐和第二脱硫罐的还分别通过排污管与脱硫产物贮存罐相连。

进一步的是：含硫天然气入口与净化天然气出口之间的脱硫管线形成的脱硫路径为：含硫天然气入口→第一脱硫罐或第二脱硫罐→气液分离器→净化天然气出口，或者含硫天然气入口→第一脱硫罐→第二脱硫罐→气液分离器→净化天然气出口，或者含硫天然气入口→第二脱硫罐→第一脱硫罐→气液分离器→净化天然气出口。

具体的：含硫天然气入口分别与第一脱硫罐的下部入口和第二脱硫罐的下部入口相连，第一脱硫罐的顶部出口分别与第二脱硫罐的底部出入口和气液分离器的入口相连，第二脱硫罐的顶部出口分别与第一脱硫罐的底部出入口和气液分离器相连；第一脱硫罐的顶部出口和下部入口之间还形成环流管线，第二脱硫罐的顶部出口和下部入口之间还形成环流管线，脱硫管线在任意两个连接点之间分别设置阀门。

具体的：第一脱硫罐和第二脱硫罐内分别设置旋流曝气器，第一脱硫罐的底部出入口和第二脱硫罐的底部出入口还分别连接排污管，排污管在任意两个连接点之间分别设置阀门。

进一步的是：基于三嗪类液体脱硫的一体化装置还包括h2s检测仪，h2s检测仪在含硫天然气入口、第一脱硫罐的出口和第二脱硫罐的出口分别设置监测点位。

更进一步的是：脱硫管线上的阀门为电动球阀，h2s检测仪为在线式h2s检测仪并分别与脱硫管线上的阀门联锁控制。

进一步的是：基于三嗪类液体脱硫的一体化装置还包括脱硫剂贮存罐，脱硫剂贮存罐与第一脱硫罐和第二脱硫罐的之间连接补液管，补液管上设置补液泵，补液管上还设置阀门。

更进一步的是：脱硫剂贮存罐的顶部设置呼吸阀，脱硫剂贮存罐和补液泵之间的补液管上设置流量计，补液管在任意两个连接点之间分别设置阀门；补液管分别连接于第一脱硫罐的底部出入口和第二脱硫罐的底部出入口。

具体的：脱硫剂贮存罐还设置添加脱硫剂的快速接头，补液泵串联于从快速接头至脱硫剂贮存罐的管线上；补液管上并联设置两个补液泵，补液泵两侧的管线之间设置安全阀。

进一步的是：脱硫产物贮存罐的顶部设置安全阀、出口端安装放空接头；从第一脱硫罐的底部出入口、第二脱硫罐的底部出入口和气液分离器的液相出口接入脱硫产物贮存罐的排污管上设置过滤器和流量计；排污管任意两个连接点之间分别设置阀门，排污管上的流量计和补液管上的流量计均与补液泵联锁控制。

本发明的有益效果是：含硫天然气进入脱硫罐与三嗪类液体脱硫剂逆流接触，通过化学反应脱除h2s，具有脱硫效率高、废液处理方便的优点；不需回收，通过排污管排出的废液可直接回注或简单处理后作为土壤改良剂或肥料使用，不存在二次污染问题。本发明适合在没有净化气作为气源的气田内部用气脱硫的小型站场使用。

脱硫罐内设置旋流曝气器，使含硫天然气与三嗪类液体脱硫剂充分接触并反应。基于三嗪类液体脱硫的一体化装置同时实现脱硫和自动换填脱硫剂，使脱硫剂利用率达到100％，整个过程可实现全自动化，工作效率高，无需人工干预，可满足无人值守站场的生产使用。

