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1、磨溪嘉二气藏天然气干法脱硫,西南油气田分公司川中油气矿 二OO八年十二月,吴云波,干法脱硫概述,装置开工及运行,硫化氢含量分析,硫容及周期计算,技术要求及注意事项,提 纲,1）天然气脱硫工艺简介在天然气净化生产上常用的脱硫方法有湿法和干法两大类方法。其中湿法脱硫可分为化学/物理溶剂吸收法和直接氧化还原法。干法脱硫可分为吸收/吸附法，吸收法主要有固体氧化铁法，吸附法主要有分子筛法。通过计算和确定天然气中潜硫量（H2S：t/d），可大致选择相应的脱硫工艺路线。一般地说，潜硫量在10 t/d以上时，选择化学/物理溶剂吸收法脱除H2S，再辅以Claus回收工艺，将高浓度H2S气体转化为工业硫磺，该方法
2、为目前世界上最常用的工艺，四川大规模脱硫均用此方法。当潜硫量在0.2 t/d10 t/d之间时，常选择液相直接氧化还原工艺，如蒽醌法（ADA法）、PDS法、Locat法等，赤天化、鸿化厂、包35井及隆昌净化厂均用此工艺。当潜硫量0.2t/d（即天然气中H2S浓度低或天然气处理量很低）时，常选用干法脱硫工艺。对于气矿分散井（站）来说，H2S在405000mg/m3之间，Q=0.510104m3/d，潜硫量均0.2 t/d ，选用干法脱硫工艺是合宜的。,1、工艺原理及流程介绍,固体吸附法是利用天然气中不同组分在吸附剂表面吸附性能的差异，可选择性地除去酸性组分的一类方法，常用的固体吸附剂主要有活性炭
3、、分子筛等。分子筛因其具有孔径均匀的微孔孔道、允许直径较小的分子进入孔内而得名，它是一类强极性吸附剂，对极性、不饱和化合物以及易极化分子有很高的亲和力。分子筛对天然气中各组份吸附顺序：H2O、硫醚、硫醇、H2S、COS、CS2、CO2、N2、CH4。固体吸收法其实利用就是氧化铁与天然气中的H2S发生化学反应，达到出去H2S的目的。,1、工艺流程及原理介绍,2）干法脱硫装置对于低含硫天然气脱硫较为方便、经济。一般安装于单井站或集气站。脱硫后天然气少部分满足单井生产生活用气，其余全部经入输气干线汇集于嘉二脱水站集中脱水。,典型的干法脱硫装置由饱和塔、两台脱硫塔（A、B）和1台净化气分离器及配套工艺
4、管道、阀门、仪表等构成。塔内装填脱硫剂，其活性成分与天然气中H2S接触，发生化学反应，从而除去气体中的H2S。脱硫剂的活性成分为Fe2O3，并添加有多种助催化剂。在常温下，脱硫剂中的，氧化铁与H2S发生如下吸收反应：Fe2O3+H2O+3H2SFe2S3H2O+3H2O 原料气水含量是影响反应速度的一个重要参数，水含量低的气体，其脱硫反应速度也低，因此要求进料气水含量达到饱和或接近饱和。该法工艺流程简单，经单井分离后的原料气进水饱和塔达到水饱和后进入固体脱硫塔，脱硫塔的空塔线速一般为0.10.3m/s，脱硫后的天然气经过滤器除去携带的脱硫剂粉尘后出装置。如原料气水含量已达到饱和或已接近饱和，则
5、不必设水饱和塔；如果原料气携带水含量过高，则可考虑在脱硫塔前端设置原料气分离器。,3)干法脱硫原理,经过3-5次的再生后，脱硫剂化学活性大大降低，几近失效（失效的标志为再生时塔内高温持续时间显著缩短），需更换新脱硫剂。 当脱硫剂（再生型）完全反应（饱和）后，不再具有脱硫能力，需通入空气再生重复使用。再生反应如下： Fe2S3 + 3/2 O2 Fe2O3 + 3S （慢反应） 或 Fe2S3 + 9/2 O2 Fe2O3 + 3SO2 （快反应）在再生过程中，应控制入塔空气量，进行慢速反应，即反应温度小于等于60；避免大量进入空气，发生燃烧。（由于考虑安全因素，目前未推广使用）,3)干法脱硫原
