一种天然气深度净化的方法与流程

本公开涉及天然气净化领域，具体地，涉及一种天然气深度净化的方法。

背景技术：

1、天然气是一种优质、高效、清洁的低碳能源。我国近期开发的酸性气田气质比较复杂，一般为含有h2s、co2及硫醇等多种杂质。根据《天然气》(gb17820-2018)规定，产品气中h2s含量应符合一类标准气要求在6mg/m3以下、co2含量应符合标准气要求为3mol％以下、总硫含量为20mg/m3以下。目前脱除h2s方法较为成熟，占主导地位的工艺技术是醇胺溶剂吸收法；硫醇型有机硫的酸性比h2s和co2弱得多，基本上不与醇胺发生化学反应，因而醇胺水溶液脱除硫醇的效果极差，一般采用物理溶剂或物理化学复配溶剂以物理吸收的途径来脱除。

2、采用物理溶剂或物理化学溶剂吸收的局限性包括：吸收速度慢，吸收能力低，需要较大的循环量并显著增加设备尺寸，装置投资及运行成本较高，原料气硫醇含量较高时必须降低装置处理量；其次，物理溶剂对烃类组分的溶解性较高，在脱除硫醇的同时会造成烃类损失；物理溶剂碱性较强，脱除硫醇的同时co2也全部脱除，降低了天然气产量，增加了后续硫磺回收装置的操作难度及投资。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种天然气深度净化的方法，目的是为了解决现有技术中使用物理溶剂或物理化学溶剂带来的经济性差、烃类损失较高、天然气产量较低以及下游操作难度较高的问题。

2、为了实现上述目的，本公开提供一种天然气深度净化的方法，该方法还包括：使天然气原料进入脱硫塔中进行第一脱硫处理，得到第一脱硫天然气和第一富胺液；使所述第一脱硫天然气和氢气混合后进行加氢反应，得到加氢天然气；使所述加氢天然气进入所述脱硫塔中与醇胺脱硫剂接触进行第二脱硫处理，得到第二脱硫天然气和第二富胺液；使所述第二脱硫天然气进入脱水罐进行脱水处理，得到天然气产品；使所述第二富胺液作为脱硫剂返回所述脱硫塔进行所述第一脱硫处理；使所述第一富胺液进行富胺液再生处理，得到再生脱硫溶剂；使所述再生脱硫溶剂返回所述脱硫塔进行所述第二脱硫处理；所述醇胺脱硫剂选自醇胺水溶液中的一种或者几种。

3、可选地，所述醇胺脱硫剂选自二乙醇胺水溶液、甲基二乙醇胺水溶液和单乙醇胺水溶液中的一种或几种，优选为甲基二乙醇胺水溶液；所述醇胺脱硫剂的浓度为20～60重量％；所述天然气原料中的h2s含量为0.1～20mol％，有机硫含量为20～1000mg/nm3，co2含量为0.1～20mol％。

4、可选地，该方法还包括，使制氢原料在制氢模块中进行制氢反应，得到所述氢气；使所述氢气压缩后进入所述加氢反应器；所述制氢原料选自水、天然气、甲醇、石脑油和重质油中的一种或几种；所述氢气的纯度为90重量％以上，压力为1～20mpag。

5、可选地，该方法还包括，在进行所述加氢反应前，使所述第一脱硫天然气与所述氢气的混合气进入换热器与所述加氢天然气换热，使换热后的所述混合气经预热器加热。

6、可选地，所述加氢反应在固定床反应器和/或流化床反应器中进行；所述加氢反应的条件包括：反应温度为120～300℃，反应压力为1～10mpag，反应时间为0.01～0.08h，所述第一脱硫天然气与所述氢气的体积比(2000～60)：1；所述第一脱硫天然气中的h2s含量为0.05～5mol％，有机硫含量为20～900mg/nm3，co2含量为0.05～15mol％；所述加氢天然气中的有机硫含量为3～6mg/nm3，氢气含量为0.05～1.5mol％。

