專利名稱：應(yīng)用于高含硫天然氣的尾氣處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于高含硫天然氣的尾氣處理工藝。
背景技術(shù)：
氣體H2S的脫除一般可分為干法和濕法兩大類。濕法包括吸收法和濕式氧化法， 其脫硫負(fù)荷高，但普遍存在著動力消耗大、設(shè)備體積龐大、運行費用高、控制條件苛刻等缺點。干法包括氧化鐵法、氧化鋅法、活性炭法、分子篩法等，干法適用于低含硫氣體處理，以其工藝簡單、操作方便、脫硫精度高、能耗低而被廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有的脫硫工藝主要有以下幾種吸收法吸收法包括化學(xué)吸收法、物理吸收法和物理化學(xué)吸收法。(1)化學(xué)吸收法化學(xué)吸收法包括胺法、改良醇胺法、熱碳酸鉀法等。胺法是用于脫除工業(yè)氣體中包括H2S在內(nèi)的多種有害組分的現(xiàn)有方法中應(yīng)用較普遍的一種。該法所用溶劑一般為烷醇胺類。一乙醇胺(MEA)在各種胺中堿性最強(qiáng)，既可脫除H2S又可脫除CO2, 凈化度達(dá)到幾個ppm，但再生需要相當(dāng)多的能量。二乙醇胺(DEA)可用于原料氣中含有COS 的場合，雖然DEA的分子量較大，但由于能適應(yīng)兩倍以上MEA的負(fù)荷，因而它的應(yīng)用仍然經(jīng)濟(jì)。這類溶劑中還有三乙醇胺(TEA)，二甘醇胺(DGA)、二異丙醇胺(DIPA)及甲基二乙醇胺 (MDEA)。MDEA法在五十年代初就已通過工業(yè)放大試驗，被證實具有對H2S優(yōu)良的選擇脫除能力和抗降解性強(qiáng)、反應(yīng)熱較低、腐蝕傾向小、蒸汽壓較低等優(yōu)點。但在當(dāng)時由于溶劑價格較高，加之客觀上對選擇性脫除H2S的要求并非十分迫切，故遲遲未能推廣，直到近二十年間才得到迅速發(fā)展，目前該法以其潛在的節(jié)能效果而引人注目，使用MDEA能夠?qū)⒃蠚馓幚磉_(dá)到凈化氣的含硫標(biāo)準(zhǔn)。近年來，對烷醇胺脫硫法作了許多改進(jìn)，尤為明顯的是改進(jìn)了烷醇胺脫硫液，往烷醇胺溶液中添加醇、硼酸或N-甲基吡咯烷酮或N-甲基-3-嗎啉酮，以提高同時脫除H2S、 C02、COS等酸性氣體的效力。這些技術(shù)即是改良醇胺法，亦頗受關(guān)注。(2)物理吸收法物理吸收法包括冷甲醇法、N-基吡咯烷酮法、聚乙二醇二甲醚法、磷酸三丁脂法、N-甲基ε -己內(nèi)酰胺法等。冷甲醇法(Rectisol法)以低溫甲醇為溶劑，主要用于氨廠或甲醇廠在液氨洗滌前凈化合成氣以及在液化天然氣深冷前進(jìn)行凈化。該法可由煤氣化而生產(chǎn)的原料氣中脫除 H2S及C02、NH3、HCN、膠態(tài)物質(zhì)、高級烴和其他物質(zhì)，也可由轉(zhuǎn)化氣，特別是由烴部分氧化而生產(chǎn)的氣體脫除H2S、COS和C02。冷甲醇法的優(yōu)點之一也是溶劑法所共有的，即在氣體分壓高的條件下，可取得高溶劑負(fù)荷。該法的主要缺點是吸收重?zé)N類。N-甲基吡咯烷酮法(Purisol法)采用物理溶劑N-甲基吡咯烷酮，處理后的H2S 含量可降至符合管輸標(biāo)準(zhǔn)。該法用于碳鋼設(shè)備中，無明顯腐蝕。聚乙二醇二甲醚法(Selexol法)用于脫除氣體中的H2S和C02。該法在工業(yè)上的應(yīng)用至今仍限于相對低的H2S負(fù)荷氣(2. 29g/m3)。其優(yōu)點是溶劑無腐蝕、損耗小，缺點是吸收重?zé)N類。
