一种渗透分离脱硫装置及渗透分离脱硫方法
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种针对高含硫天然气的脱硫装置及渗透分离脱硫方法。
【背景技术】
[0002]我国某些油田开采的天然气，如塔里木油田的塔中、哈拉哈塘、轮古地区单井试采过程中，绝大多数井测得天然气中H2S含量很高，其浓度从3000ppm到32000ppm不等。试采过程中，采出的天然气因含硫量高，一般只能将其中的凝析油分离回收后即放空焚烧。不但造成大量天然气能源的浪费，同时产出大量温室气体，对自然环境造成污染。而常规的干法脱硫和化学吸收法脱硫方法存在以下问题:
干法脱硫采用固体脱硫剂，按天然气H2S含量30000ppm计算，则每天需处理H2S约4.5吨，按10%硫含量计，需要脱硫剂45吨/天，脱硫剂用量巨大，费用非常高；每处理I方伴生气仅脱硫剂费用就高达4元，成本过高，而且因脱硫罐容量巨大，无法用于撬装化，野外应用搬迀困难。
[0003]化学吸收法是目前天然气脱硫工艺中最常用的方法，利用碱性醇胺溶液吸收气体中的H2S和CO2等，所得吸收富液再通过升温、降压等来释放出H 2S和C02，从而实现吸收剂的循环使用。但被吸收的这些酸性气体在脱硫剂再生时H2S和0)2还会解析出来，没有真正的转化H2S,还必须设置硫磺回收装置，将H2S转化为单质硫磺，方可真正实现净化过程。该装置设备体积较大，要达到全部橇装化很困难。
[0004]因此寻找一种新的适合于单井脱硫的新技术迫在眉睫，这种新的工艺要求脱硫工艺简单，整体设备能全部成橇，便于运输和拆卸。
【发明内容】
[0005]本发明专利的目的是提供一种流程简单、结构紧凑、适合于单井高含硫天然气使用的有机渗透膜渗透分离脱硫装置及渗透脱硫方法。
[0006]本发明通过以下技术方案实现:
一种渗透分离脱硫装置，主要由聚结分离器、加热器、膜分离器、第一脱硫罐构成，所述聚结分离器分别与加热器、膜分离器相连接，所述聚结分离器还通过阀门F3与原料气进口相连接，所述膜分离器的透过侧通过阀门F4与高浓度硫化氢废气管相连接，所述膜分离器的未透过侧通过阀门F5与第一脱硫罐的进口端相连接，所述第一脱硫罐出口端通过阀门F8与脱硫天然气出口相连接。
[0007]进一步地，为更好地实现本发明，所述第一脱硫罐进口端通过阀门F6与第一脱硫罐相连接。
[0008]进一步地，为更好地实现本发明，所述加热器还通过阀门F2与热水出口相连接，所述加热器还通过阀门Fl与热水进口相连接。
[0009]进一步地，为更好地实现本发明，所述第一脱硫罐通过阀门FlO与安全泄压出口管相连接，所述泄压出口管远离阀门FlO —端与高浓度硫化氢废气管相连接。
[0010]进一步地，为更好地实现本发明，还包括第二脱硫罐，所述第二脱硫罐与第一脱硫罐并联，所述膜分离器的未透过侧通过阀门F5与第二脱硫罐进口端相连接，所述第二脱硫罐进口端通过阀门F7与第二脱硫罐相连接，所述第二脱硫罐出口端通过阀门F9与脱硫天然气出口相连接。
[0011]进一步地，为更好地实现本发明，所述第二脱硫罐通过阀门Fll与安全泄压出口管相连接，所述泄压出口管远离阀门Fll —端与高浓度硫化氢废气管相连接。
[0012]进一步地，为更好地实现本发明，所述原料气进口、热水出口、热水进口、聚结分离器、加热器、膜分离器、第一脱硫罐、第二脱硫罐、废气出口、高浓度硫化氢废气管、脱硫天然气出口、安全泄压出口管均集成安装于橇块底座上形成一个撬块装置。
[0013]本发明还公开了一种渗透分离脱硫方法，包括以下步骤:
