一种组合式天然气净化厂低浓度酸气处理装置的制造方法
【技术领域】 [0001] ：
[0002] 本实用新型涉及一种组合式天然气净化厂低浓度酸气处理装置。
【背景技术】 [0003] ：
[0004] 酸气是指从酸性天然气中脱出的酸性气体混合物，其主要成分为H2S和CO2，并含 少量的烃类。
[0005] H2S含量小于15%的低浓度酸气不能用Claus法硫磺回收及延伸工艺处理，目前 低浓度酸气天然气净化厂多采用传统固相催化剂直接氧化法或者液相催化剂直接氧化法。 传统固相催化剂克劳斯活性好、选择性差，生成30 2的副反应，硫回收率最高90%左右，难以 达到目前的排放标准。液相催化剂直接氧化法硫回收率可达到99. 9%，但产品为水及杂质 60. 0%(wt)硫磺饼，硫磺品质差，难以销售，整个装置运行成本高。由于传统的低浓度酸气处 理技术存在尾气排放不达标或者硫磺产品不合格及装置运行成本高等问题，目前天然气净 化厂低浓度酸气处理是一个难点。
[0006] 随着国家环保要求的日益严格，各个行业相应制定了更加严格的大气污染物排放 标准。目前天然气净化厂的SO 2排放控制主要是通过生产工艺措施，提高硫磺回收率来实 现的，这也是国外天然气净化行业的普遍做法。目前国内外天然气净化厂高浓度酸气通常 采用Claus法回收硫磺，为了满足排放标准进一步提高硫回收率增加了尾气处理工艺，主 要有延伸克劳斯法、还原吸收法和催化剂直接氧化法。
[0007] 常规Claus法硫磺回收工艺及其延伸克劳斯工艺受反应温度的限制一般用做处 理H2S含量大于15%的酸气，该方法已是十分成熟的工艺技术。克劳斯反应是微放热反应、 从平衡常数较小来看是可逆反应，该类工艺的最高硫回收率仅为99. 2%。由于转化率的限制 目前已停止引进，或已建成的装置已进行改造适应新的环保排放要求。
[0008] 还原吸收法尾气处理工艺方法成熟，总的硫回收率可达99. 8%以上。但由于其工 艺流程较复杂，投资与操作费用高，一般用于较大规模的Claus装置的尾气处理。
[0009] H2S含量小于15%的酸气目前国内没有有效的处理方式，目前传统的处理方式多采 用催化剂直接氧化法，分为液相氧化和固体氧化工艺。在催化剂的作用下，直接把H 2S氧化 为单质硫。
[0010] 液相氧化工艺主要是络合铁液相氧化技术（L0-CAT工艺)，络合铁液相氧化工艺利 用铁基催化剂完成氧化反应，进行硫磺回收的工艺方法。其核心设备是吸收/氧化反应器。 主要适用于硫含量相对较小的酸气或废气的处理。LO-CAT装置能够达到99. 9%以上的硫 脱出效率。络合铁液相氧化技术需要添加5种化学品溶剂，溶剂消耗量大；溶剂供给系统 复杂，运行成本高，生产每吨硫磺药剂及能耗消耗约3500-4000元。液相氧化工艺产品为含 水及杂质60. 0%(wt)硫磺饼，硫磺品质差，难以销售。
[0011] 固相催化剂直接氧化法，催化剂多选择了具有克劳斯活性的催化剂，由于该催化 剂低温活性、选择性较差，催化剂既有催化H2S氧反应生成单质S，也有催化生成502副反应， 降低了硫磺收率，硫收率小于90%，难以满足越来越严格的排放要求，目前已建设备进行装 置改造。 【实用新型内容】
[0012] 本实用新型是针对目前天然气净化厂处理低浓度酸气存在的硫回收率低、运行成 本高的问题而开发的一种组合式天然气净化厂低浓度酸气处理装置。其采用新型选择性高 的固相催化剂氧化工艺串联液相氧化工艺，成功的解决了天然气净化厂处理低浓度酸气处 理硫回收率低和运行成本高的问题。
[0013] 本实用新型采用的技术方案：
[0014] 一种组合式天然气净化厂低浓度酸气处理装置，包括固相氧化反应装置和液相氧 化反应装置，固相氧化反应装置和液相氧化反应装置串联连接；
[0015] 所述固相氧化反应装置包括等温反应器，所述的等温反应器的上端进口通过管线 连接有酸气分离器，所述酸气分离器的上端入口连接有酸气管道，所述酸气分离器与所述 等温反应器之间依次连接有酸气增压风机和酸气预热器，所述等温反应器的上端进口依次 串联有空气预热器、空气鼓风机，所述空气鼓风机的上部进口连接有空气管道，所述等温反 应器的下端出口连接有一级硫冷凝器，所述一级硫冷凝器出口连接有一级硫冷凝分离器；
[0016] 所述液相氧化反应装置包括吸收氧化塔，所述吸收氧化塔的入口端连接有气液分 离器，气液分离器的入口端连接有尾气冷凝器；
[0017] 所述固相氧化反应装置的一级硫冷凝分离器的上端出口与液相氧化反应装置的 尾气冷凝器入口连接。
