含硫气体的脱硫化氢‑高效氧化再生集成化系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种含硫气体的脱硫化氢‑高效氧化再生集成化系统，其包括集成设置的脱硫设备及再生反应器；所述脱硫设备至少用以提供能够满足如下条件的反应环境：能够使含硫气体与络合铁脱硫剂贫液在常压或高压下充分接触反应，从而使含硫气体中的硫化氢被氧化为单质硫，同时使络合铁脱硫剂贫液中的Fe3+被还原成Fe2+；以及，所述再生反应器至少用以提供能够满足如下条件的反应环境：能够使来源于所述脱硫设备的脱硫剂富液与富氧空气在常压或高压下充分接触反应，从而使脱硫剂富液被氧化再生为脱硫剂贫液。藉由本实用新型专利技术的设计，可以提高络合铁脱硫剂的氧化再生效率，大幅减少整个系统的体积，还可以极大的降低脱硫剂溶液的动力消耗。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种含硫气体的净化方法，特别涉及一种可应用于天然气、油田伴生气、煤层气、页岩气、炼厂气、煤制气、石化罐区尾气、化工过程尾气等含硫气体的脱硫化氢-高效氧化再生集成化方法及系统。
技术介绍
硫化氢(H2S)本身是一种有毒有害气体，天然气等含硫气体(包括伴生气、煤层气、页岩气、炼厂气、工业尾气等含硫气体)中H2S等酸性气体的存在会对管道和设备的造成严重腐蚀，进而影响管道的使用寿命。例如，在天然气的后续加工应用中，硫化氢还会使催化剂中毒。另外，含较多H2S的天然气在燃烧时还会出现异味，燃烧所生成的SO2等化合物会污染环境。因此，天然气预处理中最重要的任务就是酸性气体的脱除，特别是硫化氢的脱除。目前，天然气脱除硫化氢的方法主要有干法和湿法两种。其中，干法是利用硫化氢的还原性和可燃性，以固体氧化剂或吸附剂来脱硫或直接燃烧，其中包括克劳斯法、氧化铁法、活性炭法等。克劳斯工艺是应用最广泛的干法工艺。应用最多的湿法工艺是传统的络合铁脱硫工艺。该工艺以三价络合铁离子为催化剂，将溶解在脱硫液中的H2S转化成单质硫，同时催化剂被还原为二价络合铁离子，然后以空气为氧化剂将二价络合铁离子重新氧化为三价络合铁离子，循环使用。但是由于空气中的氧溶解过程相对较慢，因此为了增加其在氧化再生设备中的停留时间，氧化再生设备的体积往往需要体积非常大，这导致撬装移动式的天然气净化装置无法实现。另外，天然气的脱硫净化基本上是在高压下进行，而氧化再生一般都是在常压下进行，因此络合铁脱硫剂在脱硫-再生设备中的循环，需要不断的减压-加压。特别是现在新采出的天然气压力往往更高，对脱硫剂的加压泵要求更高，能耗更大。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种含硫气体的脱硫化氢-高效氧化再生集成化方法及系统，以克服现有技术中的不足。为实现前述技术目的，本技术采用的技术方案包括：本技术实施例提供的一种含硫气体的脱硫化氢-高效氧化再生集成化方法包括：(1)在常压或高压下使含硫气体与络合铁脱硫剂贫液于脱硫设备内充分接触反应，从而使含硫气体中的硫化氢被氧化为单质硫，同时使络合铁脱硫剂贫液中的Fe3+被还原成Fe2+，获得净化后的含硫气体和脱硫剂富液；(2)在常压或高压下使步骤(1)所获脱硫剂富液与富氧空气于再生反应器内充分接触反应，从而使脱硫剂富液被氧化再生为脱硫剂贫液，之后分离出所述脱硫剂贫液中的硫单质，再将脱硫剂贫液返输入所述脱硫设备。在一些实施方案中，所述再生反应器包括超重力反应器或鼓泡氧化槽。在一些实施方案中，所述脱硫设备和/或再生反应器包括超重力反应器。本技术实施例提供的一种含硫气体的脱硫化氢-高效氧化再生集成化系统包括集成设置的脱硫设备及再生反应器；所述脱硫设备至少用以提供能够满足如下条件的反应环境：能够使含硫气体与络合铁脱硫剂贫液在常压或高压下充分接触反应，从而使含硫气体中的硫化氢被氧化为单质硫，同时使络合铁脱硫剂贫液中的Fe3+被还原成Fe2+；以及，所述再生反应器至少用以提供能够满足如下条件的反应环境：能够使来源于所述脱硫设备的脱硫剂富液与富氧空气在常压或高压下充分接触反应，从而使脱硫剂富液被氧化再生为脱硫剂贫液。在一些实施方案中，所述的系统还包括与所述脱硫设备和再生反应器集成设置的缓冲储液罐，所述缓冲储液罐具有液体物料进口、液体物料出口和单质硫出口，所述缓冲储液罐的液体物料进口和液体物料出口分别与所述再生反应器的络合铁脱硫剂贫液出口和所述脱硫设备的络合铁脱硫剂贫液入口连通。与现有技术相比，本技术提供的含硫气体的脱硫化氢-高效氧化再生的方法中，通过在硫化氢氧化和催化剂再生中均采用常压或高压(尤其优选为高压)及富氧空气等方法，并利用超重力反应器或鼓泡塔等设备，可以有效强化氧化再生效率，大幅缩短络合铁脱硫剂再生时间，提升脱硫及络合铁脱硫剂氧化再生效率，减少脱硫、再生设备体积，降低工艺能耗，同时利于将含硫气体的脱硫化氢-高效氧化再生系统实现集成一体成撬装备，使之尤其适于和无法大规模集中的分布式天然气净化装置配合，进而实现如海上平台天然气脱硫、陆上分布式采油气井口等处的天然气净化，且不限于此。