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1234干法脫硫概述裝置開工及運(yùn)行硫化氫含量分析5硫容及周期計算技術(shù)要求及注意事項提綱第一頁,共32頁。
1)天然氣脫硫工藝簡介在天然氣凈化生產(chǎn)上常用的脫硫方法有濕法和干法兩大類方法。其中濕法脫硫可分為化學(xué)/物理溶劑吸收法和直接氧化還原法。干法脫硫可分為吸收/吸附法,吸收法主要有固體氧化鐵法,吸附法主要有分子篩法。通過計算和確定天然氣中潛硫量(H2S:t/d),可大致選擇相應(yīng)的脫硫工藝路線。一般地說,潛硫量在10t/d以上時,選擇化學(xué)/物理溶劑吸收法脫除H2S,再輔以Claus回收工藝,將高濃度H2S氣體轉(zhuǎn)化為工業(yè)硫磺,該方法為目前世界上最常用的工藝,四川大規(guī)模脫硫均用此方法。當(dāng)潛硫量在0.2t/d~10t/d之間時,常選擇液相直接氧化還原工藝,如蒽醌法(ADA法)、PDS法、Locat法等,赤天化、鴻化廠、包35井及隆昌凈化廠均用此工藝。
當(dāng)潛硫量<0.2t/d(即天然氣中H2S濃度低或天然氣處理量很低)時,常選用干法脫硫工藝。對于氣礦分散井(站)來說,H2S在40~5000mg/m3之間,Q=0.5~10×104m3/d,潛硫量均<0.2t/d,選用干法脫硫工藝是合宜的。一、干法脫硫概述交流資料
1、工藝原理及流程介紹第二頁,共32頁。固體吸附法是利用天然氣中不同組分在吸附劑表面吸附性能的差異,可選擇性地除去酸性組分的一類方法,常用的固體吸附劑主要有活性炭、分子篩等。分子篩因其具有孔徑均勻的微孔孔道、允許直徑較小的分子進(jìn)入孔內(nèi)而得名,它是一類強(qiáng)極性吸附劑,對極性、不飽和化合物以及易極化分子有很高的親和力。分子篩對天然氣中各組份吸附順序:H2O、硫醚、硫醇、H2S、COS、CS2、CO2、N2、CH4。
固體吸收法其實(shí)利用就是氧化鐵與天然氣中的H2S發(fā)生化學(xué)反應(yīng),達(dá)到出去H2S的目的。一、干法脫硫概述交流資料
1、工藝流程及原理介紹第三頁,共32頁。
2)干法脫硫裝置對于低含硫天然氣脫硫較為方便、經(jīng)濟(jì)。一般安裝于單井站或集氣站。脫硫后天然氣少部分滿足單井生產(chǎn)生活用氣,其余全部經(jīng)入輸氣干線匯集于嘉二脫水站集中脫水。一、干法脫硫概述交流資料第四頁,共32頁。
典型的干法脫硫裝置由飽和塔、兩臺脫硫塔(A、B)和1臺凈化氣分離器及配套工藝管道、閥門、儀表等構(gòu)成。塔內(nèi)裝填脫硫劑,其活性成分與天然氣中H2S接觸,發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而除去氣體中的H2S。脫硫劑的活性成分為Fe2O3,并添加有多種助催化劑。在常溫下,脫硫劑中的,氧化鐵與H2S發(fā)生如下吸收反應(yīng):
Fe2O3+H2O+3H2S→Fe2S3?H2O+3H2O
原料氣水含量是影響反應(yīng)速度的一個重要參數(shù),水含量低的氣體,其脫硫反應(yīng)速度也低,因此要求進(jìn)料氣水含量達(dá)到飽和或接近飽和。該法工藝流程簡單,經(jīng)單井分離后的原料氣進(jìn)水飽和塔達(dá)到水飽和后進(jìn)入固體脫硫塔,脫硫塔的空塔線速一般為0.1~0.3m/s,脫硫后的天然氣經(jīng)過濾器除去攜帶的脫硫劑粉塵后出裝置。如原料氣水含量已達(dá)到飽和或已接近飽和,則不必設(shè)水飽和塔;如果原料氣攜帶水含量過高,則可考慮在脫硫塔前端設(shè)置原料氣分離器。一、干法脫硫概述交流資料
