本發(fā)明涉及天然氣硫回收反應(yīng)裝置，特別是涉及一種浮式條件下天然氣硫回收反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)：

天然氣脫硫裝置是天然氣凈化生產(chǎn)過程中的一個重要組成部分，目的是將從氣田開釆出的含硫天然氣中幾乎全部脫除硫化氫氣體，并部分脫除二氧化碳氣體，使凈化后的天然氣品質(zhì)滿足天然氣國家標準。我國天然氣的需求量在不斷增加，供不應(yīng)求，隨著高含硫氣田的大規(guī)模開發(fā)，研究高含硫天然氣脫硫工藝與技術(shù)，提高天然氣品質(zhì)、降低脫硫裝置能耗，具有重要意義。

目前，陸上天然氣脫硫工藝及設(shè)備已較成熟，而浮式lng脫硫系統(tǒng)由于受到海上特殊環(huán)境的限制，其工藝及設(shè)備的選擇、布置與陸上有較大差別，要求所采用的凈化工藝不僅要適應(yīng)氣源條件，還應(yīng)具有流程簡單、設(shè)備緊湊、占用空間小、適用性強、安全可靠等特點，尤其是在晃動條件下，工藝和設(shè)備的安全性、穩(wěn)定性要求高，以滿足海況條件復雜變化的要求。

具備在flng系統(tǒng)應(yīng)用潛力的是濕式直接氧化工藝，絡(luò)合鐵法是其中的典型代表。絡(luò)合鐵法具有脫硫工藝流程簡單、吸收速度快、再生容易、脫硫效率高、無毒、設(shè)備簡便、添加穩(wěn)定劑及防降解劑后絡(luò)合鐵溶液消耗和副反應(yīng)產(chǎn)物生成率較低、工藝經(jīng)濟合理等優(yōu)點，該工藝具有良好的工業(yè)應(yīng)用價值，尤其適用于工藝和設(shè)備簡單、輕量化、占地少、脫硫高效等液化天然氣系統(tǒng)硫回收裝置開發(fā)需求。陸地上常用的代表性絡(luò)合鐵法硫回收工藝的設(shè)備不能滿足浮式條件下硫回收裝置要求，如：lo-cat工藝采用了大型自循環(huán)脫硫-再生裝置，催化劑濃度較低，需要的催化劑體積較大，設(shè)備較為笨重；sulferox工藝采用分體式多級硫吸收-再生裝置，包含多套設(shè)備，工藝設(shè)備相對較為復雜。

如果簡單地把陸上天然氣脫硫裝置照搬到浮式lng船上應(yīng)用，海上的惡劣環(huán)境必然會對脫硫工藝產(chǎn)生不利影響，并且影響反應(yīng)裝置的使用壽命。因此，有必要開發(fā)適用于浮式條件下的硫回收反應(yīng)裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種浮式條件下天然氣硫回收反應(yīng)裝置，在晃動條件下，能夠穩(wěn)定反應(yīng)裝置的重心，并且使設(shè)備緊湊，在保證設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性較高的同時，提高催化劑脫硫效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種浮式條件下天然氣硫回收反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)罐、中間層管和內(nèi)層管，中間層管位于反應(yīng)罐內(nèi)，中間層管的開口朝向下方，內(nèi)層管位于中間層管內(nèi)，內(nèi)層管的頂部位于中間層管的頂部；反應(yīng)罐的頂部連通有排氣管，反應(yīng)罐的底部連通有硫磺回收管，反應(yīng)罐的中部連通有出液管，內(nèi)層管的底部連通有絡(luò)合鐵催化劑進液管，絡(luò)合鐵催化劑進液管連通有硫化氫氣體進氣管。排氣管上設(shè)有風機，以便于將反應(yīng)氣體盡快排除，加快反應(yīng)進程。硫磺回收管上設(shè)有第一離心泵。出液管上設(shè)有第二離心泵和調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥位于第二離心泵的上游。絡(luò)合鐵催化劑進液管上設(shè)有噴射泵。硫化氫氣體進氣管上設(shè)有單向閥。中間層管通過支架固定在反應(yīng)罐的內(nèi)壁上。

