处理含H2S和CO2的气体的方法技术

本发明专利技术属于气体分离领域，具体涉及一种逐级处理含H2S和CO2的气体的方法。该方法包括如下步骤：A：待处理的含H2S和CO2的气体进行节流，得到气体Ⅰ；B：将气体Ⅰ用消减液进行预吸收，得到预吸收后的气体Ⅱ，预吸收后的气体Ⅱ再经过节流得到气体Ⅲ；C：将气体Ⅲ再用消减液进行深度吸收，得到深度吸收后的气体Ⅳ，深度吸收后的气体Ⅳ通过捕雾分离得到气体

【技术实现步骤摘要】
处理含H2S和CO2的气体的方法


[0001]本专利技术属于气体分离领域，具体涉及一种逐级处理含H2S和CO2的气体的方法。

技术介绍

[0002]在油气田生产中，H2S和CO2也常随油气产出，H2S有毒，直接排放会污染环境，H2S和CO2还会腐蚀装置和设备。当环境中的H2S浓度达到10ppm时，眼睛及呼吸道开始受到一定的刺激，当浓度上升至20
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300ppm时，会导致头晕、头痛、嗅觉暂失和浮肿现象，当浓度上升至300
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500ppm时，短期暴露也会出现生命危险，需要及时救治。根据GB31573
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2015(无机化学工业污染物排放标准)的要求，大气中H2S排放的限值为10mg/m3。因此，有必要对含H2S和CO2的产出气进行有效处理以达到排放的要求以及腐蚀控制的要求。
[0003]并且在实验室采用高温高压釜、常压密闭装置及腐蚀环路等装置来开展模拟H2S和CO2腐蚀实验后，实验后的气体也需要进行净化处理才能达到排放要求。
[0004]鉴于H2S的毒性，目前国内外关注脱H2S技术较多，对H2S和CO2同时脱出的技术报道的相对较少。脱硫技术主要分为干法脱硫和湿法脱硫。干法脱硫通常是利用颗粒或粉末状脱硫剂来对H2S进行吸附、吸收或者氧化，但是干法脱硫剂存在再生困难、反应温度要求较高。湿法脱硫是利用具有吸收H2S特性的溶剂对H2S进行吸收或者吸收氧化。实际上CO2与脱硫剂中碱性物质反应后会影响体系酸碱性，消耗脱硫液组分，因此，对含H2S和CO2气体的处理溶液的吸收性能要求更高。
[0005]CN205659554U公开了一种新型硫化氢尾气净化处理装置，通过串联的两个储罐对H2S尾气进行处理。储罐内部交替设置开孔的多层挡板以延长尾气在储罐内流通时间，提高H2S净化处理效率；储罐顶部设置喷淋口。但是该装置仅适用于硫化氢尾气处理，且并未提及处理溶剂的具体组成。
[0006]CN106381182B公开了一种用于脱除硫化氢的液体吸收剂及其应用该吸收剂由以下质量百分比的组分组成：六氢三嗪类化合物与吡啶类化合物的混合物30
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50％，乙腈10
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20％，余量为水。该硫化氢吸收剂可以快速高效吸收井筒内产出气体中的硫化氢，产物稳定且可溶于水，对于低微硫化氢气体含量的井筒效果良好，减轻了硫化氢对井筒管柱的腐蚀，同时保障现场员工不受硫化氢毒害。但是六氢三嗪类化合物主要适用于较低浓度H2S(如低于300ppm)的情况，在较高H2S含量时效果不佳。另外，一般油气田产出水的pH值为5
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7，六氢三嗪类化合物的pH值(1％水溶液)为9.5
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11.5，吡啶类化合物也是呈现碱性，这类碱性吸收剂直接加到井筒内会导致产出水的pH值升高，改变产出水性质；对矿化度高的产出水，或钙镁等成垢离子含量高的产出水，会显著增加产出水的结垢趋势，在井筒内形成垢层，严重情况下堵塞井筒，在垢层下金属表面容易发生小孔腐蚀。
[0007]CN109381981A公开了一种新型脱硫剂及氧化脱除硫化氢的工艺，脱硫剂包括铁基离子液体和助溶剂，优选还包括消泡剂，铁基离子液体、助溶剂和消泡剂的重量配比为200：(1
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80)：(1
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60)。铁基离子液体为有机胺型铁基离子液体，如盐酸三乙胺铁基离子液体Et3NHFeCl4，助溶剂选自N,N
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二甲基乙酰胺、N,N
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二甲基甲酰胺、磷酸三丁酯、N
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甲基吡咯烷
