高含硫页岩气脱除硫化氢的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及高含硫页岩气脱除硫化氢的方法和装置，提供了一种高含硫页岩气脱除硫化氢的方法，该方法包括以下步骤：（1）对高含硫页岩气实施过滤分离，以脱除其中夹带的固体颗粒和液滴；（2）对过滤后的高含硫页岩气依次实施一级胺法脱硫和二级胺法脱硫，其中，在胺法脱硫过程中利用微旋流提供的旋转流场实现脱硫过程强化和胺液脱除的耦合操作，获得不含胺液液滴的脱硫页岩气产品；以及（3）对胺法脱硫过程中获得的富胺液实施闪蒸脱轻烃，之后进行胺液再生，以使得胺液循环使用。还提供了一种高含硫页岩气脱除硫化氢的装置。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及高含硫页岩气脱除硫化氢的方法和装置，提供了一种高含硫页岩气脱除硫化氢的方法，该方法包括以下步骤：（1）对高含硫页岩气实施过滤分离，以脱除其中夹带的固体颗粒和液滴；（2）对过滤后的高含硫页岩气依次实施一级胺法脱硫和二级胺法脱硫，其中，在胺法脱硫过程中利用微旋流提供的旋转流场实现脱硫过程强化和胺液脱除的耦合操作，获得不含胺液液滴的脱硫页岩气产品；以及（3）对胺法脱硫过程中获得的富胺液实施闪蒸脱轻烃，之后进行胺液再生，以使得胺液循环使用。还提供了一种高含硫页岩气脱除硫化氢的装置。【专利说明】高含硫页岩气脱除硫化氢的方法和装置
本专利技术属于化工环保领域，涉及一种高含硫页岩气脱除硫化氢的方法与装置。
技术介绍
页岩气以甲烷为主，是一种清洁能源，作为非常规天然气，已经引起各国广泛关注。随着水平井与压裂技术水平的不断进步，页岩气勘探开发正在形成热潮。同时随着美国的大规模开发，页岩气已经成为世界能源领域关注的热点。而我国页岩气可采储量达25.08亿立方米，位居世界第一，从中长期来看，页岩气将为中国提供充足的能源。据美国自然资源保护委员会对中国页岩气领域的调查，我国的页岩构造含有达到有害浓度水平(1%或更多)的硫化氢。硫化氢是一种可燃的毒性气体。四川盆地的威远页岩气区块所含硫化氢浓度在0.8%到1.4%之间，而川东北区块所含硫化氢浓度高达15%。因此，页岩气预处理中硫化氢的脱除十分重要。然而，一般页岩气的硫化氢含量在数百mg/Nm3，净化方法通常采用MDEA(甲基二乙醇胺)溶液在吸收塔内的水力学性能进行吸收，在吸收塔内，除了压降和液泛计算外，在气体处理工艺中，气体处理工程师通常并不特别注意塔的实际水力学流动。然而塔板表面的气液混合物的组成却对塔板选择性有显著的影响。因此，页岩气加工新途径中探索了一种新的策略，通过对装置塔板进行特殊的设计来处理页岩气，并了解泡沫流动与喷射流动状态的塔板不同的径向质量传递性质。巴奈特页岩气处理采用单溢流浮阀塔板，并使用平衡状态模型和假设的塔板效率，利用脱硫促进剂强化吸收剂MDEA溶剂吸收后，实现了 73%的设计产能。根据模型模拟研究确定可将页岩气硫化氢含量降低到4ppmv。然而这种方法因装置内件限制无法继续提高产能，因此需要对吸收塔进行改造，或建造一个更高的新吸收塔，由此将造成投资更加，资源利用增大。然而这种方法是针对页岩气含硫量为几十PPm而言的，这对于中国高硫化氢含量的页岩气不合适，因此需要更新净化方法。对于目前中国的高含硫化氢的天然气脱硫方法，中国专利申请CN101082007A公开了一种燃料气体流中除去气态有机硫化合物的方法，该方法主要利用气体流与吸附剂接触，实行气固分离方法进行脱硫处理，所利用的吸附剂为来自纤维棒石类的粘土矿物。该专利申请主要考虑了天然气中包含的有机硫的处理，而对于无机硫硫化氢及二氧化硫等并没有充分考虑，且采用固体吸附剂将增大再生操作的困难程度。 中国专利申请CN102477331A公开了一种高含硫天然气脱硫系统，该系统主要包括原料天然气储存装置，换热器，脱硫装置，净化过滤装置及回收装置等。该系统对原料天然气进行了有效的脱硫，且整个设备投资低、流程简单、脱硫剂流失量小。然而该专利申请的脱硫精度较低，所采用的脱硫剂为普通碱液脱硫效果相对一般。中国专利申请CN101831333A公开了一种用于油气田开发中对高含硫化氢天然气及油井伴生气脱硫的油气田天然气脱硫方法，主要利用多个串联脱硫塔强化传质作用进行脱硫处理，该专利申请通过分级串联处理方式，减低了塔的高度，提高了传质效率。然而单纯使用脱硫吸收塔进行脱硫处理设备体积庞大，脱硫剂消耗大，脱硫精度低。