3)干法脫硫原理第五頁,共32頁。經(jīng)過3-5次的再生后,脫硫劑化學(xué)活性大大降低,幾近失效(失效的標(biāo)志為再生時塔內(nèi)高溫持續(xù)時間顯著縮短),需更換新脫硫劑。
當(dāng)脫硫劑(再生型)完全反應(yīng)(飽和)后,不再具有脫硫能力,需通入空氣再生重復(fù)使用。再生反應(yīng)如下:
Fe2S3+3/2O2→Fe2O3+3S(慢反應(yīng))或Fe2S3+9/2O2→Fe2O3+3SO2
(快反應(yīng))在再生過程中,應(yīng)控制入塔空氣量,進(jìn)行慢速反應(yīng),即反應(yīng)溫度小于等于60℃;避免大量進(jìn)入空氣,發(fā)生燃燒。(由于考慮安全因素,目前未推廣使用)一、干法脫硫概述交流資料
3)干法脫硫原理第六頁,共32頁。
4)干法脫硫工藝流程圖一、干法脫硫概述交流資料12345678910至放空原料氣凈化氣旁通11至污水罐再生閥再生閥注氮閥注氮閥121314飽和塔脫硫塔A旁通脫硫塔B凈化分離器第七頁,共32頁。一、干法脫硫概述交流資料第八頁,共32頁。一、干法脫硫概述交流資料第九頁,共32頁。①單塔操作:A或B
對于新裝填脫硫劑的塔,可采用單塔模式,目的是在保證凈化度合格的前提下,用最少的設(shè)備,降低壓損,延長設(shè)備使用壽命。②雙塔串聯(lián)操作:A→B或B→A
當(dāng)單塔操作后期,凈化氣中H2S含量逐漸升高時,說明脫硫劑床層已經(jīng)穿透,需切換至雙塔串聯(lián)模式,由后塔把關(guān),前塔充分反應(yīng)完全,用足用好脫硫劑。③雙塔并聯(lián)操作當(dāng)處理量高于單塔設(shè)計處理量時,可考慮雙塔并聯(lián)操作,但運(yùn)行時間不能過長,否則裝置必須全停產(chǎn)才能更換脫硫劑一、干法脫硫概述交流資料
5)雙塔與六閥組的切換操作第十頁,共32頁。運(yùn)行方式V3(閥3)V4(閥4)V5(閥5)V6(閥6)V7(閥7)V8(閥8)塔AO×O×××塔AB串聯(lián)×●O××O塔B×××O×O塔BA串聯(lián)O××O●×*雙塔AB并聯(lián)O×OO×O圖例:O:閥開;×:閥關(guān);●:閥緩開;*注:正常運(yùn)行和切換順序?yàn)椋篈→AB→B→BA→A……干法脫硫裝置雙塔切換閥位表一、干法脫硫概述交流資料第十一頁,共32頁。一、干法脫硫概述
交流資料2、干法脫硫設(shè)備1)原料氣分離器/飽和塔根據(jù)實(shí)際單井產(chǎn)氣水情況,可設(shè)置飽和塔或分離器。2)脫硫塔脫硫塔中裝填瓷球和脫硫劑。3)凈化器過濾分離器該設(shè)備內(nèi)置多層篩網(wǎng),目的是防止凈化氣夾帶粉塵微粒。正常操作時,應(yīng)觀察分離器進(jìn)出口壓差,一旦△P增加到一定值(如△P=0.2MPa)則須清洗篩網(wǎng)。4)H2S在線分析儀或?qū)游龆抗鼙O(jiān)測原料氣、凈化氣H2S含量,控制指標(biāo)為凈化氣中H2S≤20mg/m3。實(shí)際操作中以此推算塔的單塔操作周期,確定切換時間和開始再生的時間。5)溫度計塔內(nèi)設(shè)置溫度檢測元件,用于監(jiān)測和控制脫硫、再生溫度,并據(jù)此確定再生完成的時間。第十二頁,共32頁。填料孔柵板再生閥放空卸料孔天然氣進(jìn)口天然氣出口排污筒體脫硫塔脫硫劑瓷球一、干法脫硫概述
交流資料脫硫塔1、脫硫塔結(jié)構(gòu)脫硫器主要由筒體、柵板、瓷球、氣體進(jìn)出口管、排污、放空、填料孔、卸料孔等組成,可完成天然氣脫硫與粗過濾。