S1:分离固体杂质:将高含硫天然气通入到设置在撬块底座上的聚结分离器，通过聚结分离器将高含硫天然气中的固体杂质分离排出；
52:对步骤SI输出的高含硫天然气进行加热处理:将步骤SI输出的高含硫天然气输入到加热器中，采用水加热器对高含硫天然气进行加热；
53:对步骤S2输出的高含硫天然气进行渗透分离:将步骤S2输出的高含硫天然气输入到膜分离器中，利用膜分离器内的有机渗透膜进行分离；
54:对步骤S3输出的天然气分别回收处理:将步骤S3输出的H2S集中处理，对步骤S3中膜分离器分离出来的天然气输入到第一脱硫罐；
55:对步骤S4中的天然气进行再次脱硫处理:在第一脱硫罐内设置脱硫剂，通过脱硫剂吸附天然气中剩余的&5，并将从第一脱硫罐输出的天然输出到天然气输气管网。
[0014]进一步地，为更好地实现本发明，对步骤S3产生的H2S集中收集或燃烧处理。
[0015]本发明与现有技术相比，具有以下有益效果:
(1)本高含硫天然气脱硫装置的核心部件为膜脱硫分离器，通过有机渗透膜对原料气中H2S进行粗分离，90%以上的H2S被渗透进入高含气中，可放空燃烧或集中处理；H2S含量降低至100-1000ppm的天然气进入脱硫罐，通过脱硫剂再次吸附气体中的少量H2S,保证输出的天然气中H2S含量小于20ppm，即可进入天然气管网，使这部分天然气得以净化并回收利用；
(2)本发明结构紧凑、成本低，操作方便、工艺简化，装置中的所有设备可紧凑地安装在同一个底板上，集成为橇块装置，在油田开采中，本装置可方便地整体移位，用于油田各井口伴生天然气的脱硫。
【附图说明】
[0016]图1是本一种渗透分离脱硫装置结构示意图。
[0017]其中:1 一原料气进口 ；2—热水出口 ；3—热水进口 ；4一聚结分尚器；5—加热器；6—膜分离器；7—第一脱硫罐；8—第二脱硫罐；9一废气出口 ； 10—高浓度硫化氢废气管；11一脱硫天然气出口 ； 12—橇块底座；13—安全泄压出口管；14一透过侧；15—未透过侧；F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10、F11—阀门。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细介绍，但发明的实施方式不限于此。
[0019]实施例1:
如图1，聚结分离器4、加热器5、膜分离器6、第一脱硫罐7和第二脱硫罐8通过管路连接成系统并集成于橇块底座12而成橇块。
[0020]从原料气进口 I输入的高含硫天然气通过阀门F3，进入聚结分离器4，分离掉大于5 μ m的液滴及固体杂质后，进入加热器5被加热，热水作为加热器5的热介质，从热水进口3通过Fl阀门进入加热器5，降温后的热水通过阀门F2，由热水出口 2输出橇块。被加热后的高含硫天然气温度高于水、烃露点5-10°C，它进入膜分离器6内，通过膜分离器6内的有机渗透膜分离，90%以上的H2S进入从膜分离器6的透过侧14，通过阀门F4，然后通过高浓度硫化氢废气管10，从废气出口 9输出，可放空烧掉或作其它处理；从膜分离器6的未透过侧15获得初步脱硫的天然气(H2S浓度已降至100-1000ppm)，它从出口阀门F5然后经过阀门F6进入第一脱硫罐7内，第一脱硫罐7内装填的脱硫剂，吸附除去天然气中剩余的H2S后，得到H2S小于20ppm的合格天然气，通过阀门F8从脱硫天然气出口 11出橇后，作为合格气然气进入输气管网，第二脱硫罐8作为备用脱硫罐，与第一脱硫罐7并联，通过