海上平台脱除低含量硫化氢原料气中的硫化氢的方法
【专利摘要】本发明公开了海上平台脱除低含量硫化氢原料气中的硫化氢的方法，其特征在于：包括如下步骤：所述含硫化氢原料气从侧向进入超重力机，所述含硫化氢原料气体中硫化氢含量≤300ppm，脱硫药剂从超重力机中央进入，通过液体分布器喷淋到填料表面；在超重力机内部，脱硫药剂由填料的内环向外环流动，原料气由外环向内环流动，气液两相在填料层中沿径向做逆向接触，充分反应，硫化氢转入液相被脱硫药剂中的胺基吸收，净化后的原料气直接由出口离开超重力机。该工艺省去了脱硫药剂的再生环节，大大简化了工艺流程，减少了设备，节省了占地面积。该技术利用超重力机强化吸收反应的特点，并结合有机胺脱硫剂的高效和选择性，具有设备结构简单、占地面积小、易于成撬、操作弹性大、脱硫效率高等优势，是一种针对海上平台天然气中低浓度硫化氢的脱除新技术。
【专利说明】海上平台脱除低含量硫化氢原料气中的硫化氢的方法
【技术领域】
[0001]本发明技术涉及一种脱硫的超低排放技术，具体地说，涉及一种海上平台脱除低含量硫化氢原料气中的硫化氢的方法。
技术背景
[0002]目前，海上油田开发已渐渐进入中后期，天然气中原生或者次生的硫化氢气体浓度不断上升，造成了海上平台设备和管道的严重腐蚀。特别是在海底输送管道极易穿孔泄露，从而给作业者带来无法估量的经济损失和环境影响，因此，需要对天然气或者油田伴生气进行脱硫处理，尽可能的降低净化气的硫化氢含量。
[0003]天然气脱硫可分为干法和湿法。干法主要包括克劳斯法、氧化铁法、活性炭法等。湿法主要分为液体吸收法和吸收氧化法两类。然而，这些传统的脱硫方法一般采用塔式设备作为脱硫装置，设备尺寸庞大、成本高、传质效率低、操作弹性小，此外，以往的脱硫工艺再生设备庞大、效率低，且再生时间长，后续的硫磺分离设备也较大，不利于成撬，从而无法在海上平台安装，影响其大规模工业化。
[0004]超重力技术作为一项过程强化的平台技术，能够极大地强化传质过程，可以取代巨大的塔器(二三十米以上的高度)，降为高度只有2-3米的超重力机，具有脱硫工艺简单、设备体积小、占地面积少，易于成撬等优点。中国专利200710101508.0报道了一种油田气天然气超重力脱硫方法，该工艺再生时间长，效率低，硫磺分离设备庞大，其工艺基本和中国专利201320055902.6报道的类似，`均不适合在海上平台安装；中国专利201110076120.6报道了一种超重力场下氧化脱除气相中硫化氢的方法，该方法较好的适用于硫化氢含量^ 1300ppm的各种原料气；将该工艺使用在天然气、原油伴生气硫化氢的脱除时，脱除效率达98-99%，出口浓度在l-3ppm。
【发明内容】
[0005]本发明技术要解决的技术问题是提供了一种海上平台脱除低含量硫化氢原料气中的硫化氢的方法。本发明不同于以往传统的填料塔式干法和湿法脱硫工艺，而是针对低浓度硫化氢脱除的超低排放技术。本发明中所述低含量硫化氢原料气是指原料气中的硫化氢含量不大于300ppm。本发明结合超重力机能够极大强化传质的特点以及胺基脱硫药剂的高效选择性脱除硫化氢的特点，实现了硫化氢的脱除效率大于99.99%，出口硫化氢浓度约为Oppm (检测不出)。同时，本发明中省去了脱硫药剂的再生环节，本发明脱硫药剂吸附能力强，在保证脱硫效果的前提下能够长时间循环使用，无需再生，这就大大简化了工艺流程和装置设备，整个工艺流程只需一台超重力机、一个药剂罐和一台药剂泵即可，设备数量减少，占地面积更小，完全能够满足海上平台的要求。
[0006]为解决上述技术问题，本发明一种海上平台脱除低含量硫化氢原料气中的硫化氢的方法，包括如下步骤:所述含硫化氢原料气从侧向进入超重力机，所述含硫化氢原料气体中硫化氢含量< 300ppm，脱硫药剂从超重力机中央进入，通过液体分布器喷淋到填料表面；在超重力机内部，脱硫药剂由填料的内环向外环流动，原料气由外环向内环流动，气液两相在填料层中沿径向做逆向接触，充分反应，硫化氢转入液相被脱硫药剂中的胺基吸收，净化后的原料气直接由出口离开超重力机；脱硫药剂循环吸附使用直至失去活性。
[0007]优选地，超重力反应器的转子转速为200-3000r/min，脱硫药剂温度30-40°C，ρΗ=9.5-12.0，待处理原料气压力5-8MPa，标况下操作液气比0.5_15L/m3。
