川中干法脫硫

1、中國石油中國石油磨溪嘉二氣藏天然氣干法脫硫磨溪嘉二氣藏天然氣干法脫硫西南油氣田分公司川中油氣礦西南油氣田分公司川中油氣礦二二OOOO八年十二月八年十二月吳云波吳云波1234干法脫硫概述干法脫硫概述裝置開工及運(yùn)行裝置開工及運(yùn)行硫化氫含量分析硫化氫含量分析5硫容及周期計(jì)算硫容及周期計(jì)算技術(shù)要求及注意事項(xiàng)技術(shù)要求及注意事項(xiàng) 1 1）天然氣脫硫工藝簡介）天然氣脫硫工藝簡介 在天然氣凈化生產(chǎn)上常用的脫硫方法在天然氣凈化生產(chǎn)上常用的脫硫方法有濕法和干法兩大類方法有濕法和干法兩大類方法。其中濕法脫硫。其中濕法脫硫可分為化學(xué)可分為化學(xué)/ /物理溶劑吸收法和直接氧化還原法。物理溶劑吸收法和直接氧化還原法。干法脫

2、硫可分為吸收干法脫硫可分為吸收/ /吸附法，吸附法，吸收法主要有固體氧化鐵法，吸附法主要有分子篩法。吸收法主要有固體氧化鐵法，吸附法主要有分子篩法。 通過計(jì)算和確定天然氣中潛硫量（通過計(jì)算和確定天然氣中潛硫量（H H2 2S S：t/dt/d），可大致選擇相應(yīng)的脫硫工藝），可大致選擇相應(yīng)的脫硫工藝路線。一般地說，路線。一般地說，潛硫量在潛硫量在10 t/d10 t/d以上時，選擇化學(xué)以上時，選擇化學(xué)/ /物理溶劑吸收法脫除物理溶劑吸收法脫除HH2 2S S，再輔以再輔以ClausClaus回收工藝，將高濃度回收工藝，將高濃度H H2 2S S氣體轉(zhuǎn)化為工業(yè)硫磺，氣體轉(zhuǎn)化為工業(yè)硫磺，該方法為目前

3、世界上該方法為目前世界上最常用的工藝，四川大規(guī)模脫硫均用此方法。當(dāng)潛硫量在最常用的工藝，四川大規(guī)模脫硫均用此方法。當(dāng)潛硫量在0.2 t/d10 t/d0.2 t/d10 t/d之間時，之間時，常選擇液相直接氧化還原工藝，如蒽醌法（常選擇液相直接氧化還原工藝，如蒽醌法（ADAADA法）、法）、PDSPDS法、法、LocatLocat法等，赤天法等，赤天化、鴻化廠、包化、鴻化廠、包3535井及隆昌凈化廠均用此工藝。井及隆昌凈化廠均用此工藝。 當(dāng)潛硫量當(dāng)潛硫量0.2t/d0.2t/d（即天然氣中（即天然氣中H2SH2S濃度低或天然氣處理量很低）時，常選用濃度低或天然氣處理量很低）時，常選用干法脫硫工

4、藝。對于氣礦分散井（站）來說，干法脫硫工藝。對于氣礦分散井（站）來說，H H2 2S S在在405000mg/m405000mg/m3 3之間，之間，Q=0.510Q=0.51010104 4mm3 3/d/d，潛硫量均，潛硫量均0.2 t/d 0.2 t/d ，選用干法脫硫工藝是合宜的。，選用干法脫硫工藝是合宜的。一、干法脫硫概述一、干法脫硫概述 1 1、工藝原理及流程介紹、工藝原理及流程介紹 固體吸附法是利用天然氣中不同組分在吸附劑表面吸附性固體吸附法是利用天然氣中不同組分在吸附劑表面吸附性能的差異，可選擇性地除去酸性組分的一類方法，常用的固體能的差異，可選擇性地除去酸性組分的一類方法，常

