一种基于硫堵的自循环除硫系统和方法与流程

本发明涉及溶硫剂溶硫，具体涉及一种基于硫堵的自循环除硫系统和方法。

背景技术：

1、随着油气田开发技术的进步，国内外的含硫气田被陆续勘探开发。在含硫气田的开发过程中，天然气中通常会伴生较高浓度的硫化氢，而硫化氢是一种剧毒气体，不能作为商品气直接使用，另外一旦含硫天然气泄漏，将对现场人员和周边居民产生安全及生命威胁。因此，一般均配套相对应的捕消工艺，主要原理是将硫化氢的硫元素氧化为单质硫进行脱硫处理。

2、然而，在脱硫处理过程中，生成的大量单质硫可能会导致后续装置的堵塞及腐蚀问题，进而影响整体工艺与装置的运行，造成潜在风险，并导致停产停工。

3、现有研究主要围绕防止硫堵角度展开，但从结果来看，均只是降低了硫堵的频率，不可避免会产生硫堵问题，而针对解决硫堵的工艺与方法则研究较少。

4、油田现场现阶段常用的除硫堵方法有：人工机械除硫、热解堵法、吹扫法、溶硫剂除硫等。

5、其中，人工机械除硫处理周期长，工作量大，且清洗效果不彻底，清理人员在清理过程中需要进入装置内部进行机械除硫，存在一定的风险性；热解堵法通过对堵塞部位进行加热，将堵塞物进行降粘或者融化，然后结合水冲等方式进行解堵，解堵效果较好，但仅适用于小部位、短距离、堵塞较轻处解堵，同时可能对设备管线产生锈蚀的负面影响；另外，若融化的硫磺在降温过程会发生板结，很难清理。而吹扫法是采用高压气体对堵塞部位进行强力吹扫，再结合其他方式，将堵塞物吹散或吹出，但该方法对于硫堵问题大多效果不佳，而且必须要停产停工状态下进行。

6、溶硫剂除硫方法是通过向硫堵部位或装置注入溶硫剂，将沉积的硫磺溶解或者与之发生反应，进而消除堵塞。该方法与上述几种方式相比，溶硫效果好，适用范围较广。

7、一般来说，溶硫剂的使用方法分为两种：浸泡与加注，浸泡法是将溶硫剂注入到系统中，然后将系统密闭，经过一段时间的浸泡，实现解堵，该方式解堵效果好，但无法应用于长输管道；而加注方法也可叫做伴注，以长输管线为例，加注的溶硫剂可随管线流动，解决硫沉积及硫堵问题，该方式不需要停工停产，简易可行。但由于溶硫剂与沉积硫接触时间短，受溶硫剂瞬时反应速率影响大，溶硫与解堵效果弱于浸泡式。

8、cn103566701a公开了一种集输系统硫沉积诱发捕集装置，在高含硫天然气进入装置后，通过降低温度、压力及流速，将溶解于含硫气体中的元素硫析出在捕硫网或管壁上，沉积硫积累到一定程度后，通过加热方式将其融化为液体，进而排出。

9、虽然前述方法在一定程度能降低下游集输系统产生硫沉积的风险，但由于加热的方式不能完全排出沉积硫，一段时间后捕硫网和折流伞处却可能出现硫堵塞，会影响集输管道的整体运行；且一旦发生堵塞，因装置处在管道内部，处理难度大、工艺复杂。

10、cn207567189u公开了一种析硫井口防硫堵系统，该系统中为预防井口出现硫堵提出加入除水分散剂，使硫磺颗粒分散到水中，避免硫磺颗粒聚集，减少节流阀入口处发生硫堵现象。这种方法不适用于碳钢装置，在有水的条件下，硫会导致碳钢发生严重腐蚀，腐蚀速率高达40mm/年。

11、cn112628599a公开了一种天然气集输系统及其防硫堵装置，该装置的核心部位为捕硫网，通过其捕获气流中的硫沉积物，且自身可加热，便于沉积物通过。该方法能够进一步减少沉积硫在捕硫网上的残存，但随时间增加，捕硫网处仍可能出现硫堵塞，会影响集输管道的整体运行。

12、因此，开发出一种能够快速高效消除硫沉积和硫堵，且结构简易、操作流程简单的除硫装置，具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术中针对消除硫堵问题存在除硫效率低、脱硫损耗时间长且流程复杂的缺陷。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种基于硫堵的自循环除硫系统，该自循环除硫系统包括：

3、至少一个待除硫单元，所述待除硫单元上设置有液体物料入口i、气体物料入口i、气体物料出口i、气体物料入口ii和溶硫后物料出口i；

4、溶硫剂注入单元，包括依次连接的溶硫剂罐和第一泵，所述溶硫剂罐上设置有溶硫剂入口和溶硫剂出口，且所述溶硫剂罐用于储存溶硫剂，所述第一泵与所述液体物料入口i连通，所述第一泵用于将所述溶硫剂罐中的溶硫剂泵入至所述待除硫单元中；