附图说明

图1是本发明基于三嗪类液体脱硫的一体化装置的示意图。

图2是本发明三嗪类脱硫剂脱硫反应机理图。

图中零部件、部位及编号：含硫天然气入口a、净化天然气出口b；第一脱硫罐1、球阀101～108；第二脱硫罐2、球阀201～208；气液分离器3、球阀301～302；脱硫剂贮存罐4、过滤器401、流量计402、球阀403、补液泵404～405、球阀406～410、安全阀411、呼吸阀412、快速接头413；脱硫产物贮存罐5、球阀501、流量计502、过滤器503、球阀504、安全阀505、放空接头506；h2s检测仪6、截止阀601～603；排污管7、脱硫管线8、补液管9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明基于三嗪类液体脱硫的一体化装置，用于含硫天然气的脱硫。三嗪类化合物与h2s的反应速度迅速，脱硫剂脱硫性能优异，可将高含硫天然气中的h2s移除至大约5ppm。水溶性的三嗪脱硫剂，主要由1,3,5-三(2-羟乙基)-六氢均三嗪组成，能够以高选择性吸收h2s，理论上每1mol三嗪脱硫剂可以反应消耗3mol的h2s，由于含有三个氮原子，所以取代由三个阶段组成，取代难度依次增大，一般反应掉二个氮原子后不再与h2s进行反应，其反应历程如图2所示。第一脱硫罐和第二脱硫罐串联连接，含硫天然气与液体脱硫剂逆流接触，通过化学反应脱除h2s，具有脱硫效率高、废液处理方便的优点，保证脱硫效率和反应速度。

如图1，本发明基于三嗪类液体脱硫的一体化装置，包括脱硫罐、气液分离器3和脱硫产物贮存罐5，含硫天然气入口a与脱硫罐相连，脱硫罐的出口连接气液分离器3的入口，气液分离器3的气相出口为净化天然气出口b，净化天然气出口b直接与外输管线相连，从而形含硫天然气入口a→脱硫罐→气液分离器3→净化天然气出口b的脱硫管线。其中，脱硫罐包括第一脱硫罐1和第二脱硫罐2，以及若干管线和阀门，第一脱硫罐1和第二脱硫罐2通过管线串联或并联连接，即通过控制管线上的阀门，可实现第一脱硫罐1和第二脱硫罐2的在脱硫管线上的串联或并联连接，或者仅连接第一脱硫罐1或第二脱硫罐2。具体的，含硫天然气入口a与净化天然气出口b之间的脱硫管线8形成的脱硫路径为：含硫天然气入口a→第一脱硫罐1或第二脱硫罐2→气液分离器3→净化天然气出口b，或者含硫天然气入口a→第一脱硫罐1→第二脱硫罐2→气液分离器3→净化天然气出口b，或者含硫天然气入口a→第二脱硫罐2→第一脱硫罐1→气液分离器3→净化天然气出口b。脱硫管线8在任意两个连接点之间分别设置阀门，本处的连接点指的是第一脱硫罐1和第二脱硫罐2，以及管线中的交叉点和三通点。

气液分离器3的液相出口通过排污管7与脱硫产物贮存罐5相连，第一脱硫罐1和第二脱硫罐2的还分别通过排污管7与脱硫产物贮存罐5相连。相应的，排污管7在任意两个连接点之间分别设置阀门，本处的连接点指的是第一脱硫罐1、第二脱硫罐2、脱硫产物贮存罐5，以及管线中的交叉点和三通点。

如图1，含硫天然气入口a分别与第一脱硫罐1的下部入口和第二脱硫罐2的下部入口相连，含硫天然气入口a经过阀门101和阀门102进入第一脱硫罐1，同时含硫天然气入口a经过阀门201和阀门202进入第二脱硫罐2，第一脱硫罐1的顶部出口设置阀门103，阀门103出口方向分别设置阀门104和阀门105，阀门105出口侧连接阀门103再接入气液分离器3。阀门104出口方向分别设置阀门108和阀门208，阀门108的出口侧连接于阀门101和阀门102之间。第二脱硫罐2的顶部出口设置阀门203，阀门203出口方向分别设置阀门204和阀门205，阀门205出口侧连接于阀门105和阀门301之间，阀门204出口方向连接于阀门104和阀门108之间，阀门208出口方向连接于阀门201和阀门202之间。第一脱硫罐1和第二脱硫罐2通过上述连接，不仅可实现上述几种脱硫路径，而且还可以实现第一脱硫罐1和第二脱硫罐2的循环流动。

脱硫罐内设置旋流曝气器，即第一脱硫罐1和第二脱硫罐2内分别设置旋流曝气器，使含硫天然气气与三嗪类溶液充分接触并反应。第一脱硫罐1和第二脱硫罐2内还分别设置液位计，检测脱硫罐内的液位变化。

为了检测脱硫路径中天然气中h2s的含量变化，基于三嗪类液体脱硫的一体化装置还包括h2s检测仪6，h2s检测仪6在含硫天然气入口a、第一脱硫罐1的出口和第二脱硫罐2的出口分别设置监测点位。具体的，参见图1，h2s检测仪6的一条检测管线上设置阀门601并连接至含硫天然气入口a和阀门101之间，h2s检测仪6的另一条检测管线上设置阀门602并连接至第一脱硫罐1顶部出口，h2s检测仪6的另一条检测管线上设置阀门603并连接至第二脱硫罐2顶部出口。阀门601、阀门602和阀门603均为截止阀。h2s检测仪6可为在线式h2s检测仪。脱硫管线8上的阀门为电动球阀，各个电动球阀分别与h2s检测仪6电连接，实现联锁控制，使脱硫剂利用率达到100％。