[0018] 所述一级硫冷凝分离器与所述尾气冷凝器之间依次连接有绝热反应器和二级硫 冷凝分离器，所述绝热反应器与所述二级硫冷凝分离器之间连接有二级硫冷凝器。
[0019] 所述等温反应器的上端入口连接有气包，所述气包的底部出口与温反应器的下端 出口连通，气包的入口连接有锅炉补水管道。
[0020] 所述吸收氧化塔的上部出口连接有过滤器，所述过滤器与所述吸收氧化塔之间设 置有空气鼓风机。
[0021] 所述吸收氧化塔为锥形，所述吸收氧化塔锥形底部出口连接有硫浆泵。
[0022] 还包括换热器，所述换热器的两端与吸收氧化塔连接，所述换热器与吸收氧化塔 之间设置有溶液循环泵。
[0023] 本实用新型的有益效果：
[0024] 对低H2S浓度（H2S < 15%)酸气处理工艺，满足现在越来越严格的排放标准。通过 采用固相直接氧化串联液相氧化技术，固相直接氧化催化剂选用低温活性好，选择性高的 国产新型催化剂，通过酸气浓度的高低选用直接选择氧化和直接氧化两级反应器或者直接 选择氧化一级反应器99. 6%的H2S转化为高品质硫磺。
[0025] 过程中酸气经过冷却后进入络合铁液相氧化反应器，通过液相氧化把剩余的H2S 直接氧化成硫浆，总硫回收率达到99. 9%。通过固相催化氧化法回收大部分硫磺，大大降低 进液相氧化反应器总硫容，降低液相氧化技术运行成本。
[0026] 通过选择氧化法和液相氧化法工艺组合，充分利用新型氧化催化剂选择性，提高 硫回收率，回收高品质硫磺；低硫容酸气通过液相氧化工艺保证尾气排放达标降低运行成 本。
[0027] 下面结合附图作进一步说明。
【附图说明】 [0028] ：
[0029] 图1为组合式天然气净化厂低浓度酸气处理装置的工艺示意图。
[0030] 图中：1、酸气分离器；2、酸气增压风机；3、酸气预热器；4、空气鼓风机；5、空气预 热器；6、等温反应器；7、一级硫冷凝器；8、一级硫冷凝分离器；9、二级反应预热器；10、绝热 反应器；11、二级硫冷凝器；12、二级硫冷凝分离器；13、气包；14、尾气冷却器；15、气液分离 器；16、吸收氧化塔；17、过滤器；18、空气鼓风机；19、硫浆泵；20、溶液循环泵；21、换热器。
[0031] a、酸气管道；b、空气管道；c、锅炉补水管道；d、中压蒸汽管道；e、酸性凝液至污水 处理管道；f、尾气管道；g、消泡剂管道；h、KOH溶液管道；i、化学溶液管道；j、除盐水管道； k、真空带滤机；m、储罐。
【具体实施方式】 [0032] ：
[0033] 实施例1 :
[0034] 本实用新型是针对目前天然气净化厂处理低浓度酸气存在的硫回收率低、运行成 本高的问题而开发的一种组合式天然气净化厂低浓度酸气处理装置。其采用新型选择性高 的固相催化剂氧化工艺串联液相氧化工艺，成功的解决了天然气净化厂处理低浓度酸气处 理硫回收率低和运行成本高的问题。
[0035] 本实用新型所提供得如图1所示的一种组合式天然气净化厂低浓度酸气处理装 置及方法对低H 2S浓度（H2S < 15%)酸气处理工艺，满足现在越来越严格的排放标准。
[0036] 如图1所示,包括固相氧化反应装置和液相氧化反应装置，固相氧化反应装置和 液相氧化反应装置串联连接；
[0037] 所述固相氧化反应装置包括等温反应器6,所述的等温反应器6的上端进口通过 管线连接有酸气分离器1，所述酸气分离器1的上端入口连接有酸气管道a，所述酸气分离 器1与所述等温反应器6之间依次连接有酸气增压风机2和酸气预热器3,所述等温反应 器6的上端进口依次串联有空气预热器5、空气鼓风机4,所述空气鼓风机4的上部进口连 接有空气管道b，所述等温反应器6的下端出口连接有一级硫冷凝器7,所述一级硫冷凝器 7出口连接有一级硫冷凝分离器8 ;
[0038] 所述液相氧化反应装置包括吸收氧化塔16,所述吸收氧化塔16的入口端连接有 气液分离器15,气液分离器15的入口端连接有尾气冷凝器14 ;
[0039] 所述固相氧化反应装置的一级硫冷凝分离器8的上端出口与液相氧化反应装置 的尾气冷凝器14入口连接。
[0040] 混合后气体进入等温反应器6,在等温反应器6内进行选择性氧化反应，将大部分 的H2S直接氧化成硫蒸汽，等温反应后的硫蒸汽进入一级硫冷凝器7,冷却至125°C进入一 级硫冷凝分离器8分离出液硫，液硫进入储罐m，出一级硫冷凝分离器8的尾气经过二级反 应预热器9加热至160°C后进入绝热反应器10进行直接氧化反应，反应后的硫