[发明专利]一种干法天然气脱硫反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱硫反应器，特别涉及一种用于天然气脱硫的反应器，尤其是一种干法天然气脱硫反应器。

背景技术

天然气作为一种清洁燃料，其开发和利用已在全球受到普遍关注。我国有丰富的天然气资源，但是我国目前所产的天然气1/3以上都含硫，故发展天然气工业必须先解决其净化问题。国内天然气的使用量逐年增加，对天然气脱硫工艺要求也随之提高。为此，国内制定了相关规定，控制污染物排放量。这就要求加大研究和开发节能、高效、环保的新型工艺技术和设备，用于天然气净化等领域。

天然气中的硫化物可分为：无机硫(硫化氢)和有机硫(二硫化碳、硫氧化碳、硫醇、硫醚、噻吩)而这些硫化物在水存在的环境下会腐蚀金属、污染环境。在工厂中硫化物具有对各种催化剂强烈的中毒作用，还会腐蚀工艺设备及管道，因此需要对天然气进行脱硫。该过程主要根据安全平衡及人身健康安全的指标确认，天然气中含硫标准应使H₂S含量应低于20mg/m³，而我国部分气田中H₂S含量较高。

目前国内天然气采用的脱硫方法主要有湿法工艺和干法工艺，湿法脱硫是指通过气-液接触，将天然气中的硫化氢转移至液相，天然气得到净化，而后对脱硫液进行再生循环使用，最常用的湿法脱硫又有催化氧化法和醇胺法之分，通常选用碱洗脱硫醇工艺来脱除天然气中的硫醇，大量的碱液废水造成了环境污染。

干法脱硫是指将原料气以一定空速通过装有固体脱硫剂的固定床，经过气-固接触交换，对某些有机硫转化吸收进行精细脱硫，从而达到净化的目的。主要的方法有氧化锌、氧化铁、活性炭、分子筛脱硫等，各有优缺点。氧化锌法一般不受原料限制，高温下精细脱除H₂S，常作为把关使用，缺点是对温度要求敏感，常温下硫容很低，不能回收使用，价格较高；氧化铁法既可以粗脱也可以精脱，常温脱硫研究进展很快，脱硫精度极高，硫容高，可循环使用，原料廉价易得，环境友好，市场容量大，缺点是中高温时副反应复杂。

现有的干法脱硫反应器很多种类，不足之处是结构过于简单，没有注重反应器内部的气体流动特性，脱硫效率不高，不利于推广应用。本发明主要是根据干法天然气脱硫的发展趋势，采用尺寸较小的反应器结构，增加合理的反应器内构件，可以实现气体快速均布，催化剂利用率高，有利于天然气的深度脱硫。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有干法脱硫反应器不注重反应器内部的气体流动特性，脱硫效率不高，提供一种新的干法天然气脱硫反应器，通过完善反应器内构件来改善气相分布，实现气体快速均布，提高反应器的效率，催化剂利用率更高，有利于天然气的深度脱硫，并可延长反应器的使用周期。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

依据本发明提出的一种干法天然气脱硫反应器，其包括壳体1、气体入口2、气体出口3、催化剂卸料口4、入口扩散器5、多孔板6、瓷球过渡层7和催化剂层8；

其中所述壳体1为主体圆柱形，上下两端为椭圆形封头的全焊接结构；所述壳体1从下到上依次设置气体入口2、入口扩散器5、多孔板6、瓷球过渡层7、催化剂层8、气体出口3；其中，壳体1的上端封头设置有气体出口3，下端封头设置有入口扩散器5，气体入口2位于入口扩散器5的底部，多孔板6、瓷球过渡层7和催化剂层8均设置在壳体1的内部，在催化剂层8的侧壁下段设置有催化剂卸料口4；

所述多孔板6、瓷球过渡层7、催化剂层8和催化剂卸料口4构成一个反应器床层单元，该反应器床层单元至少为一个。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的一种干法天然气脱硫反应器，其中，所述入口扩散器5为一种气体扩散器，其侧壁开有条缝，条缝的宽度为2-5mm。

前述的一种干法天然气脱硫反应器，其中，所述多孔板6上布满均匀分布、直径为10mm的圆孔，各圆孔之间的圆心距为20mm。

前述的一种干法天然气脱硫反应器，其中，所述瓷球过渡层7包含至少三种直径的瓷球，瓷球直径为5-15mm，最大瓷球的直径大于10mm，瓷球过渡层7从上到下依次分布直径从小到大的瓷球。

前述的一种干法天然气脱硫反应器，其中，所述催化剂层8使用的脱硫催化剂至少为氧化锌、氧化铁、活性炭、熟石灰、氢氧化钠中的一种。

前述的一种干法天然气脱硫反应器，其中，所述反应器床层单元为2个或2个以上时，各反应器床层单元的催化剂层8使用相同的催化剂或不同的催化剂，催化剂层8的高度可以相同也可以不同。