5、用的固體吸附劑主要有活性炭、分子篩等。吸附劑主要有活性炭、分子篩等。分子篩因其具有孔徑均勻的分子篩因其具有孔徑均勻的微孔孔道、允許直徑較小的分子進(jìn)入孔內(nèi)而得名，它是一類強(qiáng)微孔孔道、允許直徑較小的分子進(jìn)入孔內(nèi)而得名，它是一類強(qiáng)極性吸附劑，對極性、不飽和化合物以及易極化分子有很高的極性吸附劑，對極性、不飽和化合物以及易極化分子有很高的親和力。親和力。分子篩對天然氣中各組份吸附順序：分子篩對天然氣中各組份吸附順序：HH2 2OO、硫醚、硫、硫醚、硫醇、醇、H H2 2S S、COSCOS、CSCS2 2、COCO2 2、N N2 2、CHCH4 4。 固體吸收法其實(shí)利用就是氧化鐵與天然氣中的固體吸收

6、法其實(shí)利用就是氧化鐵與天然氣中的HH2 2S S發(fā)生化發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到出去學(xué)反應(yīng)，達(dá)到出去H H2 2S S的目的。的目的。一、干法脫硫概述一、干法脫硫概述 1 1、工藝流程及原理介紹、工藝流程及原理介紹 2 2）干法脫硫裝置對于低含硫天然氣脫硫較為方便、經(jīng)濟(jì)。一般安裝于單井站或集氣站。）干法脫硫裝置對于低含硫天然氣脫硫較為方便、經(jīng)濟(jì)。一般安裝于單井站或集氣站。脫硫后天然氣少部分滿足單井生產(chǎn)生活用氣，其余全部經(jīng)入輸氣干線匯集于嘉二脫水站集中脫硫后天然氣少部分滿足單井生產(chǎn)生活用氣，其余全部經(jīng)入輸氣干線匯集于嘉二脫水站集中脫水。脫水。一、干法脫硫概述一、干法脫硫概述 典型的干法脫硫裝置由典型的干

7、法脫硫裝置由飽和塔、兩臺脫硫塔（飽和塔、兩臺脫硫塔（A A、B B）和）和1 1臺凈化氣分離器及配臺凈化氣分離器及配套工藝管道、閥門、儀表等構(gòu)成。套工藝管道、閥門、儀表等構(gòu)成。塔內(nèi)裝填脫硫劑，其活性成分與天然氣中塔內(nèi)裝填脫硫劑，其活性成分與天然氣中HH2 2S S接接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而除去氣體中的觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而除去氣體中的H H2 2S S。脫硫劑的活性成分為脫硫劑的活性成分為FeFe2 2OO3 3，并添加并添加有多種助催化劑。有多種助催化劑。在常溫下，脫硫劑中的，氧化鐵與在常溫下，脫硫劑中的，氧化鐵與H2SH2S發(fā)生如下吸收反應(yīng)：發(fā)生如下吸收反應(yīng)： F eF e2 2OO3 3

8、+ H+ H2 2O + 3 HO + 3 H2 2S F eS F e2 2S S3 3 H H2 2O + 3 HO + 3 H2 2OO 原料氣原料氣水含量是影響反應(yīng)速度的一個重要參數(shù)，水含量低的氣體，其脫硫反應(yīng)水含量是影響反應(yīng)速度的一個重要參數(shù)，水含量低的氣體，其脫硫反應(yīng)速度也低，因此要求進(jìn)料氣水含量達(dá)到飽和或接近飽和。速度也低，因此要求進(jìn)料氣水含量達(dá)到飽和或接近飽和。該法工藝流程簡單，經(jīng)該法工藝流程簡單，經(jīng)單井分離后的原料氣進(jìn)水飽和塔達(dá)到水飽和后進(jìn)入固體脫硫塔，脫硫塔的空塔線單井分離后的原料氣進(jìn)水飽和塔達(dá)到水飽和后進(jìn)入固體脫硫塔，脫硫塔的空塔線速一般為速一般為0.10.10.3m/s

