小型天然气脱硫装置应用.pdf

学兔兔 第6期 付 玄等：小型天然气脱硫装置的应用 21 小型天然气脱硫装置的应用 付 玄，傅 波，罗 华 (I~t)JI大学制造科学与工程学院，l~tJI』成都 610065) 摘要：针对偏远天然气站场及周边无法直接使用含硫天然气，常采用的脱硫厂集中净化后再铺设管道送回的方式，费用昂 贵，为此设计一种小型天然气就地脱硫装置，可以高效低成本地解决此难题。装置按照三级结构进行设计：第一级为脱水器，分 离出含硫天然气中多余水分；第二级为脱硫装置，采用氧化铁脱硫剂，不仅硫容大且可以利用空气再生；第三级为纤维膜脱碳 器，排除燃气中过量的二氧化碳；最终使其达到民用天然气标准。经试运行证明，该装置可根据不同使用情况直接调节脱硫剂 运行量，可直接目视脱硫剂状态，结构简单便于拆装，能很好地满足偏远天然气井站、集气站场及周边等对天然气净化的需求。 关键词：天然气；就地净化；偏远地区；脱硫；脱水；脱除二氧化碳；氧化铁脱硫剂 中图分类号：TQ 21 文献标识码：B 文章编号：1001．9219(2011)06—21—04 中国含硫(主要为H2S)气田的天然气产量占全 时考虑的主要问题及解决方案如下：(1)气井区地 国的60％以上，虽目前各种脱硫技术广泛应用，但 形复杂，远离交通要道，因此装置不使用电源，一次 对于一部分位于偏远山区的站场及其周边，尚无法 安装后可长时间使用，所以采用干法脱硫，且选择 就地对天然气进行脱硫以供其使用，常用的脱硫厂 可还原型脱硫剂；(2)各地天然气中H S含量并不 集中净化后再铺设管道送回的方式，费用昂贵。为 恒定，且用户用气量时高时低，因此脱硫装置应可 此设计了一种能够就地脱硫装置，使处理后的天然 根据实际的使用情况变换运行量；(3)除站场工作 气达到H2S含量 20mg／m 的民用标 ”，以满足站 人员外，普通居民也能使用，因此结构不能复杂，使 场乃至周边居民对脱硫天然气的日常需求。该装置 用拆装及维修容易；(4)天然气易燃，H2S剧毒且腐 对于天然气这种清洁能源的有效合理利用具有重 蚀性强，所以装置应具有较高的安全性，主要是管 要意义。 件的密封性好和抗腐蚀能力强。 1 技术难点分析 2 设计方案 根据部分偏远天然气井站、集气站场及周边等 2．1 脱硫剂及装置材料的选择 的用气需求调查，统计出大部分用户的需求数据 通过比较几种常用干法脱硫剂的技术指标，选 为：天然气用量lm3／h和10m3／d，装置一次性运行 择氧化铁脱硫剂，一种铁、锰盐及其氧化物合成的 天数l80d。 条状脱硫剂，失效后颜色会由红色变成深黑色，反 站场井出口气体经减压和升温后，再通过第一 应化学方程式如下： 级的LC—I型天然气三相分离器，除去其中多余水分 Fe203·H20+3HzS=FezS3·H20+3H20(脱硫) 和杂质，成为原料天然气：压力0．6MPa~0．9MPa，温 Fe ·H~O+3／202=Fe203·H20+3S(再生) 度25℃-37 ，湿度10％-15％，pH值4～7，H2S 2HzS+O~=H20+2S(氧化铁相当于催化剂) 含量1500 mg／m ，CO2体积分数5．2％。 由于H S及其反应后生成物的高腐蚀性，以及 基于站场及周边居民的用气特点，装置在设计 对防锈、加工等方面的考虑，容器管道材料选择抗