第十三頁,共32頁。二、裝置開工交流資料1、開產(chǎn)前準(zhǔn)備1)裝置安裝完畢并經(jīng)水壓試驗(yàn)合格(新裝置,施工單位負(fù)責(zé));2)對輸氣管線進(jìn)行清管,排除積液。3)脫硫劑已按要求裝填完畢,人孔已全部封閉;4)操作人員已經(jīng)培訓(xùn)合格;5)準(zhǔn)備好安全消防器具(滅火器、防毒面具、安全警示牌等);6)備齊常用工具和分析儀器、藥品;7)備齊操作記錄;8)重要閥門已編號(掛牌)第十四頁,共32頁。二、裝置開工交流資料2、置換空氣要點(diǎn):1)為減少天然氣放空損失,采用四臺設(shè)備串聯(lián)形式。2)逆流程操作,即從凈化氣總閥V8引入天然氣向裝置充壓。3)在原料氣取樣口分析置換氣中氧含量≤0.5%時置換完畢。4)設(shè)備升壓時,注意控制壓力上升速度≤0.1MPa/min。5)壓力升至0.1~0.2MPa時,塔A,B,凈化氣過濾分離器排污;6)當(dāng)壓力升至0.2MPa時,隔離塔B作備用,并作惰性氣體低壓保護(hù),防氧化,防潮。7)開V1,緩慢升塔A壓力與凈化氣管線壓力平衡。第十五頁,共32頁。三、正常操作交流資料1、雙塔串聯(lián)單塔A運(yùn)行時,當(dāng)凈化氣中H2S不斷上升并接近10-20mg/m3時,需切換至A→B運(yùn)行:1)檢查脫硫裝置壓降是否正常;2)跟蹤檢測塔A出口H2S含量。第十六頁,共32頁。12345678910至放空原料氣凈化氣旁通11至污水罐再生閥再生閥注氮閥注氮閥121314分離器脫硫塔A凈化分離器旁通脫硫塔B三、正常操作交流資料1、雙塔串聯(lián)(A串B)第十七頁,共32頁。12345678910脫硫塔B至放空原料氣凈化氣旁通11至污水罐再生閥再生閥注氮閥注氮閥121314分離器脫硫塔A旁通凈化分離器三、正常操作交流資料2、單塔運(yùn)行(A)第十八頁,共32頁。三、正常操作交流資料2、單塔運(yùn)行在A→B雙塔串聯(lián)運(yùn)行中,當(dāng)塔A藥劑完全耗盡時,需切換至塔B單塔運(yùn)行,塔A更換脫硫劑:1)檢測塔A出口H2S含量,當(dāng)接近原料氣H2S濃度時,說明塔B已耗盡,需更換脫硫劑;2)切換至單塔A操作,塔A更換脫硫劑。第十九頁,共32頁。四、H2S分析交流資料3、雙塔并聯(lián)運(yùn)行因臨時需處理大流量天然氣時,可考慮雙塔并聯(lián)操作,但一般不推薦使用。當(dāng)天然氣硫化氫超標(biāo)后,裝置必須全面停產(chǎn)后,A/B塔更換藥劑。第二十頁,共32頁。三、正常操作交流資料1、準(zhǔn)備工作1)準(zhǔn)備好取樣器和層析定量管2)定量管的選擇①估計被測氣體中H2S含量。②當(dāng)H2S含量<60mg/m3時,應(yīng)選用60mg/m3定量管(通常用于測定凈化氣中的H2S含量);當(dāng)H2S含量在60~500mg/m3時,應(yīng)選用200mg/m3定量管;當(dāng)H2S含量>500mg/m3時,應(yīng)選用1500mg/m3定量管。第二十一頁,共32頁。三、正常操作交流資料2、操作步驟2)分析操作①截斷定量管兩端封頭(注意:進(jìn)氣端的割斷位置不能超過硅膠封隔片)。②將φ4乳膠管與定量管進(jìn)氣端切斷位置相連,不得漏氣。③再將注射器針頭取下,通過乳膠管與定量管相連。④以1ml/s的均勻速度將氣樣注入定量管。⑤注氣完畢,根據(jù)定量管褐色柱顯示位置讀出數(shù)據(jù)。第二十二頁,共32頁。三、正常操作交流資料2、操作步驟1)采集氣樣①將適當(dāng)長度的φ10乳膠管與取樣接頭連接,不得漏氣。②先排出適量的被測氣,將排氣端置于盛有堿液的容器中,使排出的氣體經(jīng)過堿洗后排空。