9、0.3m/s，脫硫后的天然氣經(jīng)過濾器除去攜帶的脫硫劑粉塵后出裝，脫硫后的天然氣經(jīng)過濾器除去攜帶的脫硫劑粉塵后出裝置。如原料氣水含量已達(dá)到飽和或已接近飽和，則不必設(shè)水飽和塔；如果原料氣置。如原料氣水含量已達(dá)到飽和或已接近飽和，則不必設(shè)水飽和塔；如果原料氣攜帶水含量過高，則可考慮在脫硫塔前端設(shè)置原料氣分離器。攜帶水含量過高，則可考慮在脫硫塔前端設(shè)置原料氣分離器。一、干法脫硫概述一、干法脫硫概述 3 3) )干法脫硫原理干法脫硫原理 經(jīng)過經(jīng)過3-53-5次的再生后，脫硫劑化學(xué)活性大大降低，幾近失效（失效的標(biāo)志為再生次的再生后，脫硫劑化學(xué)活性大大降低，幾近失效（失效的標(biāo)志為再生時塔內(nèi)高溫持續(xù)時間顯著縮

10、短），需更換新脫硫劑。時塔內(nèi)高溫持續(xù)時間顯著縮短），需更換新脫硫劑。 當(dāng)脫硫劑（再生型）完全反應(yīng)（飽和）后，不再具有脫硫能力，需通入空氣再當(dāng)脫硫劑（再生型）完全反應(yīng)（飽和）后，不再具有脫硫能力，需通入空氣再生重復(fù)使用。再生反應(yīng)如下：生重復(fù)使用。再生反應(yīng)如下： FeFe2 2S S3 3 + 3/2 O + 3/2 O2 2 Fe Fe2 2O O3 3 + 3S + 3S （慢反應(yīng)）（慢反應(yīng)）或或 FeFe2 2S S3 3 + 9/2 O + 9/2 O2 2 Fe Fe2 2O O3 3 + 3SO + 3SO2 2 （快反應(yīng)）（快反應(yīng)） 在再生過程中，應(yīng)控制入塔空氣量，進(jìn)行慢速反應(yīng)，即反

11、應(yīng)溫度小于等于在再生過程中，應(yīng)控制入塔空氣量，進(jìn)行慢速反應(yīng)，即反應(yīng)溫度小于等于6060；避免大量進(jìn)入空氣，發(fā)生燃燒。避免大量進(jìn)入空氣，發(fā)生燃燒。（由于考慮安全因素，目前未推廣使用）（由于考慮安全因素，目前未推廣使用）一、干法脫硫概述一、干法脫硫概述 3 3) )干法脫硫原理干法脫硫原理 4 4）干法脫硫工藝流程圖）干法脫硫工藝流程圖一、干法脫硫概述一、干法脫硫概述一、干法脫硫概述一、干法脫硫概述一、干法脫硫概述一、干法脫硫概述單塔操作：單塔操作：A A或或B B 對于新裝填脫硫劑的塔，可采用單塔模式，目的是在保證凈化度合格的前提下，對于新裝填脫硫劑的塔，可采用單塔模式，目的是在保證凈化度合格的

12、前提下，用最少的設(shè)備，降低壓損，延長設(shè)備使用壽命。用最少的設(shè)備，降低壓損，延長設(shè)備使用壽命。雙塔串聯(lián)操作：雙塔串聯(lián)操作：ABAB或或BABA 當(dāng)單塔操作后期，凈化氣中當(dāng)單塔操作后期，凈化氣中H H2 2S S含量逐漸升高時，說明脫硫劑床層已經(jīng)穿透，含量逐漸升高時，說明脫硫劑床層已經(jīng)穿透，需切換至雙塔串聯(lián)模式，由后塔把關(guān)，前塔充分反應(yīng)完全，用足用好脫硫劑。需切換至雙塔串聯(lián)模式，由后塔把關(guān)，前塔充分反應(yīng)完全，用足用好脫硫劑。雙塔并聯(lián)操作雙塔并聯(lián)操作 當(dāng)處理量高于單塔設(shè)計(jì)處理量時，可考慮雙塔并聯(lián)操作，但運(yùn)行時間不能過長，當(dāng)處理量高于單塔設(shè)計(jì)處理量時，可考慮雙塔并聯(lián)操作，但運(yùn)行時間不能過長，否則裝置必