[0008]优选地，所述脱硫药剂是水溶性有机胺GLT-203，其主要溶液成分是由一乙醇胺和三乙烯四胺混合而成，由武汉国力通能源环保有限公司生产。这种脱硫药剂能够有效的脱除天然气或者油田伴生气中硫化氢，生成稳定、无毒、水溶性产物，能够生物降解，具有防腐功能，排海无污染。另外，该脱硫药剂与硫化氢反应迅速，具有选择性，受温度影响较小，且硫化氢和有机硫与该药剂反应生成的副产品不存在会使硫化氢不受控制自由挥发的危险，而使用乙醇胺MEA、二乙醇胺DEA、甲基二乙醇胺MDEA和氢氧化钠NaOH等都会面临这种危险。
[0009]优选地，所述超重力旋转床内的填料为不锈钢轧花网填料、不锈钢丝网填料或铁丝编织网填料。
[0010]本发明技术新工艺中所述的超重力反应器优选使用附图中所示的超重力反应器。
[0011]本发明工艺具 有如下有益效果:
[0012]I)脱硫程度高。该工艺采用的超重力循环药剂吸附技术可以将入口不超过300ppm的硫化氢脱除至Oppm (检测不出)，脱硫效率大于99.99%，这是其他技术不可以比拟的。
[0013]2)产物无污染。超重力循环吸附脱硫剂脱除气相中的硫化氢和硫醇，不会进入气相，脱硫药剂吸附硫化氢的产物为多硫化物，溶于水相，是一种缓蚀剂，吸附完之后的缓释率为92.3%，可以添加在海洋平台海管入口，该产物溶于水相，可以随污水排海。
[0014]3)操作弹性大。在工业化现场设备运行中，进入超重力机的天然气气量一般情况下是稳定的，但是可能会由于更改工艺或者更改外输情况等因素影响，气体会出现突增突减，脱硫药剂循环量也可能会出现不同程度的波动。经过多次现场工业化实验，结果表明:超重力设备操作弹性大于150%，不受原料气的波动影响，不受震动影响，适应性强。
[0015]4)占地面积小。海上平台是开发海洋油气资源的重要技术装备，但其建造技术复杂，单位面积工程造价高。因此，海上平台脱硫工艺设备必须要求占地小、投资小、处理量大、效率高等。而该工艺所用脱硫药剂无需再生，可重复循环使用，这就省去了再生部分，减少了设备，此外，较之传统脱硫工艺的塔式设备，所用超重力机本身设备尺寸小，结构简单，整个脱硫撬装面积只需2m*2m即可。
[0016]5)操作成本低。对于低浓度硫化氢脱硫技术而言，该技术药剂可以循环吸附使用，比单纯加脱硫剂成本低80%以上。
[0017]因此，本发明技术利用超重力设备，结合胺基脱硫剂，进行天然气中低浓度硫化氢的脱除工艺，明显优于传统的塔式设备脱硫工艺，是新一代的天然气低浓度脱硫超低排放技术。
[0018]本发明具有工艺流程简单、吸收传质效果好、装置体积小，处理量大等特点，不仅能够保证脱硫药剂和气体快速充分接触，在超重力场下将原料气中硫化氢高效的吸收脱除下来，而且，无需再生，可长时间重复循环使用，达到了缩短工艺流程，降低设备投资，减少能耗，节省占地面积的目的。【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明超重力脱硫药剂循环装置示意图。
【具体实施方式】
[0020]参见图1所示:将超重力机1、脱硫药剂罐2和脱硫药剂泵3组成超重力场下三嗪法脱除天然气中低浓度硫化氢的工艺技术流程图。以水溶性有机胺GLT-203为脱硫药剂，按照一定的量由进口打入超重力旋转床，原料液均匀的洒在内层填料上，被转子高速旋转产生的巨大剪切力撕裂成微米级至纳米级的液膜、液丝和液滴，与同时由进口进入超重力旋转床内部的含硫原料气在由内层填料向外层填料不断甩出的过程中充分的接触与反应，天然气中硫化氢被高效的吸收，净化后的天然气由顶部气体出口离开超重力机，脱硫药剂由液体出口离开超重力机，流入药剂罐，再由药剂泵重新打入超重力机进行循环吸附使用。
[0021]实施例1
[0022]脱除天然气中低浓度硫化氢,采用直径0.6m,高度1.8m超重力机,转速500rpm,填料为不锈钢轧花网填料；海上平台天然气H2S浓度30ppm，气量12.4m3/h,压力6.8MPa，脱硫药剂流量lm3/h，pH=9.6，脱硫温度30°C，待体系稳定后，测得出口浓度Oppm (检测不出)。
[0023]实施例2
[0024]如实施例1所述，其他条件保持不变，将天然气气量调至75m3/h，测得出口浓度Oppm (检测不出)。
[0025]实施例3
[0026]如实施例1所述，其他条件保持不变，将脱硫药剂液量调至0.5m3/h，测得出口浓度Oppm (检测不出)。
