专利名称：集成式油气田天然气脱硫方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及油气田开发中对高含硫化氢天然气及油井伴生气的脱硫工艺，具体地说是一种集成式油气田天然气脱硫方法及装置。
背景技术：
在低潜硫含硫天然气试采脱硫工艺方面目前没有成熟的技术，含硫天然气试采脱硫要求流程短，设备少，可撬装搬运，操作方便。目前湿法氧化还原脱硫工艺在低潜硫天然气脱硫方面应用广泛，湿法氧化还原脱硫的工艺一般是脱硫液通过贫液槽泵入吸收设备， 天然气经分离器进入吸收设备，在吸收设备里天然气与脱硫剂充分接触，脱掉天然气中的硫化氢，天然气进入输气管线；脱出硫化氢的溶液进入富液槽，然后通过富液泵打入再生塔，在再生塔中通过空气将脱硫液进行氧化，再生后的脱硫液通过泵重新打回吸收塔进行循环利用，在再生塔内浮选出的硫磺泡沫进入硫磺过滤设备，过滤出的固态硫膏可以进行熔硫或直接外运。上述工艺使用的设备多、流程复杂，尤其对于潜硫量稍大的装置，设备体积大不便于撬装和搬运，所以开发流程短、结构紧凑、体积小、脱硫效率高的适合天然气脱硫处理的脱硫工艺刻不容缓。本技术发明开发的一站式脱硫工艺实现了吸收过程和再生过程的高度集成，采用单个设备实现传统工艺上脱硫塔、再生槽、贫液槽、富液槽等多个设备的功能，解决了流程复杂，成撬不方便、成本较高等问题。发明内容
本发明的目的是提供一种简单高效的集成式油气田天然气脱硫方法及装置，能更好的适应天然气脱硫，解决传统湿式氧化还原法脱硫工艺复杂，设备多成撬困难的问题。
本发明基于湿式氧化还原脱硫原理，脱硫液为碱性水溶液，溶液中含有性能优良的脱硫剂、稳定剂、硫磺改性剂、铁盐等组成的吸收剂，具有吸收速度快、净化度高、硫磺易回收、络合剂性能稳定和副反应小等特点。脱硫液通过碱的水溶液吸收硫化物，硫化氢气体与碱发生反应生成HS—，通过高价态Fe离子还原成低价态Fe离子,将HS—转化成硫磺。 在再生过程中，低价态的铁溶液与空气中的氧化性物质接触氧化成高价态铁溶液，恢复氧化性能，溶液循环吸收硫化氢气体。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的集成式油气田天然气脱硫方法是通过主要吸收氧化反应器、反应器内筒、天然气进气管路、贫液循环管路、空气氧化循环管路、补气管路、硫磺收制管路、加热管路、加药控制管路和天然输出控制管路组成的集成式油气田天然气脱硫装置实施的脱硫液通过加药控制管路加在吸收氧化反应器中，含硫天然气通过天然进气管路进入吸收氧化反应器内筒通过布气喷头均匀喷射，天然气中的硫化氢与脱硫液充分接触，发生氧化还原反应，硫化氢生成单质硫颗粒，吸收在脱硫液中变成富液，富液在反应器内筒中在重力作用下向下运动至反应器外筒环形空间内，与来自空气氧化循环管路的空气进行混合发生氧化还原反应生成贫液，在空气气泡 上升过程中推动贫液上升，并通过贫液循环管路进入反应器内腔，与脱硫液持续循环脱硫，空气持续上升并通过空气氧化循环管路进行循环，继续与富液氧化反应；同时通过补氧管路向氧化反应器补入氧气；硫磺单质在重力作用下聚集在吸收氧化反应器底部，富液变成硫磺浆液通过硫磺收制管路分离出来的脱硫液输送回吸收氧化反应器进行重新循环使用，硫磺外输成为工业产品，脱硫后的天然气通过输出控制管路进入天然气输送管网；脱硫液的消耗补充通过加药控制管路进行补充；上述天然气脱硫方法基于传统湿式氧化还原法脱硫复杂工艺集成在一个吸收氧化反应器上，通过液体流动使其成为一个循环，在内筒外进行富液的氧化，在内筒内进行天然气的脱硫是一种国内外没有的富有成效的天然气脱硫方法。
