一种天然气脱硫脱碳装置和方法及应用与流程

本发明属于天然气净化，具体涉及一种天然气脱硫脱碳装置和方法及应用。

背景技术：

1、国内外天然气小规模处理量(50万方/天以下)中低含硫(潜流量s<50t尤其是s<10t/d)脱硫工艺选择的经验见图4。

2、(1)潜硫量较小(s<0.1t/d),以干法脱硫工艺为主，近几年还有三嗪溶液脱硫；

3、(2)潜硫量较大(s≥5t/d)，使用醇胺法脱硫+硫磺回收工艺；

4、(3)介于上述两者之间的中等潜硫量(0.1～5t/d)，则采用液相氧化还原工艺，例如络合铁、生物脱硫直接脱硫工艺等，近来，脱硫技术通过提高络合铁的铁离子浓度等措施，提高络合铁脱硫工艺的经济性，从而提高潜硫含量适应性，例如国内的dds生物脱硫等。但是该类工艺脱除天然气中co2采用的是koh或是naoh，为不可逆反应，脱除成本较高。

5、公开号为cn217092863u，公开日为2022年8月2日的中国专利文献公开了一种氨法脱碳塔及脱硫脱碳装置。所公开的脱碳塔体内由底部至顶部依次设有吸收区、第一塔盘、水洗区、第二塔盘和喷淋除雾区，所述塔体顶部设有第一烟气出口；所述吸收区设有第一烟气进口、第一氨水进口和脱碳吸收液排出口，所述吸收区还设有第一脱碳吸收液喷淋装置，所述第一碳吸收液喷淋装置位于第一烟气进口上方；所述水洗区设有水洗喷淋装置；所述喷淋除雾区设有第三级喷淋装置。所公开的脱硫脱碳装置脱硫塔为氨法脱碳塔，所述脱硫塔底部设有第二烟气进口和第二氨水进口，顶部设有第二烟气出口，所述第二烟气出口与所述第一烟气进口连接。该文献脱碳塔采用水洗、脱硫烟气冷凝液酸洗回收烟气中的游离氨，降低了氨逃逸。但是该文献不能满足对不同处理气量、不同h2s和co2含量的原料气及不同天然气产品的脱硫脱碳要求的问题。

6、因此需要依据不同脱硫工艺的原理和工艺适应性进行优化组合，确定合适的井口小气量高含硫深度脱硫脱碳工艺，同时为满足高含硫天然气或是酸气的特性，对工艺或是设备进行重新研发。

技术实现思路

1、本发明提供的天然气脱硫脱碳装置和方法及应用目的是克服现有技术不能满足对不同处理气量、不同h2s和co2含量的原料气及不同天然气产品的脱硫脱碳要求的问题。

2、为此，本发明提供了一种天然气脱硫脱碳装置，包括脱硫脱碳装置和脱硫装置，所述脱硫脱碳装置包括第一换热器、脱硫塔、净化气分离器、压力控制装置、再生塔、贫富液热换器、第一空冷器、富液闪蒸罐、酸气分流器和第二空冷器；第一换热器的出口连接脱硫塔的入口，脱硫塔的出气口通过第一换热器连接净化气分离器的入口，净化气分离器的液体出口连接富液闪蒸罐的入口；脱硫塔的富液出口通过压力控制装置连接再生塔的入口；再生塔贫液出口依次经贫富液热换器、第一空冷器、压力控制装置连接脱硫塔的循环入口；再生塔的酸气出口通过第二空冷器连接酸气分流器的入口，酸气分流器的气体出口连接脱硫装置，酸气分流器的液体出口连接再生塔的回流口；富液闪蒸罐的液体出口连接贫富液热换器的入口；所述脱硫塔为mdea吸收塔。

3、优选的，所述脱硫脱碳装置还包括原料气过滤分离器和过滤装置，原料气过滤分离器的出口连接第一换热器的原料气入口，富液闪蒸罐的液体出口通过过滤装置连接贫富液热换器的入口。

4、优选的，所述压力控制装置包括mdea能量回收泵和mdea循环泵，脱硫塔的富液出口通过mdea能量回收泵连接再生塔，第一空冷器依次通过mdea循环泵和mdea能量回收泵连接脱硫塔。

5、优选的，所述脱硫装置包括吸收单元、硫泡沫槽、板框过滤机、催化剂配制罐和碱液配制罐，酸气分流器的气体出口连接吸收单元的入口，吸收单元的硫泡沫出口、硫泡沫槽和板框过滤机的入口依次连接，板框过滤机的滤液出口分别连接催化剂配制罐的入口和碱液配制罐的入口，催化剂配制罐的出口和碱液配制罐的出口均连接吸收单元的入口。

6、优选的，所述吸收单元包括多级吸收装置，多级吸收装置串联连接，每个吸收装置包括循环泵、贫液槽、吸射器和吸收氧化罐；酸气分流器的气体出口连接多级吸收装置中的第一级吸收装置中的吸射器入口；每级吸收装置的贫液槽通过循环泵连接吸射器的入口，吸射器的出口连接吸收氧化罐的酸气入口，吸收氧化罐的脱硫液出口连接贫液槽的入口，吸收氧化罐开设有空气入口；上一级吸收装置的吸收氧化罐的气体出口连接下一级吸收装置的吸射器入口；每级吸收装置的吸收氧化罐的硫泡沫出口均连接硫泡沫槽，多级吸收装置的最后一级的吸收氧化罐的气体出口为尾气排放口。