[0027]实施例4
[0028]如实施例1所述，其他条件保持不变，将脱硫温度调至40°C，测得出口浓度Oppm(检测不出)。
[0029]实施例5
[0030]如实施例1所述，其他条件保持不变，将超重力机转速调至3000rpm，测得出口浓度Oppm (检测不出)。
[0031]实施例6
[0032]如实施例1所述，其他条件保持不变，将超重力机转速调至200rpm，测得出口浓度Oppm (检测不出)。
[0033]实施例7
[0034]如实施例1所述，其他条件保持不变，将脱硫剂pH调至12，测得出口浓度Oppm(检测不出)。
[0035]对比例I
[0036]根据中国专利201110076120.6 一种超重力场下氧化脱除气相中硫化氢的方法的实施例，天然气中H2S含量120ppm，气量1000m3/h，压力0.8MPa，脱硫液流量3m3/h，pH=8.5，脱硫温度45°C，测得出口浓度lppm，H2S脱除率99.17%。
[0037]对比例2[0038]根据中国专利201110076120.6 一种超重力场下氧化脱除气相中硫化氢的方法的实施例，原油伴生气中H2S含量200ppm，气量5000m3/h，压力3.5MPa，脱硫液流量2.5m3/h,pH=8.5，脱硫温度45°C，测得出口浓度3ppm，H2S脱除率98.5%。
[0039]对比例3
[0040]重复对比例1，其不同之处在于:脱硫液采用本发明的脱硫药剂“水溶性有机胺GLT-203”测得出口浓度 0.8ppm，H2S 脱除率 99.21%。
[0041]对比例4
[0042]重复对比例1，其不同之处在于:脱硫液采用本发明的脱硫药剂“水溶性有机胺GLT-203”测得出口浓度3ppm，H2S脱除率98.6%。
[0043]通过上述实施例和对比例可以看出，本发明的脱硫方法和本发明使用的脱硫药剂相配合才能解决本发明的技术问题，得到意料不到的技术效果，仅仅脱硫药剂的改变而使用现有的工艺，其脱硫效果和现有工艺并没有太大差别。
[0044]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变 动仍处于本发明的保护范围之列。
【权利要求】
1.海上平台脱除低含量硫化氢原料气中的硫化氢的方法，其特征在于:包括如下步骤:所述含硫化氢原料气从侧向进入超重力机，所述含硫化氢原料气体中硫化氢含量≤300ppm，脱硫药剂从超重力机中央进入，通过液体分布器喷淋到填料表面；在超重力机内部，脱硫药剂由填料的内环向外环流动，原料气由外环向内环流动，气液两相在填料层中沿径向做逆向接触，充分反应，硫化氢转入液相被脱硫药剂中的胺基吸收，净化后的原料气直接由出口离开超重力机。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:优选地，脱硫药剂循环吸附使用直至失去活性。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:优选地，超重力反应器的转子转速为200-3000r/min，脱硫药剂温度30_40℃，pH=9.5-12.0，待处理原料气压力5_8MPa，标况下操作液气比0.5-15L/m3。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:优选地，所述脱硫药剂是水溶性有机胺GLT-203。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:优选地，所述超重力旋转床内的填料为各种材质丝网，优选为，不锈钢轧花网填料、不锈钢丝网填料、铁丝编织网填料或塑料丝网填料。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述海上平台脱除低含量硫化氢原料气中的硫化氢的方法中不包括脱硫药剂的再生。
【文档编号】C10L3/10GK103756743SQ201310722429
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】陈建峰, 梁作中, 赵宏, 初广文, 邹海魁, 罗勇, 孙宝昌 申请人:北京化工大学, 苏州海基环能科技有限公司, 北京化工大学苏州（相城）研究院