一种天然气净化装置及其在线投运方法与流程

本发明涉及了天然气净化，具体涉及了一种天然气净化装置及其在线投运方法。

背景技术：

1、天然气原料中主要含有羰基硫和硫化氢等有害气体，天然气净化对于获取合格天然气产品是一道重要的工序，净化后的天气气中总硫含量需满足国标一类气标准。

2、目前，天然气净化装置主要由两个吸收塔构成，如图1所示，天然气原料从第一进气管线101进入所述第一吸收塔1与所述第一吸收塔1的胺液逆流接触后，气体从所述第一吸收塔1的顶部排出沿着所述第二跨线阀组12进入所述第二吸收塔2，气体与所述第二吸收塔2内的胺液逆流接触后从所述第二吸收塔2的顶部排出；同时，胺液从第一进液管线103进入所述第二吸收塔1的顶部，然后胺液从所述第二吸收塔1的底部排出沿着所述第一跨线阀组11通入所述第一吸收塔1的顶部，之后胺液从所述第一吸收塔1的底部排出，排出后的胺液经过胺液处理装置系统后回流至第一进液管线103。胺液能够将天然气中的硫化氢气体进行吸收净化，经过目前的天然气净化装置的净化后，天然气中的总硫含量能降到40mg/nm3左右，但是国家市场监督管理总局最新颁布的国标《天然气》(gb17820-2018)将一类气指标中总硫含量由原不高于60mg/nm3改为不高于20mg/nm3。

3、因此，现在需要在已建成的净化装置基础上，研究出一种天然气净化装置，既能有效降低天然气中总硫含量以满足新国标要求，又能实现在线投运以避免因停工造成的大量天然气产量损失。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对现有技术天然气净化装置存在净化后的天然气总硫含量难以满足新国标要求的问题，提供一种天然气净化装置及其在线投运方法，本发明提供的天然气净化装置，既能有效降低天然气中总硫含量以满足新国标要求，又能实现在线投运以避免因停工造成的大量天然气产量损失，操作简单，便于推广。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种天然气净化装置，包括第一吸收塔、分离器、水解反应器、第二吸收塔、半富胺液缓冲罐、泵和胺液处理装置；所述水解反应器内设置有水解催化剂；

4、所述第一吸收塔的底部设置有第一进气管线和第二排液管线，所述第一吸收塔的顶部设置有第一排气管线和第二进液管线；所述第二吸收塔的底部设置有第二进气管线和第一排液管线，所述第二吸收塔的顶部设置有第二排气管线和第一进液管线；所述第一排气管线分别与所述分离器的进气口、所述第二进气管线连通，所述分离器的顶部排气口与所述水解反应器进气口连通，所述水解反应器的排气口与所述第二进气管线连通；

5、所述第一排液管线分别与所述半富胺液缓冲罐的进液口、所述第二进液管线连通；所述半富胺液缓冲罐的底部排液口与所述泵连通；所述泵的排液口与所述第二进液管线连通；所述第二排液管线与所述胺液处理装置连通，所述胺液处理装置的排液口与所述第一进液管线；

6、还包括气相平衡管线，所述气相平衡管线的一端与所述半富胺液缓冲罐的顶部连通，所述气相平衡管线的另一端与所述水解反应器的排气口同所述第二进气管线的连通管道进行连通。

7、本技术提供的天然气净化装置，在原有的装置系统(第一吸收塔、第二吸收塔和胺液处理装置)中，增添了水解气体管线和新的胺液流动管线，增添的水解气体管线主要包括分离器和水解反应器，新的胺液流动管线主要包括半富胺液缓冲罐和泵，若仅增添水解气体管线，在原有的胺液流动管线基础上无法进行水解气体管线的在线投运，会直接导致胺液流动管线胺液的流动停止，气液管线的压力不能达到平衡，在重力作用下胺液无法进行循环流动。投运使用后，关闭所述第一排液管线与所述第二进液管线连通的管道，天然气从第一进气管线进入第一吸收塔，与所述第一吸收塔的胺液逆流接触后，气体从所述第一排气管线排出；之后天然气分为两路进行净化，第一路为沿着所述第一排气管线与所述第二进气管线之间的连通管道进入所述第二进气管线，气体与所述第二吸收塔内的胺液逆流接触后从所述第二排气管线排出；第二路为进入分离器分离出夹带的胺液，然后气体进入水解反应器中进行高温水解反应，将天然气中的羰基硫转化为硫化氢和二氧化碳，之后气体进入所述第二进气管线，气体与所述第二吸收塔内的胺液逆流接触后从所述第二排气管线排出。同时，胺液从第一进液管线进入所述第二吸收塔的顶部，然后胺液从所述第二吸收塔的底部排出进入半富胺液缓冲罐，之后胺液从所述半富胺液缓冲罐的底部排出经过泵输送至第二进液管线，之后胺液从第二排液管线排出，排出后的胺液经过胺液处理装置系统后回流至第一进液管线。通过增加水解气体管线和新的胺液流动管线，使得整个的天然气净化装置既能有效降低天然气中总硫含量以满足新国标要求，又能实现在线投运以避免因停工造成的大量天然气产量损伤。