13、須全停產(chǎn)才能更換脫硫劑否則裝置必須全停產(chǎn)才能更換脫硫劑一、干法脫硫概述一、干法脫硫概述 5 5）雙塔與六閥組的切換操作）雙塔與六閥組的切換操作 運(yùn)行方式運(yùn)行方式V3V3（閥（閥3 3） V4V4（閥（閥4 4）V5V5（閥（閥5 5）V6V6（閥（閥6 6）V7V7（閥（閥7 7）V8V8（閥（閥8 8）塔塔A AO OO O塔塔ABAB串聯(lián)串聯(lián)O OOO塔塔B BO OOO塔塔BABA串聯(lián)串聯(lián)O OO O* *雙塔雙塔ABAB并聯(lián)并聯(lián)O OO OO OOO一、干法脫硫概述一、干法脫硫概述一、干法脫硫概述一、干法脫硫概述2 2、干法脫硫設(shè)備、干法脫硫設(shè)備1）原料氣分離器/飽和塔 根據(jù)實(shí)際單井產(chǎn)

14、氣水情況，可設(shè)置飽和塔或分離器。2）脫硫塔 脫硫塔中裝填瓷球和脫硫劑。3）凈化器過濾分離器 該設(shè)備內(nèi)置多層篩網(wǎng)，目的是防止凈化氣夾帶粉塵微粒。正常操作時，應(yīng)觀察分離器進(jìn)出口壓差，一旦P增加到一定值（如P=0.2 MPa ）則須清洗篩網(wǎng)。4）H2S在線分析儀或?qū)游龆抗?監(jiān)測原料氣、凈化氣H2S含量，控制指標(biāo)為凈化氣中H2S20mg/m3。實(shí)際操作中以此推算塔的單塔操作周期，確定切換時間和開始再生的時間。5）溫度計(jì) 塔內(nèi)設(shè)置溫度檢測元件，用于監(jiān)測和控制脫硫、再生溫度，并據(jù)此確定再生完成的時間。填料孔填料孔柵板柵板放空放空卸料孔卸料孔天然氣進(jìn)口天然氣進(jìn)口天然氣出口天然氣出口排污排污筒體筒體脫硫劑脫

15、硫劑瓷球瓷球一、干法脫硫概述一、干法脫硫概述脫硫塔脫硫塔1 1、脫硫塔結(jié)構(gòu)、脫硫塔結(jié)構(gòu)脫硫器主要由筒體、柵板、瓷脫硫器主要由筒體、柵板、瓷球、氣體進(jìn)出口管、排污、放球、氣體進(jìn)出口管、排污、放空、填料孔、卸料孔等組成，空、填料孔、卸料孔等組成，可完成天然氣脫硫與粗過濾。可完成天然氣脫硫與粗過濾。 二、裝置開工二、裝置開工1 1、開產(chǎn)前準(zhǔn)備、開產(chǎn)前準(zhǔn)備1）裝置安裝完畢并經(jīng)水壓試驗(yàn)合格（新裝置，施工單位負(fù)責(zé)）；2）對輸氣管線進(jìn)行清管，排除積液。3）脫硫劑已按要求裝填完畢，人孔已全部封閉；4）操作人員已經(jīng)培訓(xùn)合格；5）準(zhǔn)備好安全消防器具（滅火器、防毒面具、安全警示牌等）；6）備齊常用工具和分析儀器、藥

16、品；7）備齊操作記錄；8）重要閥門已編號（掛牌） 二、裝置開工二、裝置開工2 2、置換空氣、置換空氣要點(diǎn)：1）為減少天然氣放空損失，采用四臺設(shè)備串聯(lián)形式。2）逆流程操作，即從凈化氣總閥V8引入天然氣向裝置充壓。3）在原料氣取樣口分析置換氣中氧含量0.5時置換完畢。4）設(shè)備升壓時，注意控制壓力上升速度0.1MPa/min。5）壓力升至0.10.2 MPa時，塔A，B，凈化氣過濾分離器排污；6）當(dāng)壓力升至0.2MPa時，隔離塔B作備用，并作惰性氣體低壓保護(hù)，防氧化，防潮。7）開V1，緩慢升塔A壓力與凈化氣管線壓力平衡。三、正常操作三、正常操作1 1、雙塔串聯(lián)、雙塔串聯(lián) 單塔A運(yùn)行時，當(dāng)凈化氣中H2