一种集成式油气田天然气脱硫装置，包括吸收氧化反应器、反应器内筒、天然气进气管路、贫液循环管路、空气氧化循环管路、补氧管路、硫磺收制管路、加热管路、加药控制管路和天然气输出控制管路，其特征在于吸收氧化反应器设为立式圆筒形，在上封头至下底的中心部设有一个与上封头封顶下开口的圆柱形内筒，在中部至下部内周设有一个上开口下封底的环形贫液腔；在吸收氧化反应器上封头下部外周至内筒中部设有一个天然气进气管路；在贫液腔底部至内筒的中上部设有一个贫液循环管路；在吸收氧化反应器的贫液腔下部至天然气进气管路进口的下部设有一个空气氧化循环管路，下为进口，上为出口；在空气氧化循环管路的进口处设有一个补氧管路；在吸收氧化反应器上封头中心设有一个天然气输出控制管路；在吸收氧化反应器的下封头中心至上封头下部外周设有一个硫磺收制管路；在吸收氧化反应器内下部设有一个加热管路；在吸收反应器中下部外周设有一个与吸收氧化反应器中下部至中上部设置的液位计和内筒中下部至中上部设置的液位计的两液位计液位差控制的加药控制管路。
天然气进气管路包括天然气进气管和喷气头，天然气进气管首端与天然气分离器天然气出口连接，末端与喷气头连接。
贫液循环管路包括循环管、循环泵、控制阀和流量计，从循环管的出口至循环管的进口逐序设有循环泵、控制阀和流量计。
空气氧化循环管路包括循环管、流量调节阀、鼓风机、从循环管的出口逐序设有鼓风机和流量调节阀。
补氧管路包括制氧机、控制阀、流量计和输氧管，输氧管进口与制氧机出口连接， 出口与空气氧化循环管路的进口处循环管连接，从进口至出口处的输氧管上逐序设有控制阀和流量计。
硫磺收制管路包括增压泵、流量调节阀、压滤机、回流泵、压滤机进口管和回流管， 在压滤机进口管上逐序设有增压泵和流量调节阀；在回流管上设有回流泵。
加热管路包括加热盘管和加热盘管的进出口管，加热管的进口管与蒸汽或水加热系统的出口管连接，出口管与加热系统的回汽或回水管路连接。
加药控制管路包括加药箱、加药泵、微压调节阀和加药管，在加药泵的出口管上设有与吸收氧化反应器液位计和内筒液位计液位差压信号线连接的微压调节阀。
本发明与已有技术相比具有以下优点1、该脱硫工艺简单、设计合理，可把整个工艺装置布局在一个撬块上，根据处理量大小可形成系列定型产品，现场安装方便快捷，不影响正常生产。
2、发明了新型吸 收氧化反应设备，把传统工艺里的设备整合到一起，减少了设备数量和管道数量，方便撬装和搬运。
3、吸收和再生过程均在相同压力状态下，脱硫液在装置内部循环，减少了脱硫液循环能耗，实现了脱硫装置的高效运行。
图1-本发明的流程结构示意图；图中1-吸收氧化反应器，2-反应器内筒，3-天然气进气管路，4-贫液循环管路，5-空气氧化循环管路，6-补氧管路，7-硫磺收制管路，8-加热管路，9-加药控制管路，10-液位计，11-回流泵，12-回流管，13-天然气输出控制管路；FG-流量计，FTC-流量调节阀， LIC-液位计，PCV-自力式调节阀。
具体实施方式
为进一步公开本发明的技术方案，下面结合说明书附图通过具体实施方式
作详细说明本发明基于湿式氧化还原脱硫原理，脱硫液为碱性水溶液，溶液中含有性能优良的脱硫剂、稳定剂、硫磺改性剂、铁盐等组成的吸收剂，具有吸收速度快、净化度高、硫磺易回收、 络合剂性能稳定和副反应小等特点。脱硫液通过碱的水溶液吸收硫化物，硫化氢气体与碱发生反应生成HS— ,通过高价态Fe离子还原成低价态Fe离子,将HS—转化成硫磺。在再生过程中，低价态的铁溶液与空气中的氧化性物质接触氧化成高价态铁溶液，恢复氧化性能，溶液循环吸收硫化氢气体。