磷酸三丁脂法(Mtasolvan法)使用的吸收介質(zhì)是磷酸三丁脂(TBP)，TBP可將含 H2S的氣體處理至達(dá)到管輸標(biāo)準(zhǔn)，還可脫除有機(jī)硫化物。N-甲基ε -己內(nèi)酰胺法(NMC法)最適合于脫除氣體中的有機(jī)硫，特別是硫醇，但工業(yè)應(yīng)用尚不成熟。(3)化學(xué)-物理吸收法化學(xué)-物理吸收法是將化學(xué)吸收劑與物理吸收劑聯(lián)合應(yīng)用的方法，目前以環(huán)丁砜法為常用。該法是美國Shell石油公司于20世紀(jì)60年代初期開發(fā)的，大多用于天然氣脫硫。環(huán)丁砜脫硫法所用溶劑一般是由DIPA、環(huán)丁砜和水組成。環(huán)丁砜對水、酸、堿、氧等均穩(wěn)定，揮發(fā)性小，無毒。實驗表明，溶液中環(huán)丁砜濃度高，適于脫除 COS，反之，低的環(huán)丁砜濃度則適合于脫除H2S。環(huán)丁砜法是一種較新的脫硫方法，明顯超過常用的乙醇胺溶液的能力，特別在高壓和酸性組分濃度高時處理氣流十分有效。濕式氧化法(1)砷基工藝①砷堿法(Thylox法)采用含砷的堿性溶液脫除氣體中硫化氫的方法，是濕式氧化法中歷史最悠久的一種方法，曾被廣泛用于各種原料氣中脫硫。該法于20世紀(jì)50年代由美國Koppers公司工業(yè)化，洗液由K2C03或Na2C03和As203組成，以砷酸鹽或硫代砷酸鹽為硫氧化劑，主要成分是Na4As2S502。此法脫除硫化氫很有效果，能產(chǎn)生含硫化氫< 5mg/m3 (標(biāo))的氣體。但隨著環(huán)保要求嚴(yán)格，砷是劇毒物質(zhì)，因此，目前砷堿法已被其他一些脫硫方法所取代，工業(yè)上已很少使用。②改良砷堿法(G-V法)該法是對砷基工藝的改進(jìn)，根據(jù)氣體中H2S和C02濃度及C02的用途，可分為低 pH(pH = 7. 5)和高pH(pH = 9. 0)兩種流程硫化氫與亞砷酸鹽反應(yīng)生成硫代砷酸鹽，再被砷酸鹽氧化，同時得到硫代砷酸鹽和亞砷酸鹽，氧化反應(yīng)催化劑是氫醌。在G-V法中，必須進(jìn)行后處理以除去亞砷酸鹽。該法應(yīng)用范圍較廣，吸收溫度從常溫到150°C，壓力從常壓到 7. 4MPa，可以處理C02濃度很高的氣體。凈化后氣體中的H2S含量< lmg/m3 (標(biāo))，溶液的硫容量高(0. 5 ^g/m3)(2)釩基脫硫工藝也稱作Mrentford法，國內(nèi)稱ADA法。該法最早是由英North Western Gas Board(現(xiàn)為 British Gas 公司)和 Clayton Aniline 公司于 20 世紀(jì) 50 年代開發(fā)的，后推廣應(yīng)用于各種氣體的脫硫。我國于20世紀(jì)60年代末也將此法應(yīng)用于焦?fàn)t氣、 煤氣等脫硫，是目前國內(nèi)應(yīng)用最多的脫硫方法之一。該工藝以釩作為脫硫的基本催化劑，并采用蒽醌-2，7-二酸鈉(ADA)作為還原態(tài)釩的再生氧載體，洗液由碳酸鹽作介質(zhì)。該法的工藝問題在于(1)懸浮的硫顆?；厥绽щy，易造成過濾器堵塞；( 副產(chǎn)物使化學(xué)藥品耗量增大；C3)硫質(zhì)量差；(4)對CS2、C02及硫醇幾乎不起作用；( 有害廢液處理困難，可能造成二次污染；(6)氣體刺激性大。