8、进一步的，所述第二排液管线上设置有单向阀。单向阀的设置能够防止胺液倒流。

9、进一步的，所述水解反应器包括换热器、预热器、水解反应罐；所述水解反应罐内设置有水解催化剂；所述分离器的顶部排气口与所述换热器的加热进气口连通，所述换热器的加热排气口与所述预热器的进气口连通，所述预热器的排气口与所述水解反应罐的进气口连通，所述水解反应罐的排气口与所述换热器的降温进气口连通，所述换热器的降温排气口与所述第二进气管线连通。

10、进一步的，所述水解反应器还包括冷却器，所述冷却器一端与所述换热器的降温排气口连通，所述冷却器的另一端与所述第二进气管线连通。

11、进一步的，所述胺液处理装置包括闪蒸罐、胺液再生塔、第一贫胺液泵、胺液缓冲罐和第二贫胺液泵；第二排液管线与所述闪蒸罐的进液口连通，所述闪蒸罐的排液口与所述胺液再生塔顶部的进液口连通，所述胺液再生塔底部的排液口与所述第一贫胺液泵的进液口连通，所述第一贫胺液泵的排液口与所述胺液缓冲罐的进液口连通，所述胺液缓冲罐的排液口与所述第二贫胺液泵的进液口连通，所述第二贫胺液泵的排液口与所述第一进液管线连通。

12、进一步的，所述半富胺液缓冲罐的顶部设置有第一安全阀副线；所述分离器的顶部设置有第二安全阀副线。

13、进一步的，所述第二进气管线与所述所述气相平衡管线之间的管道上设置有第一阀组；所述第一排气管线与所述分离器的连通管道上设置有第二阀组；所述第一排气管线与所述第二进气管线之间的连通管道上设置有所述第二跨线阀组；

14、所述半富胺液缓冲罐与所述泵的连通管道上设置有入口电动阀；沿着所述泵至所述第二进液管线的连通管道上依次设置有出口电动阀、第一调节阀和所述第三阀组，所述出口电动阀与所述第一调节阀之间的管道上设置有回流管线，所述回流管线与所述半富胺液缓冲罐的底部连通，所述回流管线上设置有回流阀；所述第一排液管线与所述半富胺液缓冲罐进液口的连通管道上设置有第四阀组；所述气相平衡管线上设置有第五阀组；所述第一排液管线与所述第二进液管线连通的管道上设置有所述第一跨线阀组。

15、进一步的，所述分离器顶部排气口与所述换热器加热进气口的连通管道上设置有第一取样口；所述水解反应器与所述气相平衡管线之间的连通管道上设置有所述第二取样口。

16、本发明的另一目的是为了提供上述天然气净化装置的在线投运方法。

17、一种天然气净化装置的在线投运方法，在线投运开始前以及在线投运完成前，天然气原料从第一进气管线进入所述第一吸收塔与所述第一吸收塔的胺液逆流接触后，气体从所述第一吸收塔的顶部排出沿着所述第二跨线阀组进入所述第二吸收塔，气体与所述第二吸收塔内的胺液逆流接触后从所述第二吸收塔的顶部排出；同时，胺液从所述第一进液管线进入所述第二吸收塔的顶部，然后胺液从所述第二吸收塔的底部排出沿着所述第一跨线阀组通入所述第一吸收塔的顶部，之后胺液从所述第二排液管线排出，排出后的胺液进入胺液处理装置进行处理后回流至所述第一进液管线；包括以下步骤：

18、步骤1、进行投运准备；

19、步骤2、胺液流程转换投运；

20、步骤21、稍开所述第三阀组，对所述第一调节阀和所述第三阀组之间的管道进行灌液，灌液完成后将所述第三阀组进行全开；然后，稍开所述第四阀组缓慢给所述半富胺液缓冲罐进行上液，当所述半富胺液缓冲罐的液位上涨至40％～60％时，打开所述第五阀组、所述入口电动阀对所述泵进行罐泵，罐泵完成后，启动所述泵，稍开所述出口电动阀对所述第一调节阀和所述泵之间的连通管道进行灌液，灌液完成后，全开所述出口电动阀，同时打开所述回流阀进行胺液回流；然后打开所述第一调节阀向所述第一吸收塔的顶部进液；