一种集成式油气田天然气脱硫装置，包括吸收氧化反应器1、反应器内筒2、天然气进气管路3、贫液循环管路4、空气氧化循环管路5、补氧管路6、硫磺收制管路7、加热管路8、加药控制管路9和天然气输出控制管路13，其特征在于吸收氧化反应器I设为立式圆筒形，在上封头至下底的中心部设有一个与上封头封顶下开口的圆柱形内筒，在中部至下部内周设有一个上开口下封底的环形贫液腔；在吸收氧化反应器I上封头下部外周至内筒中部设有一个天然气进气管路3 ;在贫液腔底部至内筒的中上部设有一个贫液循环管路4 ;在吸收氧化反应器I的贫液腔下部至天然气进气管路3进口的下部设有一个空气氧化循环管路5，下为进口，上为出口 ；在空气氧化循环管路5的进口处设有一个补氧管路6 ;在吸收氧化反应器I上封头中心设有一个天然气输出控制管路13 ;在吸收氧化反应 器I的下封头中心至上封头下部外周设有一个硫磺收制管路7 ;在吸收氧化反应器I内下部设有一个加热管路8 ;在吸收反应器中下部外周设有一个与吸收氧化反应器I中下部至中上部设置的液位计10和内筒中下部至中上部设置的液位计10的两液位计液位差控制的加药控制管路9。
脱硫液填充在吸收氧化反应器I中，含硫天然气进入吸收氧化反应器I反应器内筒2通过喷气头均匀喷射，硫化氢与脱硫液充分接触，发生氧化还原反应，天然气中的硫化氢生成单质硫颗粒，脱硫液(贫液)发生反应成为富液，纯净天然气上升进入天然气输出控制管路13进行外输，外输管线上设自力式压力调节阀PCV，控制反应器内压力，富液在反应器内筒中在重力作用下向下运动至反应器外筒与内筒的环形空间内，与来自鼓风机的空气进行混合发生氧化还原反应生成贫液，通过设置在鼓风机出口管路上的流量调节阀FIC控制空气流量，在空气气泡上升过程中推动贫液上升，贫液通过隔流板溢流进入环型贫液腔内，并通过循环泵打回反应器内筒2，使脱硫液持续循环，循环液量通过循环泵出口的流量计FG进行计量并通过控制阀进行控制，空气持续上升并经过反应器的空气出口回到鼓风机进口，形成循环，通过制氧机向反应器中打入氧气，通过制氧机出口的流量计计量并通过控制阀进行控制；硫磺单质在重力作用下聚集在反应器底部形成硫磺浆，随着硫磺浆液流入压滤机，通过压滤机进口处的流量计和阀门控制流量，分离出来的脱硫液通过回流泵输送回反应器进行重新循环使用，硫磺外输成为工业产品，在脱硫过程中，因为有脱硫液的损耗，所以需要定量补充脱硫液，通过吸收氧化反应器液位计LIC与内筒液位计差压信号来控制加药泵出口的微压调节阀控制加药量，维持设定的脱硫液添加量，进行补充脱硫液。在吸收氧化反应器中，通过液体流动使其成为一个循环，在外腔进行富液的氧化，在内腔进行天然气的脱硫。通过加热管路保持吸收氧化反应器内的稳定的反应温度。`
权利要求
1.一种集成式油气田天然气脱硫方法，是通过主要吸收氧化反应器、反应器内筒、天然气进气管路、贫液循环管路、空气氧化循环管路、补气管路、硫磺收制管路、加热管路、加药控制管路和天然输出控制管路组成的集成式油气田天然气脱硫装置实施的脱硫液通过加药控制管路加在吸收氧化反应器中，含硫天然气通过天然进气管路进入吸收氧化反应器内筒通过布气喷头均匀喷射，天然气中的硫化氢与脱硫液充分接触，发生氧化还原反应，硫化氢生成单质硫颗粒，吸收在脱硫液中变成富液，富液在反应器内筒中在重力作用下向下运动至反应器外筒环形空间内，与来自空气氧化循环管路的空气进行混合发生氧化还原反应生成贫液，在空气气泡上升过程中推动贫液上升，并通过贫液循环管路进入反应器内腔，与脱硫液持续循环脱硫，空气持续上升并通过空气氧化循环管路进行循环，继续与富液氧化反应；同时通过补氧管路向氧化反应器补入氧气；硫磺单质在重力作用下聚集在吸收氧化反应器底部，富液变成硫磺浆液通过硫磺收制管路分离出来的脱硫液输送回吸收氧化反应器进行重新循环使用，硫磺外输成为工业产品，脱硫后的天然气通过输出控制管路进入天然气输送管网；脱硫液的消耗补充通过加药控制管路进行补充；上述天然气脱硫方法基于传统湿式氧化还原法脱硫复杂工艺集成在一个吸收氧化反应器上，通过液体流动使其成为一个循环，在内筒外进行富液的氧化，在内筒内进行天然气的脱硫是一种国内外没有的富有成效的天然气脱硫方法。