5、自循环单元，包括依次连接的自循环罐和第二泵，所述自循环罐上设置有溶硫后物料入口i、液体物料出口i和固体物料出口i，所述自循环罐通过溶硫后物料入口i与所述溶硫后物料出口i连通，所述第二泵与所述液体物料入口i连通；所述自循环单元还包括与所述气体物料入口ii连通的补压气瓶，所述补压气瓶用于对所述待除硫单元增压，以使得所述待除硫单元与所述自循环单元形成压力差。

6、本发明第二方面提供一种基于硫堵的自循环除硫方法，该方法在第一方面所述的自循环除硫系统中进行，包括：

7、(1)将溶硫剂引入至含有硫磺的待除硫单元中进行反应i，得到溶硫后物料；所述反应i在加压条件下进行，且所述反应i的加压条件为0.2-0.5mpa；

8、(2)将所述溶硫后物料经过自循环单元处理后，得到第一液体物料和第一固体物料，并将所述第一液体物料通过第二泵循环回所述待除硫单元中直至完成所述反应i。

9、本发明提供的自循环除硫系统不但能够快速高效消除硫堵，还能同时处理多个硫堵装置，系统结构简易，操作流程简单。

10、特别地，采用本发明提供的方法能够增加溶硫剂与硫磺的接触时间，提升溶硫效果，具有除硫效率高、处理成本低的特点，并且不会造成环境污染。

技术特征：

1.一种基于硫堵的自循环除硫系统，其特征在于，该自循环除硫系统包括：

2.根据权利要求1所述的自循环除硫系统，其中，所述待除硫单元(100)为1-3个。

3.根据权利要求1或2所述的自循环除硫系统，其中，相邻两个所述待除硫单元(100)串联连接。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的自循环除硫系统，其中，该系统还包括后处理单元(400)，所述后处理单元(400)通过所述溶硫后物料出口i与所述待除硫单元(100)连通，用于对溶硫后物料进行后处理；

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的自循环除硫系统，其中，所述自循环罐(301)内部还设置有至少一道第一滤网(3011)，所述第一滤网(3011)用于将溶硫后物料中的固体滤出；

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的自循环除硫系统，其中，在所述自循环罐(301)上，所述溶硫后物料入口i与所述固体物料出口i位于同侧，所述液体物料出口i设置于所述溶硫后物料入口i的对侧。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的自循环除硫系统，其中，所述自循环罐(301)内部还设置有液位计，所述液体物料出口i处设置有与所述液位计通信连接的自循环罐出口阀i(3012)，通过所述液位计监测所述自循环罐(301)内的液位高度，以控制所述自循环罐出口阀i(3012)的开关。

8.一种基于硫堵的自循环除硫方法，其特征在于，该方法在权利要求1-7中任意一项所述的自循环除硫系统中进行，包括：

9.根据权利要求8所述的自循环除硫方法，其中，在步骤(1)中，所述硫磺与所述溶硫剂的用量体积比为1：1-5。

10.根据权利要求8或9所述的自循环除硫方法，其中，在步骤(1)中，所述反应i的条件至少包括：反应时间为2-24h。

11.根据权利要求8-10中任意一项所述的自循环除硫方法，其中，在步骤(1)中，该方法还包括：待所述反应i完成后，将所述溶硫后物料引入至含有回收剂的沉降罐(401)中进行回收处理，得到混合物料和酸性气体；

12.根据权利要求11所述的自循环除硫方法，其中，在步骤(1)中，该方法还包括：将所述酸性气体引入至含有碱性溶剂的净化罐(403)中进行净化处理，并将所述混合物料引入至过滤罐(402)中进行固液分离，得到过滤罐固体物料和过滤罐液体物料；

技术总结
本发明涉及溶硫剂溶硫技术领域，公开了一种基于硫堵的自循环除硫系统和方法。该系统包括：至少一个待除硫单元，待除硫单元上设置有液体物料入口I、气体物料入口I、气体物料出口I、气体物料入口II和溶硫后物料出口I；溶硫剂注入单元，包括依次连接的溶硫剂罐和第一泵，溶硫剂罐上设置有溶硫剂入口和溶硫剂出口，第一泵与液体物料入口I连通；自循环单元，包括依次连接的自循环罐和第二泵，自循环罐上设置有溶硫后物料入口I、液体物料出口I和固体物料出口I，自循环罐通过溶硫后物料入口I与溶硫后物料出口I连通，第二泵与液体物料入口I连通。本发明提供的除硫系统能够快速高效消除硫堵。

技术研发人员：于超,蒋秀,花靖,谷成林
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1