[发明专利]一种深度处理天然气中羰基硫、二硫化碳的工艺

说明书

本发明属于天然气净化工艺技术领域，具体为一种深度处理天然气中COS、CS₂的工艺。该工艺系统包括水解装置和精脱硫装置，其所述的水解装置包括天然气换热器、天然气加热器、天然气有机硫水解塔和天然气冷却器；所述的精脱硫装置为下游脱硫装置或分子筛脱硫脱水装置；天然气换热器壳程出口通过管线与天然气加热器连接，天然气加热器的壳层出口通过管线与天然气有机硫水解塔的入口连接等。通过本发明，可将含硫天然气中的COS、CS₂一次性水解成H₂S，再进入分子筛脱硫脱水装置或下游脱硫装置，一次性完成脱硫处理，经本发明处理的产品天然气中总含硫量低于8mg/Nm³，可满足中国最新天然气标准，以及国际上最严格的天然气标准要求。

技术领域

本发明属于天然气处理厂、天然气净化厂等的含有机硫天然气净化工艺技术领域，涉及一种用于对高含COS和CS₂等有机硫的天然气进行脱除的工艺技术，具体为一种深度处理天然气中COS、CS₂的工艺。

背景技术

大多数原料天然气中都含有硫，天然气中硫的形式较多，大部分原料天然气中硫以H₂S的形式存在，有些原料天然气在含有H₂S的同时，还含有较多的有机硫。根据目前一些工程开采、开发情况，存在原料天然气中的有机硫的形式有硫醇(甲硫醇、乙硫醇等)、COS、CS₂，少数天然气中有机硫还含有硫醚和噻吩；目前大多数工程主要有机硫为大量的硫醇，但也逐渐发现个别工程有机硫主要为较高的COS，或CS₂。

为了满足天然气的使用，天然气中各种形式的硫都必须脱除。且随着社会的不断发展，人类对自身赖以生存的自然环境的保护意识越来越强，目前，国家标准《天然气》(GB17820-2018)的发布，进一步提高了对产品天然气中的硫含量指标，H₂S含量从旧版中的≤20mg/m³提高为≤6mg/m³，总硫含量(以硫计)从200mg/m³提高为≤20mg/m³。该指标已经达到了大多数发达国家对商品天然气中硫含量的要求。

目前，天然气净化脱硫工艺主要有溶剂吸收法以及吸附法，其中溶剂吸收法包括物理溶剂法、化学溶剂法以及混合型溶剂法。

①吸附法

吸附分离法是利用物理吸附的原理将有机硫吸附到吸附剂达到吸附分离的作用，其中的吸附剂可以通过一定的方式再生。吸附法主要有分子筛法和活性炭法。

分子筛法是通过分子筛将直径小于分子筛孔径的极性有机硫分子选择性吸附到分子筛内部，进而脱除有机硫的一种方法。目前，天然气净化中使用分子筛脱有机硫主要为硫醇脱除，天然气硫醇净化的分子筛主要为13X和5A分子筛。但分子筛脱硫醇的工艺通常应用于溶剂脱硫后对净化气硫醇的精脱，未有使用分子筛进行大量硫醇脱除的应用业绩。

文献中提到，活性炭是一种常见的疏水性吸附剂，活性炭表面有大量微孔，比表面积大，对许多有机物都有较强的吸附作用。活性炭对硫醇的吸附受其孔径的形态，分布等表面性质的影响。活性炭可用于硫醇、CS₂的脱除。但目前未收集到活性炭应用于天然气净化吸收硫醇的工业应用业绩。

②溶剂法

目前，天然气脱硫溶剂主要分为物理溶剂和化学溶剂。

醇胺法是应用最为广泛的化学溶剂，对H₂S的脱除率很高，但对有机硫的脱除效果较差，如MEA，DEA，MDEA。