2.一种集成式油气田天然气脱硫装置，包括吸收氧化反应器、反应器内筒、天然气进气管路、贫液循环管路、空气氧化循环管路、补氧管路、硫磺收制管路、加热管路、加药控制管路和天然气输出控制管路，其特征在于吸收氧化反应器设为立式圆筒形，在上封头至下底的中心部设有一个与上封头封顶下开口的圆柱形内筒，在中部至下部内周设有一个上开口下封底的环形贫液腔；在吸收氧化反应器上封头下部外周至内筒中部设有一个天然气进气管路；在贫液腔底部至内筒的中上部设有一个贫液循环管路；在吸收氧化反应器的贫液腔下部至天然气进气管路进口的下部设有一个空气氧化循环管路，下为进口，上为出口；在空气氧化循环管路的进口处设有一个补氧管路；在吸收氧化反应器上封头中心设有一个天然气输出控制管路；在吸收氧化反应器的下封头中心至上封头下部外周设有一个硫磺收制管路；在吸收氧化反应器内下部设有一个加热管路；在吸收反应器中下部外周设有一个与吸收氧化反应器中下部至中上部设置的液位计和内筒中下部至中上部设置的液位计的两液位计液位差控制的加药控制管路。
3.根据权利要求2所述的集成式油气田天然气脱硫装置，其特征在于天然气进气管路包括天然气进气管和喷气头，天然气进气管首端与天然气分离器天然气出口连接，末端与喷气头连接。
4.根据权利要求2所述的集成式油气田天然气脱硫装置，其特征在于贫液循环管路包括循环管、循环泵、控制阀和流量计，从循环管的出口至循环管的进口逐序设有循环泵、 控制阀和流量计。
5.根据权利要求2所述的集成式油气田天然气脱硫装置，其特征在于空气氧化循环管路包括循环管、流量调节阀、鼓风机、从循环管的出口逐序设有鼓风机和流量调节阀。
6.根据权利要求2所述的集成式油气田天然气脱硫装置，其特征在于补氧管路包括制氧机、控制阀、流量计和输氧管，输氧管进口与制氧机出口连接，出口与空气氧化循环管路的进口处循环管连接，从进口至出口处的输氧管上逐序设有控制阀和流量计。
7.根据权利要求2所述的集成式油气田天然气脱硫装置，其特征在于硫磺收制管路包括增压泵、流量调节阀、压滤机、回流泵、压滤机进口管和回流管，在压滤机进口管上逐序设有增压泵和流量调节阀；在回流管上设有回流泵。
8.根据权利要求2所述的集成式油气田天然气脱硫装置，其特征在于加热管路包括加热盘管和加热盘管的进出口管，加热管的进口管与蒸汽或水加热系统的出口管连接，出口管与加热系统的回汽或回水管路连接。
9.根据权利要求2所述的集成式油气田天然气脱硫装置，其特征在于加药控制管路包括加药箱、加药泵、微压调节阀和加药管，在加药泵的出口管上设有与吸收氧化反应器液位计和内筒液位计液位差压信号线连接的微压调节阀。
全文摘要
一种集成式油气田天然气脱硫装置，吸收氧化反应器设为立式圆筒形，在上封头至下底的中心部设有一个与上封头封顶下开口的圆柱形内筒，在中部至下部内周设有一个环形贫液腔；在上封头下部外周至内筒中部设有一个天然气进气管路；在贫液腔底部至内筒的中上部设有一个贫液循环管路；在贫液腔下部至天然气进气管路设有一个空气氧化循环管路，在空气氧化循环管路的进口处设有一个补氧管路；在吸收氧化反应器上封头中心设有一个天然气输出控制管路；在吸收氧化反应器的下封头中心设有一个硫磺收制管路；在吸收氧化反应器内下部设有一个加热管路；在吸收反应器中下部外周设有一个液位计和内筒中下部设置的液位计的两液位计液位差控制的加药控制管路。
文档编号C10L3/10GK103060037SQ20131002286
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月22日 优先权日2013年1月22日
发明者李清方, 张建, 朱红彬, 张启阳, 颜廷敏, 张新军, 孙广领, 张硕琳, 董健, 傅莉, 董金婷, 王利君, 王冰 申请人:胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司, 山东赛瑞石油科技发展有限公司