第一脱硫罐1和第二脱硫罐2的底部设置出入口，用于排出脱硫产物，并且也作为补充脱硫剂的入口。第一脱硫罐1的底部出入口和第二脱硫罐2的底部出入口还分别连接排污管7，用于将脱硫产生的其他产物排入脱硫产物贮存罐5。排污管7在任意两个连接点之间分别设置阀门。如图1，第一脱硫罐1的底部出口设置阀门106，第二脱硫罐2的底部出口设置阀门206。气液分离器3的液相出口的排污管7上设置阀门302，阀门106和阀门206出口侧汇合后再与阀门302出口侧汇合，再经过阀门501进入脱硫产物贮存罐5。脱硫产物贮存罐5为压力罐，脱硫产物贮存罐5顶部设置呼吸阀505，第一脱硫罐1、第二脱硫罐2和气液分离器3内部压力实现脱硫产物排至脱硫产物贮存罐5内。脱硫产物贮存罐5的出口端设置阀门504并设置放空接头506，放空接头506最好为快速接头，用于放空脱硫产物贮存罐5。

气液分离器3用于将净化气所携带液体进行分离，气液分离器3的筒体内沿径向设有出口补雾丝网，气液分离后的天然气从净化天然气出口b排出。气液分离器3还设置液位计，并与阀门302和阀门501电连接实现联锁控制，使气液分离器3内的液体自动排入脱硫产物贮存罐5。阀门302和阀门501均为电动球阀。相应的，第一脱硫罐1和第二脱硫罐2内分别设置液位计，并且分别与阀门106和阀门501、阀门206和501电连接实现联锁控制，使第一脱硫罐1和第二脱硫罐2内脱硫产生的液体等自动排入脱硫产物贮存罐5。排污管7上，阀门302和阀门501之间还设置过滤器503和流量计502，用于检测流量。第一脱硫罐1、第二脱硫罐2和气液分离器3分别设置液位计，各液位计与排污管7上的阀门电连接，实现联锁控制，使得脱硫产物自动导入到脱硫产物贮存罐5。

基于三嗪类液体脱硫的一体化装置还包括脱硫剂贮存罐4，脱硫剂贮存罐4用于向第一脱硫罐1和第二脱硫罐2补充脱硫剂。脱硫剂贮存罐4与第一脱硫罐1和第二脱硫罐头2之间连接补液管9，补液管9上设置补液泵，补液管9在任意两个连接点之间分别设置阀门。具体的，参见图1，脱硫剂贮存罐4的一个出入口分别连接阀门401和阀门410，阀门410的出口侧串联过滤器401、流量计402和阀门403，阀门403分别连接补液泵和阀门409，阀门409连接阀门407，阀门407连接快速接头413，快速接头413用于向脱硫剂贮存罐4内补充脱硫剂。脱硫剂贮存罐4的另一个出入口连接阀门408，阀门408连接于阀门407和阀门409之间。补液泵的出口侧与阀门410和阀门406相连，阀门406的出口分别连接阀门107和阀门207，阀门107连接第一脱硫罐1的底部出入口，阀门207连接第二脱硫罐2的底部出入口。阀门410的两侧还连接安全阀411。

脱硫剂贮存罐4常压罐，其顶部设置呼吸阀412。补液管9上设置流量计，便于监控向第一脱硫罐1和第二脱硫罐2补充脱硫剂内补充脱硫剂的量。补液泵可为一个，串联于补液管9上，或者补液泵补液管9上并联设置两个补液泵，两个补液泵一用一备，实现脱硫剂贮存罐4向脱硫罐进行补液，也实现脱硫剂贮存罐4填充新脱硫剂。第一脱硫罐1和第二脱硫罐2的液位计同时与补液管9上的阀门电连接，实现联锁控制，使得脱硫剂从脱硫剂贮存罐4自动泵入。