中国专利申请CN102977964A公开了一种天然气脱除有机及无机硫过程中脱硫溶剂降耗方法与装置，通过在第一次吸收硫化氢与有机硫水解过程之间增加气-液微旋流分离，以脱除原料天然气中夹带的富胺液，同时在有机硫水解之后硫化氢吸收塔顶内部采用气-液微旋流分离，脱除胺液，达到了天然气脱硫过程中降耗的目的。中国专利申请CN103031171A公开了天然气胺法脱硫过程中溶剂发泡防止方法与装置，该申请首先利用旋流分离气体中夹带的固体微粒杂质和C4及以上的重质烃，净化天然气，进而在离开吸收塔前采用气-液微旋流分离技术将天然气中夹带的溶剂回收。这些专利申请充分考虑了气-液微旋流分离对于胺液回收或者对气体的净化，但是整体工艺并不能满足由于高含硫页岩气的高硫特性对于操作弹性和脱硫精度的新要求。以上专利文献仅涉及低含硫页岩气处理及天然气处理的方法与装置，关于我国部分气田高含硫页岩气处理尚无专利文献涉及，且目前国内有关页岩气的专利申请也仅限于开发增产方面，而对于页岩气处理应用方面还未有涉及。因此，研究开发一种高含硫页岩气脱除硫化氢的方法和装置具有极高的经济社会价值。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新颖 的高含硫页岩气脱除硫化氢的方法和装置，采用两级胺液吸收与两级微旋流分离组合的方法，通过吸收塔操作，充分吸收硫化氢气体，同时在吸收塔塔顶部分设置旋流器部分，使得气体进一步脱硫处理，同时旋流分离气体夹带的胺液雾滴，使得处理过的页岩气达到产品规格的要求，实现绿色低碳生产，从而解决了现有技术中存在的问题。一方面，本专利技术提供了一种高含硫页岩气脱除硫化氢的方法，该方法包括以下步骤:(I)对高含硫页岩气实施过滤分离，以脱除其中夹带的固体颗粒和液滴；(2)对过滤后的高含硫页岩气依次实施一级胺法脱硫和二级胺法脱硫，其中，在胺法脱硫过程中利用微旋流提供的旋转流场实现脱硫过程强化和胺液脱除的耦合操作，获得不含胺液液滴的脱硫页岩气产品；以及(3)对胺法脱硫过程中获得的富胺液实施闪蒸脱轻烃，之后进行胺液再生，以使得胺液循环使用。在一个优选的实施方式中，所述高含硫页岩气含有的硫化氢浓度大于5000mg/Nm3，操作温度为30-70°C。在另一个优选的实施方式中，所述胺法脱硫过程采用的吸收剂为浓度20-50重量％的MDEA溶液，通过胺液吸收塔内的塔板或填料提供反应场所实现MDEA溶液与气体的传质。在另一个优选的实施方式中，所述一级胺法脱硫和二级胺法脱硫为串联操作，所述二级胺法脱硫所得的富胺液用于所述一级胺法脱硫的粗吸收，实现胺液按贫富等级分级使用。另一方面，本专利技术提供了一种高含硫页岩气脱除硫化氢的装置，该装置包括:进料过滤分离器，用于对高含硫页岩气实施过滤分离，以脱除其中夹带的固体颗粒和液滴； 与进料过滤分离器的出口连接的一级胺液吸收塔，用于对过滤后的高含硫页岩气实施一级胺法脱硫；与一级胺液吸收塔的气相出口连接的二级胺液吸收塔，用于实施二级胺法脱硫；与二级胺液吸收塔的富胺液出口连接的中间胺液泵，用于将二级胺液吸收塔的富胺液泵送至一级胺液吸收塔分级使用；与一级胺液吸收塔的富胺液出口连接的富胺液闪蒸罐，用于对胺法脱硫过程中获得的富胺液实施闪蒸脱轻烃；与富胺液闪蒸罐的液相出口连接的中间胺液泵，用于将富胺液抽至胺液再生塔进行胺液再生，所得的贫胺液则送至二级胺液吸收塔循环利用，高浓度酸性气送至硫磺回收单元回收；其中，所述一级胺液吸收塔和二级胺液吸收塔顶部设置微旋流器组，用于在胺法脱硫过程中利用微旋流提供的旋转流场实现脱硫过程强化和胺液脱除的耦合操作，获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高含硫页岩气脱除硫化氢的方法，该方法包括以下步骤：（1）对高含硫页岩气实施过滤分离，以脱除其中夹带的固体颗粒和液滴；（2）对过滤后的高含硫页岩气依次实施一级胺法脱硫和二级胺法脱硫，其中，在胺法脱硫过程中利用微旋流提供的旋转流场实现脱硫过程强化和胺液脱除的耦合操作，获得不含胺液液滴的脱硫页岩气产品；以及（3）对胺法脱硫过程中获得的富胺液实施闪蒸脱轻烃，之后进行胺液再生，以使得胺液循环使用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白兆圆，汪华林，隋志军，张艳红，李剑平，钱鹏，
申请(专利权)人：上海华畅环保设备发展有限公司，
类型：发明
国别省市：