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术一典型实施案例中一种含硫气体(例如天然气)的脱硫化氢-高效氧化再生集成化的工艺原理图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本技术的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本技术的实施方式仅仅是示例性的，并且本技术并不限于这些实施方式。在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本技术，在附图中仅仅示出了与根据本技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本技术关系不大的其他细节。本技术实施例的一个方面提供的一种含硫气体的脱硫化氢-高效氧化再生集成化方法包括：(1)在常压或高压下使含硫气体与络合铁脱硫剂贫液于脱硫设备内充分接触反应，从而使含硫气体中的硫化氢被氧化为单质硫，同时使络合铁脱硫剂贫液中的Fe3+被还原成Fe2+，获得净化后的气体和脱硫剂富液；(2)在常压或高压下使步骤(1)所获脱硫剂富液与富氧空气于再生反应器内充分接触反应，从而使脱硫剂富液被氧化再生为脱硫剂贫液，之后分离出所述脱硫剂贫液中的硫单质，再将脱硫剂贫液返输入所述脱硫设备。在一些较为优选的实施方案中，步骤(1)中脱硫设备内的工作压力或步骤(2)中再生反应器内的工作压力为0～10MPa，优选为0～5MPa，尤其优选为0～3MPa亦即，含硫气体的脱硫净化过程和脱硫剂氧化再生过程的操作压力为0～10MPa，优选为0～5MPa，尤其优选为0～3MPa。在一些较为优选的实施方案中，所述富氧空气中的氧气含量为21～100v/v％。进一步的，所述富氧空气可以优选为压缩空气或者一定程度的纯氧气体。在本技术的前述实施方案中，通过采用富氧空气及氧化再生(尤其优选加压氧化再生)组合的方案，可以大幅提高络合铁脱硫剂的再生效率，并在脱硫-再生循环过程中显著减少对于络合铁脱硫剂进行增压-减压-增压的动力消耗，达成很好的节能效果，且工艺简化，同时还可较少设备数量及其占地面积，进而减少整个系统设备的体积，使之可以实现集成化撬装式的设计，利于在多种工作场所的应用。在一些较为优选的实施方案中，所述天然气的脱硫化氢-高效氧化再生集成化方法包括：对于高压脱硫情形时，步骤(2)中再生反应器内的工作压力可以比步骤(1)中脱硫设备内的工作压力略低。例如，步骤(2)中再生反应器内的工作压力比步骤(1)中脱硫设备内的工作压力低0～3MPa。进一步的，所述方法中，氧化再生过程操作压力可以根据脱硫过程的操作压力进行调整，通过对该两者的压力控制调节及能耗计算，可以有效控减少络合铁脱硫剂的循环加压泵和再生空气加压泵的综合能耗等。进一步的，所述再生反应器包括超重力反应器或鼓泡氧化槽。较为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含硫气体的脱硫化氢‑高效氧化再生集成化系统，其特征在于包括集成设置的脱硫设备及再生反应器；所述脱硫设备至少具有原料含硫气体进口、络合铁脱硫剂贫液进口，净化气体出口和络合铁脱硫剂富液出口，所述再生反应器至少具有络合铁脱硫剂富液进口、富氧空气进口，贫氧空气出口和络合铁脱硫剂贫液出口，所述脱硫设备的络合铁脱硫剂富液出口与所述再生反应器的络合铁脱硫剂富液入口直接连通，而所述脱硫设备的络合铁脱硫剂贫液入口与所述再生反应器的络合铁脱硫剂贫液出口连通。

【技术特征摘要】
1.一种含硫气体的脱硫化氢-高效氧化再生集成化系统，其特征在于包括集成设置的脱硫设备及再生反应器；所述脱硫设备至少具有原料含硫气体进口、络合铁脱硫剂贫液进口，净化气体出口和络合铁脱硫剂富液出口，所述再生反应器至少具有络合铁脱硫剂富液进口、富氧空气进口，贫氧空气出口和络合铁脱硫剂贫液出口，所述脱硫设备的络合铁脱硫剂富液出口与所述再生反应器的络合铁脱硫剂富液入口直接连通，而所述脱硫设备的络合铁脱硫剂贫液入口与所述再生反应器的络合铁脱硫剂贫液出口连通。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述再生反应器包括超重力反应器或鼓泡氧化槽。3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宏，高立东，
申请(专利权)人：北京化工大学苏州相城研究院，苏州海基环能科技有限公司，苏州迈沃环保工程有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32