6、理,4）干法脱硫工艺流程图,单塔操作：A或B对于新装填脱硫剂的塔，可采用单塔模式，目的是在保证净化度合格的前提下，用最少的设备，降低压损，延长设备使用寿命。 双塔串联操作：AB或BA当单塔操作后期，净化气中H2S含量逐渐升高时，说明脱硫剂床层已经穿透，需切换至双塔串联模式，由后塔把关，前塔充分反应完全，用足用好脱硫剂。 双塔并联操作当处理量高于单塔设计处理量时，可考虑双塔并联操作，但运行时间不能过长，否则装置必须全停产才能更换脱硫剂,5）双塔与六阀组的切换操作,图例：O：阀开； ：阀关； ：阀缓开； *注：正常运行和切换顺序为： AABBBAA,干法脱硫装置双塔切换阀位表,2、干法脱硫设备,1
7、）原料气分离器/饱和塔根据实际单井产气水情况，可设置饱和塔或分离器。 2）脱硫塔脱硫塔中装填瓷球和脱硫剂。 3）净化器过滤分离器该设备内置多层筛网，目的是防止净化气夹带粉尘微粒。正常操作时，应观察分离器进出口压差，一旦P增加到一定值（如P=0.2 MPa ）则须清洗筛网。 4）H2S在线分析仪或层析定量管监测原料气、净化气H2S含量，控制指标为净化气中H2S20mg/m3。 实际操作中以此推算塔的单塔操作周期，确定切换时间和开始再生的时间。 5）温度计塔内设置温度检测元件，用于监测和控制脱硫、再生温度，并据此确定再生完成的时间。,填料孔,栅板,再生阀,放空,卸料孔,天然气进口,天然气出口,排污
8、,筒体,脱 硫 塔,脱硫剂,瓷球,脱硫塔,1、脱硫塔结构 脱硫器主要由筒体、栅板、瓷球、气体进出口管、排污、放空、填料孔、卸料孔等组成，可完成天然气脱硫与粗过滤。,1、开产前准备,1）装置安装完毕并经水压试验合格（新装置，施工单位负责）； 2）对输气管线进行清管，排除积液。 3）脱硫剂已按要求装填完毕，人孔已全部封闭； 4）操作人员已经培训合格； 5）准备好安全消防器具（灭火器、防毒面具、安全警示牌等）； 6）备齐常用工具和分析仪器、药品； 7）备齐操作记录； 8）重要阀门已编号（挂牌）,2、置换空气,要点： 1）为减少天然气放空损失，采用四台设备串联形式。 2）逆流程操作，即从净化气总阀V8
9、引入天然气向装置充压。 3）在原料气取样口分析置换气中氧含量0.5时置换完毕。 4）设备升压时，注意控制压力上升速度0.1MPa/min。 5）压力升至0.10.2 MPa时，塔A，B，净化气过滤分离器排污； 6）当压力升至0.2MPa时，隔离塔B作备用，并作惰性气体低压保护，防氧化，防潮。 7）开V1，缓慢升塔A压力与净化气管线压力平衡。,1、双塔串联,单塔A运行时，当净化气中H2S不断上升并接近10-20mg/m3时，需切换至AB运行： 1）检查脱硫装置压降是否正常； 2）跟踪检测塔A出口H2S含量。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,至 放 空,原料气,净化气,旁通,11,至污水
10、罐,再 生 阀,再 生 阀,注氮阀,注氮阀,12,13,14,分 离 器,脱 硫 塔 A,净 化 分 离 器,旁通,脱 硫 塔 B,1、双塔串联 （A串B）,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,脱 硫 塔 B,至 放 空,原料气,净化气,旁通,11,至污水罐,再 生 阀,再 生 阀,注氮阀,注氮阀,12,13,14,分 离 器,脱 硫 塔 A,旁通,净 化 分 离 器,2、单塔运行（A）,2、单塔运行,在AB双塔串联运行中，当塔A药剂完全耗尽时，需切换至塔B单塔运行，塔A更换脱硫剂： 1）检测塔A出口H2S含量，当接近原料气H2S浓度时，说明塔B已耗尽，需更换脱硫剂； 2）切换至单塔A操