7、可选地，该方法还包括，使预热后的所述混合气与加氢催化剂接触进行所述加氢反应；所述加氢催化剂包括载体和活性金属元素；所述载体为非金属物质，优选为氧化铝、氧化硅和活性炭中的一种或几种；所述活性金属元素选自高活性金属，优选为钴、钼、钨和镍中的一种或几种。

8、可选地，所述脱硫塔包括第一脱硫段和第二脱硫段，所述第二脱硫段设置在所述第一脱硫段的上方；所述第一脱硫处理在所述第一脱硫段中进行，所述第二脱硫处理在所述第二脱硫段中进行。

9、可选地，所述第一脱硫处理的条件包括：温度为30～50℃，压力为1～10mpag，理论塔板数为12～40块，所述脱硫剂与所述天然气原料的标准体积比为1：(100～500)；所述第二脱硫处理的条件包括：温度为30～50℃，压力为0.5～10mpag，理论塔板数为12～40块，所述醇胺脱硫剂与所述加氢天然气的标准体积比为1：(100～500)。

10、可选地，该方法还包括：在所述第一脱硫处理之前，将所述天然气原料进行过滤分离。

11、可选地，所述天然气产品中总硫含量在10mg/nm3以下，h2s的含量在4mg/nm3以下，有机硫的含量在5mg/nm3以下，co2的含量为1～3mol％。

12、通过上述技术方案，本方法采用经济性更好的醇胺水溶液，并使第二脱硫处理后得到的醇胺水溶液作为第一脱硫处理的脱硫剂，能够降低脱硫剂循环量，减小溶剂系统，进而减少运行成本；同时，相较于传统技术中的使用的物理或者物理化学复合脱硫剂，醇胺溶液能够减少天然气中烃类和co2的损失，进而能够增加天然气的产量；另外，采用本公开的方法得到的天然气产品中总硫含量可低于10mg/nm3，符合国家标准。

13、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种天然气深度净化的方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述醇胺脱硫剂选自二乙醇胺水溶液、甲基二乙醇胺水溶液和单乙醇胺水溶液中的一种或几种，优选为甲基二乙醇胺水溶液；所述醇胺脱硫剂的浓度为20～60重量％；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括，使制氢原料在制氢模块中进行制氢反应，得到所述氢气；使所述氢气压缩后进入所述加氢反应器；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括，在进行所述加氢反应前，使所述第一脱硫天然气与所述氢气的混合气进入换热器与所述加氢天然气换热，使换热后的所述混合气经预热器加热。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加氢反应在固定床反应器和/或流化床反应器中进行；

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括，使预热后的所述混合气与加氢催化剂接触进行所述加氢反应；

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱硫塔包括第一脱硫段和第二脱硫段，所述第二脱硫段设置在所述第一脱硫段的上方；

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一脱硫处理的条件包括：温度为30～50℃，压力为1～10mpag，理论塔板数为12～40块，所述脱硫剂与所述天然气原料的标准体积比为1：(100～500)；

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在所述第一脱硫处理之前，将所述天然气原料进行过滤分离。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天然气产品中总硫含量在10mg/nm3以下，h2s的含量在4mg/nm3以下，有机硫的含量在5mg/nm3以下，co2的含量为1～3mol％。

技术总结本公开涉及一种天然气深度净化的方法，该方法包括：使天然气原料进入脱硫塔中进行第一脱硫处理，得到第一脱硫天然气和第一富胺液；使所述第一脱硫天然气和氢气混合后进行加氢反应，得到加氢天然气；使所述加氢天然气进入所述脱硫塔中与醇胺脱硫剂接触进行第二脱硫处理，得到第二脱硫天然气和第二富胺液；使所述第二脱硫天然气进入脱水罐进行脱水处理，得到天然气产品；所述醇胺脱硫剂选自醇胺水溶液中的一种或者几种。采用本公开的方法，能够通过普通的脱硫溶剂深度脱除天然气中的硫杂质，并且，能够减少烃和CO<subgt;2</subgt;损失，增加天然气产品产量。技术研发人员：李浩,李健,邱云霞,李剑辉,黄孟旗,范超,汪宇莹,朱学军受保护的技术使用者：中国石化工程建设有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/22