作為其中一種可實施方式，前述的一種浮式條件下天然氣硫回收反應(yīng)裝置中，反應(yīng)罐內(nèi)中間層管的上方具有規(guī)整填料。規(guī)整填料通過浮力懸浮在反應(yīng)過程中氣液分界面處，可以在浮式條件下對罐體內(nèi)的液面波動起緩沖或控制作用，同時可以通過氣體，減小液體晃動對反應(yīng)裝置底部負載的影響，穩(wěn)定裝置的重心。

作為另外一種可實施方式，前述的一種浮式條件下天然氣硫回收反應(yīng)裝置中，反應(yīng)罐內(nèi)中間層管的上方具有彈性浮頂，彈性浮頂成板狀，彈性浮頂上具有均勻分布的孔位。彈性浮頂通過浮力懸浮在反應(yīng)過程中氣液分界面處，可以在浮式條件下對罐體內(nèi)的液面波動起緩沖或控制作用，同時可以通過氣體，減小液體晃動對反應(yīng)裝置底部負載的影響，穩(wěn)定裝置的重心。浮頂?shù)闹谱鞑牧线x用鋁或不銹鋼，彈性浮頂就是在浮頂?shù)闹車惭b可伸縮橡膠密封圈，能夠隨液面上下浮動。

為了提高反應(yīng)氣體和反應(yīng)溶液的接觸面積，以提高反應(yīng)效率，前述的一種浮式條件下天然氣硫回收反應(yīng)裝置中，所述反應(yīng)罐內(nèi)中間層管的下方設(shè)有篩板，篩板套設(shè)在內(nèi)層管上。氣液兩相流從中間層管中流到中間層管與罐體之間時通過篩板可以將氣相重新均勻分布在此較大的區(qū)域，形成均勻分布的小氣泡在上升過程中與液體充分接觸反應(yīng)，并在氣液界面處分離。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在浮式條件下天然氣硫回收反應(yīng)裝置可在晃動條件下降低液面的波動，減小裝置底部的負載，從而穩(wěn)定反應(yīng)裝置的重心；通過增加反應(yīng)裝置中的內(nèi)構(gòu)件來改善反應(yīng)工藝所需最優(yōu)環(huán)境，增大氣液反應(yīng)流程，使氣液充分接觸，提高脫硫效率，同時使結(jié)構(gòu)更加緊湊，保證了裝置的穩(wěn)定性和安全性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的另一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是彈性浮頂?shù)囊环N實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記：1-反應(yīng)罐，2-排氣管，3-風機，4-硫磺回收管，5-第一離心泵，6-篩板，7-中間層管，8-支架，9-內(nèi)層管，10-規(guī)整填料，11-彈性浮頂，12-絡(luò)合鐵催化劑進液管，13-噴射泵，14-硫化氫氣體進氣管，15-單向閥，16-出液管，17-第二離心泵，18-調(diào)節(jié)閥。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的說明。

具體實施方式

本發(fā)明的實施例1：如圖1和圖3所示，一種浮式條件下天然氣硫回收反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)罐1、中間層管7和內(nèi)層管9，中間層管7位于反應(yīng)罐1內(nèi)，中間層管7的開口朝向下方，內(nèi)層管9位于中間層管7內(nèi)，內(nèi)層管9的頂部位于中間層管7的頂部；反應(yīng)罐1的頂部連通有排氣管2，反應(yīng)罐1的底部連通有硫磺回收管4，反應(yīng)罐1的中部連通有出液管16，內(nèi)層管9的底部連通有絡(luò)合鐵催化劑進液管12，絡(luò)合鐵催化劑進液管12連通有硫化氫氣體進氣管14。排氣管2上設(shè)有風機3。硫磺回收管4上設(shè)有第一離心泵5。出液管16上設(shè)有第二離心泵17和調(diào)節(jié)閥18，調(diào)節(jié)閥18位于第二離心泵17的上游。絡(luò)合鐵催化劑進液管12上設(shè)有噴射泵13。硫化氫氣體進氣管14上設(shè)有單向閥15。中間層管7通過支架8固定在反應(yīng)罐1的內(nèi)壁上。反應(yīng)罐1內(nèi)中間層管7的上方具有規(guī)整填料10。所述反應(yīng)罐1內(nèi)中間層管7的下方設(shè)有篩板6，篩板6套設(shè)在內(nèi)層管9上。