7、优选的，所述脱硫装置还包括碱液加注泵和催化剂加注泵，碱液配制罐的通过碱液加注泵分别连接多级吸收装置的贫液槽入口，催化剂配制罐通过催化剂加注泵分别连接多级吸收装置的贫液槽入口。

8、优选的，所述吸收氧化罐内装有铁离子/生物菌催化剂。

9、优选的，所述脱硫塔内设置连接有2～3层塔盘，2～3层塔盘上开设有贫胺液入口。

10、一种基于任意一项所述的天然气脱硫脱碳装置用于井口小规模高含硫天然气的脱硫脱碳的应用。

11、一种基于任意一项所述的天然气脱硫脱碳装置的脱硫脱碳方法，包括如下步骤：原料天然气进入第一换热器内进行换热，换热后的天然气进入脱硫塔下部内，在脱硫塔内，天然气进行全部h2s和部分co2被胺液的吸收脱除，脱除后的气体经第一换热器换热后进入净化气分离器内进行气液分离，分离后的气体为净化气，分离后的液体进入富液闪蒸罐闪蒸；富胺液自脱硫塔塔底流出后经压力控制装置调压，调压后的富胺液进入再生塔再生，再生后的贫液从再生塔塔底排出，然后经贫富液热换器换热后，再经压力控制装置控压后进入脱硫塔循环使用；再生塔内再生后的再生气经第二空冷器冷却后，然后经酸气分流器进行气液分离，酸气分流器分离后的气体进入多级吸收装置内进行再生反应，再生反应后的尾气放空，再生反应后的硫泡沫进入硫泡沫槽内汇集，抽取硫泡沫槽的硫泡沫至板框过滤机过滤，过滤后的固体为硫膏副，过滤后的液体分别进入碱液配制罐和催化剂配制罐内，在碱液配制罐内配制成碱液后送入多级吸收装置内回收利用，在催化剂配制罐内配制成催化剂后送入多级吸收装置内回收利用；酸气分流器分离后的液体进入再生塔下部内循环使用；再生塔内的富液经富液闪蒸罐闪蒸和闪蒸气的气液分离，闪蒸后的气体放空，闪蒸后的液体进入贫富液热换器内进行换热。

12、本发明的有益效果：

13、1、本发明提供的这种天然气脱硫脱碳装置和方法及应用，原料天然气进入第一换热器内进行换热，换热后的天然气进入脱硫塔下部内，在脱硫塔内，天然气进行全部h2s和部分co2被胺液的吸收脱除，脱除后的气体经第一换热器换热后进入净化气分离器内进行气液分离，分离后的气体为净化气，分离后的液体进入富液闪蒸罐闪蒸；富胺液自脱硫塔塔底流出后经压力控制装置调压，调压后的富胺液进入再生塔再生，再生后的贫液从再生塔塔底排出，然后经贫富液热换器换热后，再经压力控制装置控压后进入脱硫塔循环使用；再生塔内再生后的再生气经第二空冷器冷却后，然后经酸气分流器进行气液分离，酸气分流器分离后的气体进入脱硫装置内经硫回收部分形成合格尾气直接排放；酸气分流器分离后的液体进入再生塔下部内循环使用；再生塔内的富液经富液闪蒸罐闪蒸和闪蒸气的气液分离，闪蒸后的气体放空，闪蒸后的液体进入贫富液热换器内进行换热；脱硫塔为mdea吸收塔，脱硫装置内装有铁离子/生物菌催化剂，即采用“活化mdea法深度脱硫脱碳+铁离子/生物菌混合溶液法硫回收”的组合式井口小型化高含硫天然气脱硫脱碳工艺，对传统的工艺流程、条件和装置进行组合和优化，能够满足不同处理气量、不同h2s和co2含量的原料气及不同天然气产品的脱硫脱碳要求，还保证尾气排放的环保要求；不仅增加了天然气井口高含硫天然气脱硫脱碳的适用性，同时在天然气净化领域其工程投资及运行费用相对于常用的络合铁直接脱硫技术和“醇胺法+超级克劳斯硫回收+scot尾气处理”组合工艺也较低。

14、2、本发明提供的这种天然气脱硫脱碳装置和方法及应用，每级吸收装置的贫液槽通过循环泵连接吸射器的入口，采用溶液循环泵引射酸气，解决了酸气压力过低时无法进入吸收氧化罐的问题。

15、3、本发明提供的这种天然气脱硫脱碳装置和方法及应用，吸收单元包括多级吸收装置，可以依据不同的酸气中h2s浓度，设置不同的级数，增加了天然气井口高含硫天然气脱硫脱碳的适用性。

16、4、本发明提供的这种天然气脱硫脱碳装置和方法及应用，活化mdea溶液循环采用mdea能量回收泵，降低能耗。