一種天然氣凈化廠低硫高碳酸氣硫回收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于硫磺回收和煙氣凈化領(lǐng)域，具體涉及一種天然氣凈化廠低硫高碳 酸氣硫回收裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 天然氣凈化廠酸氣來自廠內(nèi)天然氣脫硫裝置，脫硫裝置選用醇胺法脫硫工藝。含 天然氣經(jīng)脫硫處理后，由胺液再生塔頂部出來，約KKTC酸氣經(jīng)酸氣空冷器冷至冷至 40~45°C，再經(jīng)酸氣分離器，分離出酸性冷凝水后的酸氣進入硫磺回收裝置。酸氣主要成 分為I2S和GO2，并含少量攜帶的游離水和醇胺液。
[0003] 對于I2S含量低氣藏的原料天然氣經(jīng)脫硫裝置后，酸氣中IT2S濃度也比較低，國 內(nèi)典型的氣田如長慶油田下古氣藏，經(jīng)凈化后酸氣中麗5§濃度位于0. 6~4. 5% (V)之間，以 抑處理規(guī)模的天然氣凈化廠計，潛硫含量最大為15t/d，并且酸氣中(??含量均 在88%以上，致使酸氣氣量較大，達到以上。
[0004] 不同濃度的tfjS酸氣，采用不同的硫磺回收工藝，具體見表-1。
[0005] 表-1不同濃度酸性氣采用硫磺回收工藝表
[0007] 由表-1可知，由于靖邊氣田天然氣凈化廠酸氣中Ii3S含量低于5%(mol)，應(yīng)采用 直接氧化法。目前適合天然氣凈化廠低含硫氣質(zhì)的酸氣處理的直接氧化法有：絡(luò)合鐵液相 氧化法、Clinsulf-DO法、SHELL-PAQUES生物脫硫法和制酸法。經(jīng)過技術(shù)咨詢和對比后，發(fā) 現(xiàn)以下問題：
[0008] (1)絡(luò)合鐵液相氧化脫硫法和Shell-Paques生物脫硫法總硫回收率可達99. 9% 以上，硫回收率高，但生產(chǎn)的硫磺品質(zhì)差，難以銷售，裝置運行需要不斷補充催化劑和各種 藥劑，整個裝置運行成本高；
[0009] (2)制酸法包括WSA法和SOP法，均能夠滿足尾氣排放要求，但是目前國內(nèi)硫酸市 場需求處于飽和狀態(tài)，存在銷售難的問題。
[0010] (3) Clinsulf-DO法硫收率小于90%，難以滿足越來越嚴格的排放要求。
[0011] 天然氣凈化廠需要解決低濃度酸氣硫回收率低、運行成本高和副產(chǎn)品銷售的問 題。國內(nèi)催化劑廠家開發(fā)出選擇性氧化硫回收催化劑和工藝，該催化劑在化肥廠和煤化工 酸氣處理有成功應(yīng)用經(jīng)驗，副產(chǎn)品為硫磺，但是天然氣凈化廠無應(yīng)用業(yè)績?；蕪S和煤化 工尾氣中主要組成為等，成分復(fù)雜，同時利用堿性廢水對尾氣進 行洗滌，尾氣排放也達標(biāo)，而天然氣凈化廠酸氣具有氣量大，氣量變化范圍大、#含量低， 11?含量高，潛硫含量低的特點，凈化廠若建設(shè)洗滌裝置，還需要解決廢水排放的問題。因 次需要對國產(chǎn)選擇氧化硫回收工藝進行改進，以適應(yīng)天然氣凈化廠酸氣處理要求。 【實用新型內(nèi)容】
[0012] 本實用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中天然氣凈化廠低濃度酸氣硫回收率低、運行 成本高的問題。
[0013] 為此，本實用新型提供了一種天然氣凈化廠低硫高碳酸氣硫回收裝置，包括反應(yīng) 單元、硫磺造粒單元和尾氣焚燒排放單元，硫磺造粒單元和尾氣焚燒排放單元均連接反應(yīng) 單元；
[0014] 所述的反應(yīng)單元包括酸氣分離器、酸氣增壓風(fēng)機、空氣鼓風(fēng)機、管道混合器、原料 氣預(yù)熱器、絕熱反應(yīng)器、硫冷凝器和硫分離器，所述的酸氣分離器后面連接酸氣增壓風(fēng)機， 酸氣增壓風(fēng)機和空氣鼓風(fēng)機的出氣口匯合后接入管道混合器，管道混合器后接原料氣預(yù)熱 器；所述的絕熱反應(yīng)器連接在原料氣預(yù)熱器后，硫冷凝器連接在絕熱反應(yīng)器后，硫分離器連 接在硫冷凝器后；
