[發明專利]采用徑向均溫H2S直接氧化反應器的天然氣脫硫工藝

在審

• 申請號: 201710246773.1
• 申請日: 2017-04-16
• 公開（公告）號: CN106833784A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 孫學科;游祿波
• 申請（專利權）人: 淄博贏信達知識產權咨詢服務有限公司
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種天然氣凈化工藝，涉及一種采用徑向均溫H₂S直接氧化反應器的天然氣脫硫工藝。

現有技術

天然氣，因具有開采簡單、易輸送計量、價格便宜、安全衛生污染小等優點，使用日趨廣泛。

但從地下采出時，除了H₂S、有機硫含量特別低、可不經處理直接使用的一少部分，其它天然氣中含H₂S以及少量COS，存在腐蝕性、劇毒性和令人極難接受的氣味，在輸送和使用之前需進行脫硫凈化處理。強制性國家標準GB17820-2012二類天然氣的指標要求包括H₂S≤20mg/m³，總硫(以硫計) ≤200mg/m³。

天然氣的脫硫凈化處理，對高產量的氣井或者大規模的氣田而言，通過胺液吸收、解析，有機硫水解，脫水，以及硫磺回收、尾氣凈化等連續處理裝置，可以實現包括脫硫、脫CO₂、脫水等多種目的，使凈化天然氣符合GB17820-2012一類、二類天然氣的所有要求。

但對那些產氣量不大而又偏遠的天然氣資源，包括天然氣、油田伴生氣、低氧煤層氣，如果含H₂S、有機硫，則其是否能夠運營存在問題：如果輸送到遠處有能力進行凈化處理的凈化廠或使用單位，則需要敷設防腐等級較高的輸送管線，管線投資及維護管理成本都比較高，發生泄漏事故時的風險成本較高，或者導致井口氣價較低；如果供當地使用，不進行脫硫凈化處理通常也無法獲得市場準入，甚至連天然氣資源單位自用有時也做不到。

對那些產氣量大但也偏遠的天然氣資源，包括天然氣、油田伴生氣，雖然可以輸送至凈化廠處理，但能否通過管線將凈化天然氣送回到氣井使用，或者送回到氣井附近的居民區、企事業單位使用，也經常存在問題，原因包括費用、管理、購買力及制度障礙，導致資源地不易享受資源的情況，容易引發社會糾紛。

實際上，氣井附近的天然氣市場，除了關心有毒物質H₂S、有機硫是否達標，而對于CO₂、水的含量，乃至天然氣的純度即發熱量，要求并不很高。有些需要較高動力開采天然氣的井場，如采用水力壓裂法開采天然氣的井場，當電力供應不方便或不可靠時，若能采用就近脫硫處理的天然氣直接或間接驅動，也有價值和意義。

因而，有必要開發一種可解決上述問題的、小規模的天然氣脫硫凈化工藝，應具有工藝簡單、設備簡單可靠、易于控制、加工量彈性大、對原料氣H₂S含量高低波動適應性強、安全環保、運轉成本低等特點。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種采用徑向均溫H₂S直接氧化反應器的天然氣脫硫工藝，主要設備沿天然氣流向包括H₂S在線監測、含O₂氣引入及混合、第一加熱器、H₂S直接氧化反應器、第一中溫冷凝器、第二加熱器、H₂S選擇氧化反應器、第二中溫冷凝器、低溫冷凝器；其中，中溫冷凝器、低溫冷凝器底部出口連接液硫槽，或者具有能排出液硫但不排出氣體的液封出口；

所述直接氧化反應器為低壓油料控溫的徑向均溫反應器，裝填TiO₂基硫磺回收催化劑，將所含部分COS水解為H₂S和CO₂，利用含O₂氣引入的O₂將H₂S基本轉化為單質硫，使出口氣中H₂S 100-2000 mg/Nm³，SO₂≤500 mg/Nm³且低于H₂S濃度；反應器入口氣H₂S濃度1-8%（體積），溫度150-180℃，催化劑床層除去反應氣入口的升溫段，其余為均溫床層，均溫床層的溫度可根據反應要求，在200-250℃范圍內進行調節；所述均溫床層內的溫差自限定在15℃以內；天然氣和含O₂氣進入第一加熱器之前充分混勻；