一种天然气净化厂低硫高碳酸气硫回收工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于硫磺回收和烟气净化领域，具体涉及一种天然气净化厂低硫高碳酸气硫回收工艺及装置，装置包括反应器、硫冷凝器、硫分离器、尾气净化罐、尾气焚烧炉、烟囱、液硫输送泵、硫磺造粒机和半自动包装机等设备。通过这些设备，将酸气中                                                转化为单质硫，并冷凝为液硫后排至液硫池或液硫储罐；尾气经焚烧炉加热到650℃后，将尾气中转化为后通过烟囱排放；将液硫用泵输送至造粒机，经造粒、包装后运至硫磺仓库。通过本发明专利技术的硫磺回收工艺和设备，不仅可以使得排放烟气中SO2浓度较低，还可以获得高纯度的硫磺，实现了天然气净化厂低浓度酸气处理尾气达标排放，副产品为高纯度硫磺，易销售；同时该装置及工艺大大降低装置投资和运行费。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气净化厂低硫高碳酸气硫回收工艺及装置
本专利技术属于硫磺回收和烟气净化领域，具体涉及一种天然气净化厂低硫高碳酸气硫回收工艺及装置。
技术介绍
天然气净化厂酸气来自厂内天然气脱硫装置，脱硫装置选用醇胺法脱硫工艺。含H2S天然气经脱硫处理后，由胺液再生塔顶部出来，约100℃酸气经酸气空冷器冷至冷至40～45℃，再经酸气分离器，分离出酸性冷凝水后的酸气进入硫磺回收装置。酸气主要成分为H2S和CO2，并含少量携带的游离水和醇胺液。对于H2S含量低气藏的原料天然气经脱硫装置后，酸气中H2S浓度也比较低，国内典型的气田如长庆油田下古气藏，经净化后酸气中H2S浓度位于0.6～4.5%(V)之间，以30×108m3/d处理规模的天然气净化厂计，潜硫含量最大为15t/d，并且酸气中CO2含量均在88%以上，致使酸气气量较大，达到32×104m3/d以上。不同浓度的H2S酸气，采用不同的硫磺回收工艺，具体见表-1。表-1不同H2S浓度酸性气采用硫磺回收工艺表酸性气中H2S体积分数%55～10030～5515～3010～155～10<5推荐的工艺流程直流法预热酸气及空气的直流法，或非常规分流法分流法预热酸气及空气的分流法掺入燃料气的分流法或直接氧化法直接氧化法由表-1可知，由于靖边气田天然气净化厂酸气中H2S含量低于5%(mol)，应采用直接氧化法。目前适合天然气净化厂低含硫气质的酸气处理的直接氧化法有：络合铁液相氧化法、Clinsulf-DO法、SHELL-PAQUES生物脱硫法和制酸法。经过技术咨询和对比后，发现以下问题：(1)络合铁液相氧化脱硫法和Shell-Paques生物脱硫法总硫回收率可达99.9%以上，硫回收率高，但生产的硫磺品质差，难以销售，装置运行需要不断补充催化剂和各种药剂，整个装置运行成本高；(2)制酸法包括WSA法和SOP法，均能够满足尾气排放要求，但是目前国内硫酸市场需求处于饱和状态，存在销售难的问题。(3)Clinsulf-DO法硫收率小于90%，难以满足越来越严格的排放要求。天然气净化厂需要解决低浓度酸气硫回收率低、运行成本高和副产品销售的问题。国内催化剂厂家开发出选择性氧化硫回收催化剂和工艺，该催化剂在化肥厂和煤化工酸气处理有成功应用经验，副产品为硫磺，但是天然气净化厂无应用业绩。化肥厂和煤化工尾气中主要组成为NH3、CO、H2S、SO2、CO2等，成分复杂，同时利用碱性废水对尾气进行洗涤，尾气排放也达标，而天然气净化厂酸气具有气量大，气量变化范围大、H2S含量低，CO2含量高，潜硫含量低的特点，净化厂若建设洗涤装置，还需要解决废水排放的问题。因次需要对国产选择氧化硫回收工艺进行改进，以适应天然气净化厂酸气处理要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中天然气净化厂低浓度酸气硫回收率低、运行成本高的问题。