21、步骤22、全开所述第四阀组同时全关所述第一跨线阀组；然后调整所述第一调节阀并将所述回流阀进行全关处理，所述半富胺液缓冲罐内的液位控制在40％～60％；完成胺液流程的转换投运；

22、步骤3、天然气流程转换投运：提前对所述预热器进行预热处理，全开所述第二阀组，然后同时全关所述第二跨线阀组、全开所述第第一阀组，完成天气热流程转换投运。

23、本发明提供了天然气净化装置的在线投运方法，主要分为三个步骤，分别是进行投运准备、胺液流程转换投运和天然气流程转换投运，通过各个装置之间的配合以及先胺液投运再气体投运的顺序配合，得以成功完成在线投运，保证胺液的正常循环运行，避免因停工造成的大量天然气产量损失，操作简单，便于推广。

24、进一步的，所述步骤1投运准备具体操作包括：缓慢打开所述第一安全阀副线对所述半富缓冲罐的连接管路进行泄压至高压火炬后关闭所述第一安全阀副线；或/和，关闭第一阀组，缓慢打开第二阀组，用所述第一吸收塔顶部排出的天然气对气体流动管路进行充压至0.5mpa～1mpa，之后打开第二安全阀副线泄压至高压火炬，反复操作3次以上后，打开所述第一取样口和所述第二取样口分别进行取样，取样中甲烷含量不低于96mol％时，天然气置换合格，之后继续用所述第一吸收塔顶部排出的天然气对气体流动管路进行充压至与所述第二吸收塔的压力保持平衡，关掉第二阀组。

25、进一步的，天然气原料中硫化氢的浓度范围为5～6mol％；所述天然气原料中羰基硫的浓度范围为100～200mg/nm3；所述胺液的质量浓度为38～50％；完成投运后，所述第一进气管线(101)排出的天然气流量为4～13.75×104nm3/h；所述泵(9)排出的胺液流量为160～200t/h。

26、进一步的，所述水解催化剂是氧化铝催化剂。

27、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

28、1、本技术提供的天然气净化装置，在原有的装置系统(第一吸收塔、第二吸收塔和胺液处理装置)中，增添了水解气体管线和新的胺液流动管线，增添的水解气体管线主要包括分离器和水解反应器，新的胺液流动管线主要包括半富胺液缓冲罐和泵，若仅增添水解气体管线，在原有的胺液流动管线基础上无法进行水解气体管线的在线投运，会直接导致胺液流动管线胺液的流动停止，气液管线的压力不能达到平衡，在重力作用下胺液无法进行循环流动。投运使用后，关闭所述第一排液管线与所述第二进液管线连通的管道，天然气从第一进气管线进入第一吸收塔，与所述第一吸收塔的胺液逆流接触后，气体从所述第一排气管线排出；之后天然气分为两路进行净化，第一路为沿着所述第一排气管线与所述第二进气管线之间的连通管道进入所述第二进气管线，气体与所述第二吸收塔内的胺液逆流接触后从所述第二排气管线排出；第二路为进入分离器分离出夹带的胺液，然后气体进入水解反应器中进行高温水解反应，将天然气中的羰基硫转化为硫化氢和二氧化碳，之后气体进入所述第二进气管线，气体与所述第二吸收塔内的胺液逆流接触后从所述第二排气管线排出。同时，胺液从第一进液管线进入所述第二吸收塔的顶部，然后胺液从所述第二吸收塔的底部排出进入半富胺液缓冲罐，之后胺液从所述半富胺液缓冲罐的底部排出经过泵输送至第二进液管线，之后胺液从第二排液管线排出，排出后的胺液经过胺液处理装置系统后回流至第一进液管线。通过增加水解气体管线和新的胺液流动管线，使得整个的天然气净化装置既能有效降低天然气中总硫含量以满足新国标要求，又能实现在线投运以避免因停工造成的大量天然气产量损伤。

29、2.本发明提供了天然气净化装置的在线投运方法，主要分为三个步骤，分别是进行投运准备、胺液流程转换投运和天然气流程转换投运，通过各个装置之间的配合以及先胺液投运再气体投运的顺序配合，得以成功完成在线投运，保证胺液的正常循环运行，避免因停工造成的大量天然气产量损失，操作简单，便于推广。