[实用新型]高含硫天然气有机渗透膜渗透分离脱硫装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种针对高含硫天然气的脱硫装置，特别是高含硫天然气有机渗透膜渗透分离脱硫装置。 

背景技术

我国某些油田开采的天然气，如塔里木油田的塔中、哈拉哈塘、轮古地区单井试采过程中，绝大多数井测得天然气中H₂S含量很高，其浓度从3000ppm到32000ppm不等。试采过程中，采出的天然气因含硫量高，一般只能将其中的凝析油分离回收后即放空焚烧。不但造成大量天然气能源的浪费，同时产出大量温室气体，对自然环境造成污染。而常规的干法脱硫和化学吸收法脱硫方法存在以下问题：

干法脱硫采用固体脱硫剂，按天然气H₂S含量30000ppm计算，则每天需处理H₂S约4.5吨，按10%硫含量计，需要脱硫剂45吨/天，脱硫剂用量巨大，费用非常高；每处理1方伴生气仅脱硫剂费用就高达4元，成本过高，而且因脱硫罐容量巨大，无法用于撬装化，野外应用搬迁困难。

化学吸收法是目前天然气脱硫工艺中最常用的方法，利用碱性醇胺溶液吸收气体中的H₂S和CO₂等，所得吸收富液再通过升温、降压等来释放出H₂S和CO₂，从而实现吸收剂的循环使用。但被吸收的这些酸性气体在脱硫剂再生时H₂S和CO₂还会解析出来，没有真正的转化H₂S，还必须设置硫磺回收装置，将H₂S转化为单质硫磺，方可真正实现净化过程。该装置设备体积较大，要达到全部橇装化很困难。 

因此寻找一种新的适合于单井脱硫的新技术迫在眉睫，这种新的工艺要求脱硫工艺简单，整体设备能全部成橇，便于运输和拆卸。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种流程简单、结构紧凑、适合于单井高含硫天然气使用的有机渗透膜渗透分离脱硫装置。

本实用新型脱硫装置由聚结器、加热器、膜分离器及脱硫罐组成并通过管路连接成系统，所述聚结器连有含硫天然气原料输入管，聚结器的出口依次与加热器、膜分离器连接，所述膜分离器的透过侧与高浓度硫化氢废气管相连，所述膜分离器的未透过侧与脱硫罐的进口端相连，脱硫罐出口连接脱硫天然气输出管路。

所述加热器连有热水进口管和热水出口管。

所述脱硫罐连有安全泄压出口管，该安全泄压出口管汇入高浓度硫化氢废气管。

所述脱硫罐包含可切换使用的两个并联罐。

所述聚结器、加热器、膜分离器和脱硫罐集成安装于同一底座上形成一个橇块装置（即可整体移位的集成装置）。

本高含硫天然气脱硫装置的核心部件为膜脱硫分离器，通过有机渗透膜对原料气中H₂S进行粗分离，90%以上的H₂S被渗透进入高含气中，可放空燃烧或集中处理。H₂S含量降低至100-1000ppm的的天然气进入脱硫罐，通过脱硫剂再次吸附气体中的少量H₂S，保证输出的天然气中H₂S含量小于20ppm，即可进入天然气管网，使这部分天然气得以净化并回收利用。本装置结构紧凑、成本低，操作方便、工艺简化，装置中的所有设备可紧凑地安装在同一个底板上，集成为橇块装置。在油田开采中，本装置可方便地整体移位，用于油田各井口伴生天然气的脱硫。

附图说明

图1是本高含硫天然气有机渗透膜渗透分离脱硫装置结构示意图。

图中：1—原料气进口，2—热水出口，3—热水进口， 4—聚结器，5—加热器，6—膜分离器，8、7—脱硫罐, 9—废气出口，9’—高浓度硫化氢废气管，10—脱硫天然气出口， 11—橇块底座，12—安全泄压出口管，F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9—阀门。

具体实施方式

下面结合附图说明对本实用新型的结构和工作过程。

如图1，聚结器4、加热器5、膜分离器6、脱硫罐7和脱硫罐8通过管路连接成系统并集成于底座11而成橇块。 

从原料气进口输入的高含硫天然气通过阀门F3，进入聚结分离器4，在此分离掉大于5μm的液滴及固体杂质（以防止装置运行中发生盐垢堵塞管阀仪表），然后进入加热器5被加热，热水作为加热器的热介质，从热水进口3通过阀门F1进入加热器5，降温后的热水通过阀门F2，由热水出口2输出橇块。被加热后的高含硫天然气温度高于水、烃露点5-10℃，它进入分离器6内，通过分离器6内的有机渗透膜分离，90%以上的H₂S进入从膜的透过侧，通过阀门F4,然后通过高浓度硫化氢废气管9，从废气出口9输出，可放空烧掉或作其它处理；从分离器6的膜未透过侧获得初步脱硫的天然气（H₂S浓度已降至100-1000ppm），它从出口阀门F5然后经过阀门F6进入脱硫罐7内，脱硫罐7内装填的脱硫剂，吸附除去天然气中剩余的H₂S后，得到H₂S小于 20ppm的合格天然气，通过阀门F8从脱硫天然气出口10出橇后，作为合格气然气进入输气管网，脱硫罐8做为备用脱硫罐，与脱硫罐7并联，通过阀门F9与阀门F7，阀门F8与阀门F6切换使用。脱硫罐7和脱硫罐8均分别连有安全泄压出口管12，从脱硫罐7或脱硫罐8安全泄压的气体由安全泄压出口管12汇入高浓度硫化氢废气管9，从废气输出口9排出。