為克服Mretford法工藝問題，開發(fā)了 Sulfolin工藝， 該法于1985年工業(yè)化。Sulfolin工藝在溶液中加入一種有機(jī)氮化物，以克服Mretford法溶液中鹽類的生成。(3)鐵基工藝七十年代，美國空氣資源公司開發(fā)了 LO-CAT工藝，該法是典型的鐵基工藝，已在處理天然氣、煉廠氣、頁巖干餾氣及合成氣等過程中得到推廣。因采用鐵鰲合物，克服了以往只加鐵而生成副產(chǎn)物的缺陷，脫硫效率大大提高。洗液主要包括兩種鰲合物、一種殺蟲劑及一種表面活性劑，鐵濃度一般在500 IOOOppm之間，pH值在8 8. 5之間，脫硫效率靠添加鐵鰲合物來維持。八十年代美國公司采用EDTA來穩(wěn)定鐵，中間還加了一種羥基化糖，進(jìn)一步穩(wěn)定溶液。母液中鰲合鐵濃度為ISOOOppm使用時將其稀釋40倍。這種試劑活性高，脫硫效率高達(dá)99. 99%，濃度低而無毒，因而很受用戶歡迎。LO-CAT系統(tǒng)具有以下優(yōu)點固體鹽生成少； 空氣量及壓力不大；洗液用量少；機(jī)械設(shè)計緊湊。如何對脫硫工藝的尾氣進(jìn)行處理，是關(guān)系到環(huán)保和能源的問題，所以，脫硫工藝中的尾氣處理成了亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種能有效處理脫硫工藝的尾氣、流程簡單、降低處理成本、利于環(huán)保的應(yīng)用于高含硫天然氣的尾氣處理工藝。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)應(yīng)用于高含硫天然氣的尾氣處理工藝，包括以下步驟(a)自硫磺回收裝置來的硫回收尾氣與在線燃燒爐產(chǎn)生的高溫還原性氣體混合后，進(jìn)入加氫反應(yīng)器；(b)在加氫反應(yīng)器內(nèi)，尾氣中所有硫化物和元素硫均被還原為H2S ；(c)自加氫反應(yīng)器出來的氣體通過發(fā)生低壓蒸汽的余熱鍋爐取走部分熱量后進(jìn)入急冷塔，在急冷塔中通過直接噴水進(jìn)一步冷卻至常溫；(d)冷卻后的氣體進(jìn)入低壓脫硫裝置，從吸收塔頂部出來的氣體經(jīng)焚燒爐焚燒后通過尾氣煙 排入大氣。所述步驟(a)中，硫回收尾氣在280°C的溫度條件下進(jìn)入加氫反應(yīng)器。所述步驟(d)中，低壓脫硫裝置中采用甲基二乙醇胺溶液。所述步驟(d)中，排放廢氣中二氧化硫濃度控制在300ppm以下。胺液再生得到的酸氣返回硫磺回收裝置。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是能有效處理脫硫工藝的尾氣、流程簡單、降低處理成本、利于環(huán)保。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。實施例本發(fā)明涉及的應(yīng)用于高含硫天然氣的尾氣處理工藝，包括以下步驟(a)自硫磺回收裝置來的硫回收尾氣與在線燃燒爐產(chǎn)生的高溫還原性氣體混合后，進(jìn)入加氫反應(yīng)器；(b)在加氫反應(yīng)器內(nèi)，尾氣中所有硫化物和元素硫均被還原為H2S ；(c)自加氫反應(yīng)器出來的氣體通過發(fā)生低壓蒸汽的余熱鍋爐取走部分熱量后進(jìn)入急冷塔，在急冷塔中通過直接噴水進(jìn)一步冷卻至常溫；