基于三嗪类液体脱硫的一体化装置，在实现对含硫天然气进行脱硫的同时，可自动补充脱硫剂，整个过程实现全自动化，无需人工干预，可满足无人值守站场的生产使用。

为了便于安装，基于三嗪类液体脱硫的一体化装置包括3个橇，脱硫橇、脱硫剂贮存橇、脱硫产物贮存橇，第一脱硫罐1、第二脱硫罐2和气液分离器3位于脱硫橇，脱硫剂贮存罐4位于脱硫剂贮存橇，脱硫产物贮存罐5位于脱硫产物贮存橇。基于三嗪类液体脱硫的一体化装置的设备、管道预制内涂层，有效降低设备腐蚀。

实施例1：

本发明基于三嗪类液体脱硫的一体化装置的工作过程为：含硫天然气经阀门101、阀门102进入脱硫罐1，与三嗪溶液混合接触，瞬间发生化学反应，脱出含硫天然气中的硫化氢，净化后的天然气经阀门103、阀门104、阀门208、阀门202进入脱硫罐2，与三嗪溶液混合接触确保天然气达标外输，净化后的天然气经阀门203、阀门205、阀门301进入气液分离器3，气相从气液分离器3顶部排出至外输管线，液相停留在气液分离器3底部。第一脱硫罐1与第二脱硫罐2串联运行。

通过h2s检测仪6通过阀门601检测含硫天然气入口a的硫化氢含量，并设定为比对值；h2s检测仪6通过阀门602检测第一脱硫罐1出口管线的硫化氢含量，h2s检测仪6通过阀门602检测第二脱硫罐2出口管线的硫化氢含量。

实施例2：

在上述实施例1的基础上，阀门602处的硫化氢含量与阀门601的硫化氢含量相同时，将对第一脱硫罐1进行换填脱硫剂的操作流程，具体过程为：

关闭阀门101、阀门102、阀门103、阀门104、阀门208，打开阀门201，第一脱硫罐1停止运行，第二脱硫罐2单罐运行。

打开阀门106，利用第一脱硫罐1内的压力能将脱硫产物经过滤器503、流量计502、阀门501排至脱硫产物贮存罐5内。第一脱硫罐1的液位计与阀门106联锁控制，当液位达到第一脱硫罐1预设的液位低限值时，关闭阀门106，打开阀门107，启动补液泵404或补液泵405，脱硫剂贮存罐4内的脱硫剂经过滤器401、流量计402、阀门403、补液泵404或补液泵405、阀门406、阀门107进入第一脱硫罐1。当液位达到第一脱硫罐1预设的液位高限值时，关闭补液泵，第一脱硫罐1换填脱硫剂操作完成。

打开阀门204、阀门108、阀门102、阀门103、阀门105，关闭阀门205，第二脱硫罐2与第一脱硫罐1串联运行。

实施例3：

在实施例2的基础上，阀门603处的硫化氢含量与阀门601的硫化氢含量相同时，将对第二脱硫罐2进行换填脱硫剂的操作流程：

关闭阀门201、阀门202、阀门203、阀门204、阀门108，打开阀门101，第二脱硫罐2停止运行，第一脱硫罐1单罐运行。

打开阀门206，利用第二脱硫罐2内的压力能将脱硫产物经过滤器503、流量计502、阀门501排至脱硫产物贮存罐5。第二脱硫罐2的液位计与阀门206联锁控制，当液位达到第二脱硫罐2预设的液位低限值时，关闭阀门206，打开阀门207，启动补液泵404或补液泵405，脱硫剂贮存罐4内的脱硫剂经过滤器401、流量计402、阀门403、补液泵404或补液泵405、阀门406、阀门207进入第二脱硫罐2。当液位达到第二脱硫罐2预设的液位高限值时关闭补液泵。第二脱硫罐2换填脱硫剂操作完成。

打开阀门104、阀门208、阀门202、阀门203、阀门205，关闭阀门105，第一脱硫罐1与第二脱硫罐2串联运行，即循环实施例1的操作。

实施例4：

当脱硫剂贮存罐4的液位达到预设的液位底线值时，将向控制室传达报警信号，罐车拉运脱硫剂对脱硫剂贮存罐4补充脱硫剂。

罐车管道与快速接头413连接后，手动关闭阀门406，手动打开阀门410，人工启动补液泵404或补液泵405，脱硫剂经阀门407、阀门409、补液泵404或补液泵405、阀门410进入脱硫剂贮存罐4。脱硫剂贮存罐4补液完毕。

对脱硫产物贮存罐5内的脱硫产物装车拉运，罐车管道与放空接头506连接后，手动打开阀门504，利用脱硫产物贮存罐5内的压力能自动装车。