为此，本专利技术提供了一种天然气净化厂低硫高碳酸气硫回收装置，包括反应单元、硫磺造粒单元和尾气焚烧排放单元，硫磺造粒单元和尾气焚烧排放单元均连接反应单元；所述的反应单元包括酸气分离器、酸气增压风机、空气鼓风机、管道混合器、原料气预热器、绝热反应器、硫冷凝器和硫分离器，所述的酸气分离器后面连接酸气增压风机，酸气增压风机和空气鼓风机的出气口汇合后接入管道混合器，管道混合器后接原料气预热器；所述的绝热反应器连接在原料气预热器后，硫冷凝器连接在绝热反应器后，硫分离器连接在硫冷凝器后；所述的硫磺造粒单元包括液硫池、硫磺造粒机和半自动包装机，所述的液硫池连接硫分离器的出液口，硫磺造粒机连接液硫池，半自动包装机连接硫磺造粒机；所述的尾气焚烧排放单元包括尾气冷却器、尾气净化罐、尾气焚烧炉和烟囱，所述的尾气冷却器连接硫分离器的出气口，尾气净化罐连接尾气冷却器，尾气净化罐后依次连接尾气焚烧炉和烟囱。所述的硫分离器内安装有冷凝装置，该冷凝装置由循环的锅炉给水管线和安装在锅炉给水管线中的低压蒸汽空冷器组成。所述的酸气分离器选用叶片式分离器，酸气增压风机选用罗茨式风机，空气鼓风机选用多级离心式风机，原料气预热器和硫冷凝器均选用管壳式换热器，硫分离器选用丝网配合叶片式的蒸汽夹套式分离器，尾气净化罐选用活性炭吸附式分离器，尾气焚烧炉选用负压燃烧炉，尾气烟囱选用无内衬外保温式烟囱，硫磺造粒机选用钢带造粒机。所述的反应单元还包括等温反应器和与等温反应器连接的中间气换热器，等温反应器和中间气换热器连接在原料气预热器和绝热反应器之间，并且中间气换热器与硫分离器连通。所述原料气预热器与等温反应器连接，由等温反应器提供热源。所述的等温反应器采用内插管换热形式，由循环的锅炉给水管线和安装在锅炉给水管线中的中压蒸汽空冷器组成。所述的硫分离器有两个，其中一个硫分离器的出气口连接尾气净化罐，另一个硫分离器的出气口连接至中间气换热器。所述的尾气焚烧炉连接有焚烧炉鼓风机，该焚烧炉鼓风机为离心式风机；所述的液硫池内设置有液硫脱气泵和液硫输送泵，所述的液硫输送泵选用液下泵，液硫池通过液硫输送泵连接至硫磺造粒机。一种天然气净化厂低硫高碳酸气硫回收工艺，包括如下步骤，步骤一，反应阶段：将酸气通入酸气分离器，除去酸气携带的游离水、醇胺液，然后经过酸气增压风机增压后与空气鼓风机鼓出的空气混合后，通入原料气预热器进行加热，加热至150℃以上；由原料气预热器加热的混合气体进入绝热反应器中发生氧化反应，反应过后进入硫冷凝器，冷却至125℃后，通入硫分离器将液态单质硫和尾气进行分离；步骤二，造粒阶段：硫分离器分离出的液态单质硫进入液硫池，首先经过液硫脱气泵喷射脱气，脱出液流中含有的H2S后，经过液硫输送泵外送至硫磺造粒机，硫磺造粒机利用钢带造粒将液硫冷却为半球形粒状固体硫磺；步骤三，尾气焚烧处理阶段：硫分离器分离的尾气进入尾气冷却器，将温度降至65℃，然后进入尾气净化罐吸附尾气中含有的不凝性硫单质，净化后的尾气进入尾气焚烧炉，同时通入可燃烧气体，借助于燃料气所产生的650℃高温将尾气中的H2S氧化成SO2，燃烧后的烟气与空气在工艺管道上进行混合后降温至350℃，进入烟囱排入大气。所述的步骤一中，酸气和空气的混合气体中，酸气中的H2S与空气中的O2的体积比为0.6～0.8，所述的酸气增压风机增压后的酸气和空气鼓风机鼓出的空气的压力均大于65kPa。所述的步骤一中，混合气体进入绝热反应器之前首先依次通过等温反应器进行氧化反应，在经过中间气换热器换热，然后再通入绝热反应器进行进一步氧化反应。本专利技术的有益效果：通过本专利技术的天然气净化厂低浓度酸气硫磺回收工艺和装置，不仅可以使得排放烟气中SO2浓度低于960mg/m3，还可以获得纯度为99.8%以上的一等品硫磺，实现了天然气净化厂低浓度酸气处理尾气达标排放，副产品为高纯度硫磺，易销售；同时该工艺和装置均选用的国产催化剂和国产设备，大大降低装置投资和运行费。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术的工艺流程示意图。