17、S不斷上升并接近10-20mg/m3時，需切換至AB運(yùn)行：1）檢查脫硫裝置壓降是否正常；2）跟蹤檢測塔A出口H2S含量。三、正常操作三、正常操作1 1、雙塔串聯(lián)雙塔串聯(lián) （A A串串B B）三、正常操作三、正常操作2 2、單單塔塔運(yùn)行（運(yùn)行（A A）三、正常操作三、正常操作2 2、單塔運(yùn)行、單塔運(yùn)行 在AB雙塔串聯(lián)運(yùn)行中，當(dāng)塔A藥劑完全耗盡時，需切換至塔B單塔運(yùn)行，塔A更換脫硫劑：1）檢測塔A出口H2S含量，當(dāng)接近原料氣H2S濃度時，說明塔B已耗盡，需更換脫硫劑；2）切換至單塔A操作，塔A更換脫硫劑。四四、H2S分析分析3 3、雙塔并聯(lián)運(yùn)行、雙塔并聯(lián)運(yùn)行 因臨時需處理大流量天然氣時，可考慮雙塔

18、并聯(lián)操作，但一般不推薦使用。當(dāng)天然氣硫化氫超標(biāo)后，裝置必須全面停產(chǎn)后，A/B塔更換藥劑。三、正常操作三、正常操作1 1、準(zhǔn)備工作、準(zhǔn)備工作1）準(zhǔn)備好取樣器和層析定量管 2）定量管的選擇估計(jì)被測氣體中H2S含量。當(dāng)H2S含量60mg/m3時，應(yīng)選用60mg/m3定量管（通常用于測定凈化氣中的H2S含量）； 當(dāng)H2S含量在60500mg/m3時，應(yīng)選用200 mg/m3定量管； 當(dāng)H2S含量500 mg/m3時，應(yīng)選用1500 mg/m3定量管。三、正常操作三、正常操作2 2、操作步驟、操作步驟2）分析操作截?cái)喽抗軆啥朔忸^（注意：進(jìn)氣端的割斷位置不能超過硅膠封隔片）。將4乳膠管與定量管進(jìn)氣端切斷

19、位置相連，不得漏氣。再將注射器針頭取下，通過乳膠管與定量管相連。以1ml/s的均勻速度將氣樣注入定量管。注氣完畢，根據(jù)定量管褐色柱顯示位置讀出數(shù)據(jù)。三、正常操作三、正常操作2 2、操作步驟、操作步驟1）采集氣樣將適當(dāng)長度的10乳膠管與取樣接頭連接，不得漏氣。先排出適量的被測氣，將排氣端置于盛有堿液的容器中，使排出的氣體經(jīng)過堿洗后排空。注射器針頭刺入10乳膠管至適當(dāng)深度，緩慢采入達(dá)滿量程，再將氣體排出，如此反復(fù)進(jìn)行三次，從而達(dá)到洗滌注射器之目的。第四次采入滿量程氣樣，注射器向下減至所需氣量。三、正常操作三、正常操作2 2、操作步驟、操作步驟3）計(jì)算當(dāng)選用60 mg/m3定量管時，則測定結(jié)果值為2

20、00讀數(shù)注入量。當(dāng)選用200 mg/m3定量管時，則測定結(jié)果值為100讀數(shù)注入量。當(dāng)選用1500 mg/m3定量管時，則測定結(jié)果值為50讀數(shù)注入量。要求重復(fù)測定兩次，取算術(shù)平均值作為測量結(jié)果。兩次重復(fù)測定結(jié)果必須符合下列兩個條件，否則重做；A、當(dāng)氣樣H2S含量15 mg/m3時，兩次結(jié)果之差應(yīng)不小于3mg/m3。B、當(dāng)氣樣H2S含量15 mg/m3時，兩次結(jié)果之差應(yīng)小于平均值的20。三、正常操作三、正常操作2 2、操作步驟、操作步驟5）技術(shù)要求每周五取樣分析凈化氣和原料中H2S含量。在達(dá)到脫硫劑的估算使用周期時，應(yīng)每天取樣分析一次凈化氣中H2S含量。當(dāng)凈化氣中H2S含量在120mg/m3時，應(yīng)

