[發明專利]一種高含硫氣田集輸系統高效脫硫、脫水裝置及方法

在審

• 申請號: 201811227052.7
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN108998131A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 劉武;郭琴;來昂杰;彭俊崗
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 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

本發明涉及一種高含硫氣田集輸系統高效脫硫、脫水裝置及方法，設計脫水降壓器，脫水筒體內增設脫水螺旋管，筒體外安裝氣體回流管，天然氣經筒體初級脫水、節流降壓、分子篩吸附實現天然氣兩級脫水；設計恒溫降壓單元，降壓器安裝在保溫降壓管內部，四周持續流動的高溫氣體使天然氣在保溫降壓管內保持兩級恒溫降壓；設計脫硫脫水單元，改變噴射器安裝方位，干氣經降壓器降壓后斜向下噴出，與斜向上的高溫濕氣劇烈碰撞，實現天然氣中單質硫與水脫除。本發明提供一種高含硫氣田集輸系統高效脫硫、脫水方法，“降壓—脫水—降壓”形成的低溫干氣與“恒溫二級降壓”形成的高溫濕氣發生對流碰撞，天然氣中單質硫與水快速聚集、沉降，與天然氣發生分離。

技術領域

本發明涉及一種高含硫氣田集輸系統高效脫硫、脫水裝置及方法，屬于天然氣凈化處理技術領域。

背景技術

含硫天然氣是指含有H₂S、硫醇及硫醚等含硫化合物的天然氣，其中H₂S是含硫化合物中的主要成分。我國H₂S體積含量大于1％的氣藏儲量約占天然氣總儲量的25％，其中大部分屬于H₂S體積含量大于2％的高含硫氣田，如四川臥龍河氣田的硫化氫含量為5.0％～7.28％；渡口河氣田飛仙關組氣藏硫化氫含量為12.83％～17.06％；川東北普光氣田硫化氫的平均含量在8％以上。

與常規氣田開發相比較，高含硫氣田開發具有更大的困難與挑戰。例如，我國普光氣田集輸系統節流閥后、分離器內、集氣管道內均發現不同程度的硫沉積，沉積的元素硫可能與元素Fe發生反應引起管道及設備腐蝕，其中的腐蝕產物FeS還能夠自燃，我國西氣東輸二線就發生過多起FeS自燃事故；澳大利亞發現的硫沉積影響了測量設備的準確度，還發現氣流攜帶的硫顆粒損壞了渦輪機葉片，并引起換熱器嚴重堵塞；法國天然氣公司Gaz duSud-Ouest(GSO)在調壓站內消聲器上發現有元素硫的沉積，引起了站內設備的密封問題，也影響了調壓站的正常運行，增加了運行維護費用。

另一方面，由于濕天然氣集輸管道在運行過程中積液在管線低洼處聚積，減少了有效輸送截面積，降低輸送效率，單位長度管線壓降增加，動力消耗大大增加。嚴重時可能會產生段塞流，造成不穩定壓力波向前傳遞，導致管道末端工藝處理設備的不穩定運行，影響氣田正常生產。

因此，針對目前高含硫氣田開發亟待解決的問題，設計一種高含硫氣田集輸系統高效脫硫、脫水裝置，提出一種操作簡單的高效脫硫、脫水方法，對解決高含硫氣田地面集輸管網的堵塞問題、保證氣田正常生成運行具有重要的實際意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高含硫氣田集輸系統高效脫硫、脫水裝置及方法，從確保管線安全運行的高度出發，綜合分析高含硫氣田濕天然氣集輸管道輸送過程中可能面臨的不安全因素，總結高含硫氣田集輸系統生成運行過程中亟需解決的技術問題，結合元素硫的溶解機理、流體動力學原理，進行地面集輸系統高效脫硫、脫水裝置設計，為高含硫氣田提供一種地面集輸系統硫沉積防治與高效脫水的新技術。

本發明主要解決以下問題：

(1)設計一種脫水降壓器，脫水筒體內增設脫水螺旋管，濕天然氣經折流板的碰撞聚集及自身重力沉降作用進行一級脫水，再經回流管回流、降壓器降壓、分子篩吸附完成管輸天然氣二級脫水。

(2)設計再生循環單元，通過控制閥調節作用，完成分子篩吸附與再生的循環操作，借助加熱爐出口管線的高溫天然氣實現4A分子篩循環再生。

(3)設計恒溫降壓單元，保溫降壓管內安裝一級、二級降壓器，分子篩再生后的高溫氣體通入保溫降壓管，為節流降壓過程提供充足的熱量，實現天然氣恒溫降壓。

(4)設計脫硫脫水單元，上噴射器與下噴射器沿脫硫脫水筒對角線方向傾斜安裝，干氣在降壓器降壓后沿斜向下方向噴出，與沿斜向上方向噴出的高溫濕氣劇烈碰撞，實現天然氣中單質硫與水脫除。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下。