[0015] 所述的硫磺造粒單元包括液硫池、硫磺造粒機和半自動包裝機，所述的液硫池連 接硫分離器的出液口，硫磺造粒機連接液硫池，半自動包裝機連接硫磺造粒機；
[0016] 所述的尾氣焚燒排放單元包括尾氣冷卻器、尾氣凈化罐、尾氣焚燒爐和煙囡，所述 的尾氣冷卻器連接硫分離器的出氣口，尾氣凈化罐連接尾氣冷卻器，尾氣凈化罐后依次連 接尾氣焚燒爐和煙囪。
[0017] 所述的硫分離器內(nèi)安裝有冷凝裝置，該冷凝裝置由循環(huán)的鍋爐給水管線和安裝在 鍋爐給水管線中的低壓蒸汽空冷器組成。
[0018] 所述的酸氣分離器選用葉片式分離器，酸氣增壓風(fēng)機選用羅茨式風(fēng)機，空氣鼓風(fēng) 機選用多級離心式風(fēng)機，原料氣預(yù)熱器和硫冷凝器均選用管殼式換熱器，硫分離器選用絲 網(wǎng)配合葉片式的蒸汽夾套式分離器，尾氣凈化罐選用活性炭吸附式分離器，尾氣焚燒爐選 用負壓燃燒爐，尾氣煙囪選用無內(nèi)襯外保溫式煙囪，硫磺造粒機選用鋼帶造粒機。
[0019] 所述的反應(yīng)單元還包括等溫反應(yīng)器和與等溫反應(yīng)器連接的中間氣換熱器，等溫反 應(yīng)器和中間氣換熱器連接在原料氣預(yù)熱器和絕熱反應(yīng)器之間，并且中間氣換熱器與硫分離 器連通。
[0020] 所述原料氣預(yù)熱器與等溫反應(yīng)器連接，由等溫反應(yīng)器提供熱源。
[0021] 所述的等溫反應(yīng)器采用內(nèi)插管換熱形式，由循環(huán)的鍋爐給水管線和安裝在鍋爐給 水管線中的中壓蒸汽空冷器組成。
[0022] 所述的硫分離器有兩個，其中一個硫分離器的出氣口連接尾氣凈化罐，另一個硫 分離器的出氣口連接至中間氣換熱器。
[0023] 所述的尾氣焚燒爐連接有焚燒爐鼓風(fēng)機，該焚燒爐鼓風(fēng)機為離心式風(fēng)機；所述的 液硫池內(nèi)設(shè)置有液硫脫氣泵和液硫輸送泵，所述的液硫輸送泵選用液下泵，液硫池通過液 硫輸送泵連接至硫磺造粒機。
[0024] 本實用新型的有益效果：通過本實用新型的天然氣凈化廠低濃度酸氣硫磺回收工 藝和裝置，不僅可以使得排放煙氣中S02濃度低于960mg/m3，還可以獲得純度為99. 8%以上 的一等品硫磺，實現(xiàn)了天然氣凈化廠低濃度酸氣處理尾氣達標(biāo)排放，副產(chǎn)品為高純度硫磺， 易銷售；同時該工藝和裝置均選用的國產(chǎn)催化劑和國產(chǎn)設(shè)備，大大降低裝置投資和運行費。
[0025] 以下將結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0026] 圖1是本實用新型的工藝流程示意圖。
[0027] 附圖標(biāo)記說明：1、酸氣分離器；2、酸氣增壓風(fēng)機；3、空氣鼓風(fēng)機；4、原料氣預(yù)熱 器；5、絕熱反應(yīng)器；6、硫冷凝器；7、硫分離器；8、液硫池；9、硫磺造粒機；10、半自動包裝 機；11、尾氣凈化罐；12、尾氣焚燒爐；13、煙囪；14、低壓蒸汽空冷器；15、等溫反應(yīng)器；16、 中間氣換熱器；17、焚燒爐鼓風(fēng)機；18、液硫脫氣泵；19、液硫輸送泵；20、中壓蒸汽空冷器； 21、汽包；22、管道混合器；23、尾氣冷卻器；24、流量調(diào)節(jié)閥。
【具體實施方式】
[0028] 實施例1 :
[0029] 本實施例提供一種天然氣凈化廠低硫高碳酸氣硫回收裝置，包括反應(yīng)單元、硫磺 造粒單元和尾氣焚燒排放單元，硫磺造粒單元和尾氣焚燒排放單元均連接反應(yīng)單元；
[0030] 如圖1所示，反應(yīng)單元包括酸氣分離器1、酸氣增壓風(fēng)機2、空氣鼓風(fēng)機3、管道混合 器22、原料氣預(yù)熱器4、絕熱反應(yīng)器5、硫冷凝器6和硫分離器7,所述的酸氣分離器1后面 連接酸氣增壓風(fēng)機2,酸氣增壓風(fēng)機2和空氣鼓風(fēng)機3的出氣口匯合后接入管道混合器22， 管道混合器22后接原料氣預(yù)熱器4 ;所述的絕熱反應(yīng)器5連接在原料氣預(yù)熱器4后，硫冷 凝器6連接在絕熱反應(yīng)器5后，硫分離器7連接在硫冷凝器6后；