③注射器針頭刺入φ10乳膠管至適當(dāng)深度,緩慢采入達(dá)滿量程,再將氣體排出,如此反復(fù)進(jìn)行三次,從而達(dá)到洗滌注射器之目的。④第四次采入滿量程氣樣,注射器向下減至所需氣量。第二十三頁,共32頁。三、正常操作交流資料2、操作步驟3)計算①當(dāng)選用60mg/m3定量管時,則測定結(jié)果值為200×讀數(shù)÷注入量。②當(dāng)選用200mg/m3定量管時,則測定結(jié)果值為100×讀數(shù)÷注入量。③當(dāng)選用1500mg/m3定量管時,則測定結(jié)果值為50×讀數(shù)÷注入量。④要求重復(fù)測定兩次,取算術(shù)平均值作為測量結(jié)果。⑤兩次重復(fù)測定結(jié)果必須符合下列兩個條件,否則重做;A、當(dāng)氣樣H2S含量≤15mg/m3時,兩次結(jié)果之差應(yīng)不小于3mg/m3。B、當(dāng)氣樣H2S含量>15mg/m3時,兩次結(jié)果之差應(yīng)小于平均值的20%。第二十四頁,共32頁。三、正常操作交流資料2、操作步驟5)技術(shù)要求①每周五取樣分析凈化氣和原料中H2S含量。②在達(dá)到脫硫劑的估算使用周期時,應(yīng)每天取樣分析一次凈化氣中H2S含量。③當(dāng)凈化氣中H2S含量在1~20mg/m3時,應(yīng)視情況加密取樣分析凈化氣中H2S含量。第二十五頁,共32頁。四、技術(shù)要求及注意事項交流資料1、當(dāng)凈化氣中H2S含量超過20mg/m3時,啟用備用塔以保證外輸凈化氣合格。2、當(dāng)嚴(yán)防脫硫劑接觸液態(tài)水,否則脫硫劑會粉化、漿化、結(jié)塊,導(dǎo)致失效。3、在開產(chǎn)前應(yīng)排盡管道和設(shè)備中積液,防止開產(chǎn)時帶入塔中;4、正常生產(chǎn)過程中,應(yīng)嚴(yán)把原料氣液態(tài)水分離關(guān),重要的是要保證井場分離器良好運(yùn)行;5、液位計及截止閥,壓力表及截止閥,溫度顯示儀器,流量計,安全閥等儀器儀表均應(yīng)定期檢查,維護(hù),確保靈敏;6、正常運(yùn)行期間脫硫塔前后壓差應(yīng)小于0.2MPa,溫度小于等于60℃。7、注意保養(yǎng)閥門,開啟時要緩慢,全開時應(yīng)作適當(dāng)回位;關(guān)閉時不可用加力桿猛關(guān);第二十六頁,共32頁。四、技術(shù)要求及注意事項交流資料7、電動葫蘆用后應(yīng)保養(yǎng)好,歸位,防雨,防銹蝕;8、取樣時應(yīng)充分排污,防止帶液污染和堵塞管道;在保證安全的前提下,應(yīng)適當(dāng)放空,確保氣樣真實(shí)可靠,具有代表性;9、按時填寫操作記錄,根據(jù)氣量氣質(zhì)狀況,及時核定操作周期,及時準(zhǔn)備好脫硫劑。10、硫劑在運(yùn)輸、儲存和裝卸時應(yīng)防雨淋、防潮、防擠壓。11、裝填脫硫劑時,應(yīng)用布袋緩緩裝入,布袋口離填料層高度應(yīng)不大于1米;嚴(yán)禁從高位直接倒入,以免脫硫劑破碎;12、氣密性試漏重點(diǎn)檢查上下裝卸料口,8字盲板接觸面等處;如有泄漏,須處理至不漏時才能進(jìn)行下步操作。13、長期停產(chǎn)時,整套裝置泄壓至0.2~0.25MPa后關(guān)閉所有塔、分離器進(jìn)出口閥門,并進(jìn)行惰性氣體保護(hù);各設(shè)備進(jìn)行排污。第
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