11、作，塔A更换脱硫剂。,3、双塔并联运行,因临时需处理大流量天然气时，可考虑双塔并联操作，但一般不推荐使用。当天然气硫化氢超标后，装置必须全面停产后，A/B塔更换药剂。,1、准备工作,1）准备好取样器和层析定量管 2）定量管的选择 估计被测气体中H2S含量。 当H2S含量60mg/m3时，应选用60mg/m3定量管（通常用于测定净化气中的H2S含量）；当H2S含量在60500mg/m3时，应选用200 mg/m3定量管；当H2S含量500 mg/m3时，应选用1500 mg/m3定量管。,2、操作步骤,2）分析操作 截断定量管两端封头（注意：进气端的割断位置不能超过硅胶封隔片）。 将4乳胶管与定
12、量管进气端切断位置相连，不得漏气。 再将注射器针头取下，通过乳胶管与定量管相连。 以1ml/s的均匀速度将气样注入定量管。 注气完毕，根据定量管褐色柱显示位置读出数据。,2、操作步骤,1）采集气样 将适当长度的10乳胶管与取样接头连接，不得漏气。 先排出适量的被测气，将排气端置于盛有碱液的容器中，使排出的气体经过碱洗后排空。 注射器针头刺入10乳胶管至适当深度，缓慢采入达满量程，再将气体排出，如此反复进行三次，从而达到洗涤注射器之目的。 第四次采入满量程气样，注射器向下减至所需气量。,2、操作步骤,3）计算 当选用60 mg/m3定量管时，则测定结果值为200读数注入量。 当选用200 mg/
13、m3定量管时，则测定结果值为100读数注入量。 当选用1500 mg/m3定量管时，则测定结果值为50读数注入量。 要求重复测定两次，取算术平均值作为测量结果。 两次重复测定结果必须符合下列两个条件，否则重做； A、当气样H2S含量15 mg/m3时，两次结果之差应不小于3mg/m3。 B、当气样H2S含量15 mg/m3时，两次结果之差应小于平均值的20。,2、操作步骤,5）技术要求 每周五取样分析净化气和原料中H2S含量。 在达到脱硫剂的估算使用周期时，应每天取样分析一次净化气中H2S含量。 当净化气中H2S含量在120mg/m3时，应视情况加密取样分析净化气中H2S含量。,1、当净化气中
14、H2S含量超过20mg/m3时，启用备用塔以保证外输净化气合格。 2、当严防脱硫剂接触液态水，否则脱硫剂会粉化、浆化、结块，导致失效。 3、在开产前应排尽管道和设备中积液，防止开产时带入塔中； 4、正常生产过程中，应严把原料气液态水分离关，重要的是要保证井场分离器良好运行； 5、液位计及截止阀，压力表及截止阀，温度显示仪器，流量计，安全阀等仪器仪表均应定期检查，维护，确保灵敏； 6、正常运行期间脱硫塔前后压差应小于0.2MPa，温度小于等于60。 7、注意保养阀门，开启时要缓慢，全开时应作适当回位；关闭时不可用加力杆猛关；,7、电动葫芦用后应保养好，归位，防雨，防锈蚀； 8、取样时应充分排污，防止带液污染和堵塞管道；在保证安全的前提下，应适当放空，确保气样真实可靠，具有代表性； 9、按时填写操作记录，根据气量气质状况，及时核定操作周期，及时准备好脱硫剂。 10、硫剂在运输、储存和装卸时应防雨淋、防潮、防挤压。 11、装填脱硫剂时，应用布袋缓缓装入，布袋口离填料层高度应不大于1米；严禁从高位直接倒入，以免脱硫剂破碎； 12、气密性试漏重点检查上下装卸料口，8字盲板接触面等处；如有泄漏，须处理至不漏时才能进行下步操作。 13、长期停产时，整套装置泄压至0.20.25 MPa后关闭所有塔、分离器进出口阀门，并进行惰性气体保护；各设备进行排污。,