[0031] 硫磺造粒單元包括液硫池8、硫磺造粒機9和半自動包裝機10,所述的液硫池8連 接硫分離器7的出液口，硫磺造粒機9連接液硫池8,半自動包裝機10連接硫磺造粒機9 ;
[0032] 所述的尾氣焚燒排放單元包括尾氣冷卻器23、尾氣凈化罐11、尾氣焚燒爐12和煙 囪13,所述的尾氣冷卻器23連接硫分離器7的出氣口，尾氣凈化罐11連接尾氣冷卻器23， 尾氣凈化罐11后依次連接尾氣焚燒爐12和煙囪13。
[0033] 上述硫分離器7內(nèi)安裝有冷凝裝置，該冷凝裝置由循環(huán)的鍋爐給水管線和安裝在 鍋爐給水管線中的低壓蒸汽空冷器14組成。
[0034] 本實施例的這種天然氣凈化廠低硫高碳酸氣硫回收裝置中酸氣分離器1選用葉 片式分離器，酸氣增壓風(fēng)機2選用羅茨式風(fēng)機，空氣鼓風(fēng)機3選用多級離心式風(fēng)機，原料氣 預(yù)熱器4和硫冷凝器6均選用管殼式換熱器，硫分離器7選用絲網(wǎng)配合葉片式的蒸汽夾套 式分離器，尾氣凈化罐11選用活性炭吸附式分離器，尾氣焚燒爐12選用負壓燃燒爐，尾氣 煙囪13選用無內(nèi)襯外保溫式煙囪，硫磺造粒機9選用鋼帶造粒機。
[0035] 尾氣焚燒爐12連接有焚燒爐鼓風(fēng)機17,該焚燒爐鼓風(fēng)機17為離心式風(fēng)機；所述 的液硫池8內(nèi)設(shè)置有液硫脫氣泵18和液硫輸送泵19,所述的液硫輸送泵19選用液下泵，液 硫池8通過液硫輸送泵19連接至硫磺造粒機9。
[0036] 本實施例通過以下過程實現(xiàn)：
[0037] 步驟一，反應(yīng)階段：從脫硫裝置來的酸性氣（40~45°C，40~60kPa)通入酸氣分 離器1，除去酸氣攜帶的游離水、醇胺液，然后經(jīng)過酸氣增壓機2增壓至65kPa(g)。酸性氣 經(jīng)過配入適量的空氣（空氣通過空氣鼓風(fēng)機3增壓到65kPa)保證酸氣中的If 2S與空氣中的 的體積比￡^/麗2§=0. 6~0. 8。同空氣混合后的酸性氣進入原料氣預(yù)熱器4,由高溫導(dǎo) 熱油（200°C)加熱至150°C。
[0038] 酸氣與空氣流量的比值控制，通過酸氣增壓風(fēng)機2出口管線上的流量計和硫化氫 分析儀，計算出酸氣中硫化氫的流量值，此流量值與空氣鼓風(fēng)機3出管線上的流量計測量 的空氣流量進行比值積算，從而通過流量調(diào)節(jié)閥25控制空氣量，保證進入管道混合器22的 〇 2與H2S比值為0. 6~0. 8。
[0039] 由原料氣預(yù)熱器4加熱的混合氣體進入絕熱反應(yīng)器5。絕熱反應(yīng)器5出口（178°C， 29kPa)尾氣進入硫冷凝器6管程，冷卻至125°C后，進入硫分離器7,將液態(tài)單質(zhì)硫和尾氣進 行分離。
[0040] 其中硫冷凝器6殼程通過鍋爐水蒸發(fā)，產(chǎn)生0.0 lMPa蒸汽，將中間氣熱量帶走。蒸 汽經(jīng)低壓蒸汽空冷器14 (型號為E-0704 )冷凝后，返回硫冷凝器6,形成鍋爐水-蒸汽循 環(huán)取熱。
[0041] 步驟二，造粒階段：硫分離器7分離出的液態(tài)單質(zhì)硫進入液硫池8,首先經(jīng)過液硫 脫氣泵18噴射脫氣，脫出液流中含有的后，經(jīng)過液硫輸送泵19外送至硫磺造粒機9， 硫磺造粒機9利用鋼帶造粒將液硫冷卻為半球形粒狀固體硫磺，再經(jīng)稱重、包裝后運至硫 磺倉庫，對外銷售；
[0042] 步驟三，尾氣焚燒處理階段：硫分離器7分離的尾氣進入尾氣冷卻器23,將溫度降 至65°C，然后進入尾氣凈化罐11，吸附尾氣中含有的不凝性硫單質(zhì)，凈化后的尾氣進入尾 氣焚燒爐12,同時通入可燃燒氣體，借助于燃料氣所產(chǎn)生的650°C高溫將尾氣中的Zf 2Si氧 化成沒?2，燃燒后的煙氣與空氣在工藝管道上進行混合后降溫至350°C，進入煙囪13排入 大氣。<