21、視情況加密取樣分析凈化氣中H2S含量。四、技術(shù)要求及注意事項(xiàng)四、技術(shù)要求及注意事項(xiàng)1 1、當(dāng)凈化氣中、當(dāng)凈化氣中HH2 2S S含量超過含量超過20mg/m20mg/m3 3時，啟用備用塔以保證外輸凈化氣時，啟用備用塔以保證外輸凈化氣合格。合格。2 2、當(dāng)嚴(yán)防脫硫劑接觸液態(tài)水，否則脫硫劑會粉化、漿化、結(jié)塊，導(dǎo)致失、當(dāng)嚴(yán)防脫硫劑接觸液態(tài)水，否則脫硫劑會粉化、漿化、結(jié)塊，導(dǎo)致失效。效。3 3、在開產(chǎn)前應(yīng)排盡管道和設(shè)備中積液，防止開產(chǎn)時帶入塔中；、在開產(chǎn)前應(yīng)排盡管道和設(shè)備中積液，防止開產(chǎn)時帶入塔中；4 4、正常生產(chǎn)過程中，應(yīng)嚴(yán)把原料氣液態(tài)水分離關(guān)，重要的是要保證井場、正常生產(chǎn)過程中，應(yīng)嚴(yán)把原料氣液態(tài)

22、水分離關(guān)，重要的是要保證井場分離器良好運(yùn)行；分離器良好運(yùn)行；5 5、液位計(jì)及截止閥，壓力表及截止閥，溫度顯示儀器，流量計(jì)，安全閥、液位計(jì)及截止閥，壓力表及截止閥，溫度顯示儀器，流量計(jì)，安全閥等儀器儀表均應(yīng)定期檢查，維護(hù)，確保靈敏；等儀器儀表均應(yīng)定期檢查，維護(hù)，確保靈敏；6 6、正常運(yùn)行期間脫硫塔前后壓差應(yīng)小于、正常運(yùn)行期間脫硫塔前后壓差應(yīng)小于0.2MPa0.2MPa，溫度小于等于，溫度小于等于6060。7 7、注意保養(yǎng)閥門，開啟時要緩慢，全開時應(yīng)作適當(dāng)回位；關(guān)閉時不可用、注意保養(yǎng)閥門，開啟時要緩慢，全開時應(yīng)作適當(dāng)回位；關(guān)閉時不可用加力桿猛關(guān)；加力桿猛關(guān)；四、技術(shù)要求及注意事項(xiàng)四、技術(shù)要求及注意

23、事項(xiàng)7 7、電動葫蘆用后應(yīng)保養(yǎng)好，歸位，防雨，防銹蝕；、電動葫蘆用后應(yīng)保養(yǎng)好，歸位，防雨，防銹蝕；8 8、取樣時應(yīng)充分排污，防止帶液污染和堵塞管道；在保證安全的前提下，、取樣時應(yīng)充分排污，防止帶液污染和堵塞管道；在保證安全的前提下，應(yīng)適當(dāng)放空，確保氣樣真實(shí)可靠，具有代表性；應(yīng)適當(dāng)放空，確保氣樣真實(shí)可靠，具有代表性；9 9、按時填寫操作記錄，根據(jù)氣量氣質(zhì)狀況，及時核定操作周期，及時準(zhǔn)、按時填寫操作記錄，根據(jù)氣量氣質(zhì)狀況，及時核定操作周期，及時準(zhǔn)備好脫硫劑。備好脫硫劑。1010、硫劑在運(yùn)輸、儲存和裝卸時應(yīng)防雨淋、防潮、防擠壓。、硫劑在運(yùn)輸、儲存和裝卸時應(yīng)防雨淋、防潮、防擠壓。1111、裝填脫硫劑時，應(yīng)用布袋緩緩裝入，布袋口離填料層高度應(yīng)不大于、裝填脫硫劑時，應(yīng)用布袋緩緩裝入，布袋口離填料層高度應(yīng)不大于1 1米；嚴(yán)禁從高位直接倒入，以免脫硫劑破碎；米；嚴(yán)禁從高位直接倒入，以免