實施例2：如圖2和圖3所示，一種浮式條件下天然氣硫回收反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)罐1、中間層管7和內(nèi)層管9，中間層管7位于反應(yīng)罐1內(nèi)，中間層管7的開口朝向下方，內(nèi)層管9位于中間層管7內(nèi)，內(nèi)層管9的頂部位于中間層管7的頂部；反應(yīng)罐1的頂部連通有排氣管2，反應(yīng)罐1的底部連通有硫磺回收管4，反應(yīng)罐1的中部連通有出液管16，內(nèi)層管9的底部連通有絡(luò)合鐵催化劑進液管12，絡(luò)合鐵催化劑進液管12連通有硫化氫氣體進氣管14。排氣管2上設(shè)有風機3。硫磺回收管4上設(shè)有第一離心泵5。出液管16上設(shè)有第二離心泵17和調(diào)節(jié)閥18，調(diào)節(jié)閥18位于第二離心泵17的上游。絡(luò)合鐵催化劑進液管12上設(shè)有噴射泵13。硫化氫氣體進氣管14上設(shè)有單向閥15。中間層管7通過支架8固定在反應(yīng)罐1的內(nèi)壁上。反應(yīng)罐1內(nèi)中間層管7的上方具有彈性浮頂11，彈性浮頂11成板狀，彈性浮頂11上具有均勻分布的孔位。所述反應(yīng)罐1內(nèi)中間層管7的下方設(shè)有篩板6，篩板6套設(shè)在內(nèi)層管9上。

本發(fā)明的一種實施例的工作原理：反應(yīng)前，反應(yīng)罐1中裝有絡(luò)合鐵催化劑，液面控制在裝有具有緩沖作用的規(guī)整填料10處，在晃動條件下，規(guī)整填料10可以對液面的晃動起到緩沖作用，同時也可以使剩余氣體通過；新鮮的催化劑液體從絡(luò)合鐵催化劑進液管12中進入到噴射泵13中，在噴射泵13的作用下向反應(yīng)罐1方向噴射，絡(luò)合鐵催化劑進液管12在與硫化氫氣體進氣管14匯合處形成一定的負壓，在壓差作用下把硫化氫氣體從硫化氫氣體進氣管14中吸取出來，與催化劑液體混合，并以一定的速度流向反應(yīng)罐1中的內(nèi)層管9中，氣液兩相流到達內(nèi)層管9最頂端時向下流入到中間層管7中，在中間層管7出口處氣體經(jīng)過篩板6的作用下，形成均勻分布的小氣泡通過篩板6，在密度差的作用下氣泡沿著升程與液體充分接觸反應(yīng)，氣泡可以順利通過規(guī)整填料10處的氣液分界面處與液體分離，在風機3的帶動下通過排氣管2排出，在此過程中氣液兩相流對中間層管7有沖擊作用，支架8可以對中間層管7起到穩(wěn)固作用；反應(yīng)后的液體中帶有大量細微的硫磺顆粒，在重力的作用下固體顆粒會在反應(yīng)罐1底部沉積，固液混合物在第一離心泵5間歇抽離下通過硫磺回收管4排到分離裝置中分離，反應(yīng)后的催化劑溶液也需要經(jīng)過氧化還原反應(yīng)再生，可以通過出液管16回到再生裝置中再生。