(d)冷卻后的氣體進(jìn)入低壓脫硫裝置，從吸收塔頂部出來的氣體經(jīng)焚燒爐焚燒后通過尾氣煙 排入大氣。所述步驟(a)中，硫回收尾氣在280°C的溫度條件下進(jìn)入加氫反應(yīng)器。所述步驟(d)中，低壓脫硫裝置中采用甲基二乙醇胺溶液。所述步驟(d)中，排放廢氣中二氧化硫濃度控制在300ppm以下。胺液再生得到的酸氣返回硫磺回收裝置。本發(fā)明涉及的尾氣處理工藝的具體步驟為自硫磺回收裝置來的硫回收尾氣與在線燃燒爐產(chǎn)生的高溫還原性氣體混合后，在約^(TC的溫度條件下進(jìn)入加氫反應(yīng)器，在加氫反應(yīng)器內(nèi)，尾氣中所有硫化物和元素硫均被還原為&S，自加氫反應(yīng)器出來的氣體通過發(fā)生低壓蒸汽的余熱鍋爐取走部分熱量后進(jìn)入急冷塔，在急冷塔中通過直接噴水進(jìn)一步冷卻至常溫，冷卻后的氣體進(jìn)入一個采用甲基二乙醇胺溶液的低壓脫硫裝置，從吸收塔頂部出來的氣體經(jīng)焚燒爐焚燒后通過尾氣煙囪排入大氣，排放廢氣中二氧化硫濃度在300ppm以下。 胺液再生得到的酸氣返回硫磺回收裝置。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.應(yīng)用于高含硫天然氣的尾氣處理工藝，其特征在于，包括以下步驟(a)自硫磺回收裝置來的硫回收尾氣與在線燃燒爐產(chǎn)生的高溫還原性氣體混合后，進(jìn)入加氫反應(yīng)器；(b)在加氫反應(yīng)器內(nèi)，尾氣中所有硫化物和元素硫均被還原為H2S；(c)自加氫反應(yīng)器出來的氣體通過發(fā)生低壓蒸汽的余熱鍋爐取走部分熱量后進(jìn)入急冷塔，在急冷塔中通過直接噴水進(jìn)一步冷卻至常溫；(d)冷卻后的氣體進(jìn)入低壓脫硫裝置，從吸收塔頂部出來的氣體經(jīng)焚燒爐焚燒后通過尾氣煙 排入大氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于高含硫天然氣的尾氣處理工藝，其特征在于，所述步驟(a)中，硫回收尾氣在^(TC的溫度條件下進(jìn)入加氫反應(yīng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于高含硫天然氣的尾氣處理工藝，其特征在于，所述步驟(d)中，低壓脫硫裝置中采用甲基二乙醇胺溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于高含硫天然氣的尾氣處理工藝，其特征在于，所述步驟(d)中，排放廢氣中二氧化硫濃度控制在300ppm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于高含硫天然氣的尾氣處理工藝，其特征在于，胺液再生得到的酸氣返回硫磺回收裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于高含硫天然氣的尾氣處理工藝。該應(yīng)用于高含硫天然氣的尾氣處理工藝包括將尾氣中的硫化物和元素硫被還原為H2S，冷卻至常溫，進(jìn)入低壓脫硫裝置進(jìn)行脫硫后排出等步驟。本發(fā)明能有效處理脫硫工藝的尾氣、流程簡單、降低處理成本、利于環(huán)保。
文檔編號B01D53/76GK102451608SQ20101051937
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者袁俊海 申請人:袁俊海