附图标记说明：1、酸气分离器；2、酸气增压风机；3、空气鼓风机；4、原料气预热器；5、绝热反应器；6、硫冷凝器；7、硫分离器；8、液硫池；9、硫磺造粒机；10、半自动包装机；11、尾气净化罐；12、尾气焚烧炉；13、烟囱；14、低压蒸汽空冷器；15、等温反应器；16、中间气换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气净化厂低硫高碳酸气硫回收装置，包括反应单元、硫磺造粒单元和尾气焚烧排放单元，硫磺造粒单元和尾气焚烧排放单元均连接反应单元；所述的反应单元包括酸气分离器（1）、酸气增压风机（2）、空气鼓风机（3）、管道混合器（22）、原料气预热器（4）、绝热反应器（5）、硫冷凝器（6）和硫分离器（7），所述的酸气分离器（1）后面连接酸气增压风机（2），酸气增压风机（2）和空气鼓风机（3）的出气口汇合后接入管道混合器（22），管道混合器（22）后接原料气预热器（4）；所述的绝热反应器（5）连接在原料气预热器（4）后，硫冷凝器（6）连接在绝热反应器（5）后，硫分离器（7）连接在硫冷凝器（6）后；所述的硫磺造粒单元包括液硫池（8）、硫磺造粒机（9）和半自动包装机（10），所述的液硫池（8）连接硫分离器（7）的出液口，硫磺造粒机（9）连接液硫池（8），半自动包装机（10）连接硫磺造粒机（9）；所述的尾气焚烧排放单元包括尾气冷却器（23）、尾气净化罐（11）、尾气焚烧炉（12）和烟囱（13），所述的尾气冷却器（23）连接硫分离器（7）的出气口，尾气净化罐（11）连接尾气冷却器（23），尾气净化罐（11）后依次连接尾气焚烧炉（12）和烟囱（13）。...

【技术特征摘要】
2015.01.19 CN 20151002491121.一种天然气净化厂低硫高碳酸气硫回收方法，其特征在于：该方法包括如下步骤，步骤一，反应阶段：将酸气通入酸气分离器（1），除去酸气携带的游离水、醇胺液，然后经过酸气增压风机（2）增压后与空气鼓风机（3）鼓出的空气混合后，通入原料气预热器（4）进行加热，加热至150℃以上；由原料气预热器（4）加热的混合气体进入绝热反应器（5）中发生氧化反应，反应过后进入硫冷凝器（6），冷却至125℃后，通入硫分离器（7）将液态单质硫和尾气进行分离；所述的步骤一中，酸气和空气的混合气体中，酸气中的H2S与空气中的O2的体积比为0.6～0.8，所述的酸气增压风机（2）增压后的酸气和空气鼓风机（3）鼓出的空气的压力均大于65kPa；所述的步骤一中，混合气体进入绝热反应器（5）之前首先依次通过等温反应器（15）进行氧化反应，在经过中间气换热器（16）换热，然后再通入绝热反应器（5）进行进一步氧化反应；步骤二，造粒阶段：硫分离器（7）分离出的液态单质硫进入液硫池（8），首先经过液硫脱气泵（18）喷射脱气，脱出液流中含有的H2S后，经过液硫输送泵（19）外送至硫磺造粒机（9），硫磺造粒机（9）利用钢带造粒将液硫冷却为半球形粒状固体硫磺；步骤三，尾气焚烧排放阶段：硫分离器（7）分离的尾气进入尾气冷却器（23），将温度降至65℃，然后进入尾气净化罐（11），吸附尾气中含有的不凝性硫单质，净化后的尾气进入尾气焚烧炉（12），同时通入可燃烧气体，借助于燃料气所产生的650℃高温将尾气中的H2S氧化成SO2，燃烧后的烟气与空气在工艺管道上进行混合后降温至350℃，进入烟囱（13）排入大气；该方法采用的天然气净化厂低硫高碳酸气硫回收装置，包括反应单元、硫磺造粒单元和尾气焚烧排放单元，硫磺造粒单元和尾气焚烧排放单元均连接反应单元；所述的反应单元包括酸气分离器（1）、酸气增压风机（2）、空气鼓风机（3）、管道混合器（22）、原料气预热器（4）、绝热反应器（5）、硫冷凝器（6）和硫分离器（7），所述的酸气分离器（1）后面连接酸气增压风机（2），酸气增压风机（2）和空气鼓风机（3）的出气口汇合后接入管道混合器（22），管道混合器（22）后接原料气预热器（4）；所述的绝热反应器（5）连接在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王登海，刘子兵，李时宣，夏政，郑欣，张文超，赵玉君，乔光辉，杨充，李京子，葛涛，
申请(专利权)人：西安长庆科技工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61