酮碳酸丙烯酯中任意一种或多种。消泡剂选自磷酸三丁酯、有机硅消泡剂、聚醚消泡剂、聚醚复配有机硅消泡剂中任意一种或几种。铁基离子液体将H2S氧化为硫磺。但是这种脱硫工艺实际上是络合铁脱硫工艺，不适合高含量H2S的气体处理，并且处理过程中当络合铁溶液与H2S反应后形成的富液粘度高，降低了气液传质效率，限制了对硫化氢的转化速率，这种工艺另外一个突出问题是装置发生硫堵问题，影响生产效率，容易引发安全问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的含H2S和CO2气体处理的效率不高的问题，提供了一种处理含H2S和CO2的气体的方法。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种处理含H2S和CO2的气体的方法，该方法包括如下步骤：
[0010]A：待处理的含H2S和CO2的气体进行节流，得到气体Ⅰ；
[0011]B：将气体Ⅰ用消减液进行预吸收，得到预吸收后的气体Ⅱ，预吸收后的气体Ⅱ再经过节流得到气体Ⅲ；
[0012]C：将气体Ⅲ再用消减液进行深度吸收，得到深度吸收后的气体Ⅳ，深度吸收后的气体Ⅳ通过捕雾分离得到气体
Ⅴ
和液体Ⅰ，液体Ⅰ作为消减液重复使用。
[0013]通过上述技术方案，本专利技术具有以下有益效果：
[0014]现有技术主要通过脱硫剂与处理装置联用的方式来达到脱除H2S的目的，主要是针对含H2S的天然气或含H2S的尾气进行脱硫处理，存在处理效果不高，处理后气体中H2S浓度很难达到排放限值10mg/m3的要求，还存在发泡及腐蚀等问题。另外，这些装置和方法不是针对含H2S和CO2气体进行处理，气体中同时含H2S和CO2时，CO2与脱硫剂中碱性物质反应后会影响体系酸碱性，消耗脱硫液组分，因此，增加了脱硫脱碳的难度。
[0015]优选的实施方式中，本专利技术消减剂中的有机胺可以与硫化氢和二氧化碳反应形成束缚胺(R3NH
+
)；本专利技术中的无机碱具有两个作用，其一是可以直接与硫化氢和二氧化碳反应；其二是可以将束缚胺(R3NH
+
)转化为自由胺，自由胺可再与硫化氢和二氧化碳反应，达到活化和循环使用的目的。本专利技术的促进剂可以进一步促进有机胺和无机碱与硫化氢和二氧化碳反应，增加消减液的消减效果。并结合本专利技术的处理含H2S和CO2的气体的装置，逐级降低H2S和CO2的浓度，本专利技术的消减剂对装置具有一定的缓蚀效果，本专利技术的装置和方法的适用范围广，处理效率高。
[0016]本专利技术提供的逐级处理含H2S和CO2的气体的装置和方法，不仅适用于含H2S和CO2气体油气田现场，也适用于实验模拟装置所产生的含H2S和CO2气体的高效净化处理。本专利技术的技术方案可以减少H2S对环境的污染，以及降低CO2气体的释放对环境及气候变化的影响；处理后气体中H2S含量小于10mg/m3的要求，解决了含H2S和CO2气体处理的效率不高、发泡及腐蚀等问题。
附图说明
[0017]图1是本专利技术一种具体实施方式的所述处理含H2S和CO2的气体的装置的结构示意图；
[0018]图2是本专利技术的深度吸收塔的结构示意图；
[0019]图3是本专利技术的导流叶片和第二中空管的结构示意图；
[0020]图4是本专利技术装置用于实验模拟时气源区的结构示意图。
[0021]附图标记说明
[0022]1 气源引入机构
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种处理含H2S和CO2的气体的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：A：待处理的含H2S和CO2的气体进行节流，得到气体Ⅰ，气体Ⅰ的流速为0.1
‑
1.5m/s；B：将气体Ⅰ用消减液进行预吸收，得到预吸收后的气体Ⅱ，预吸收后的气体Ⅱ再经过节流得到气体Ⅲ，气体Ⅲ的流速为0.05
‑
1m/s；C：将气体Ⅲ再用消减液进行深度吸收，得到深度吸收后的气体Ⅳ，深度吸收后的气体Ⅳ通过捕雾分离得到气体
Ⅴ
和液体Ⅰ，液体Ⅰ作为消减液重复使用。2.根据权利要求1所述的方法，其中，当气体
Ⅴ
中H2S浓度大于10mg/m3时，所述方法还包括步骤D：将气体
Ⅴ
进行旋风分离得到气体
Ⅵ
和液体Ⅱ，气体
Ⅵ
经碰撞后得到气体
Ⅶ
和液体Ⅲ气体
Ⅶ
经捕雾分离得到气体
Ⅷ
和液体Ⅳ，气体
Ⅷ
经燃烧后排空；液体Ⅱ、液体Ⅲ和液体Ⅳ作为消减液重复使用。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤A与步骤B中的消减液相同或不同，所述消减液包括有机胺、无机碱和促进剂，所述有机胺、无机碱和促进剂的重量比为1：0.1
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40：0.03
‑
0.3。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述有机胺包括醇胺和/或多胺；和/或，所述无机碱包括含有碱金属和/或碱土金属的无机碱；和/或，所述促进剂包括酰亚胺、酰胺、含氮六元杂环化合物、含氮稠杂环化合物、C2
‑
C5的亚砜、C3
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C5的砜和C2
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C5的腈中的至少一种。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述醇胺包括乙醇胺和/或柠檬酸三乙醇胺；和/或，所述多胺包括二乙烯三胺和/或三乙烯四胺；和/或，所述无机碱包括NaOH、Na2CO3、KOH、NaHCO3、K2CO3、Ca(OH)2和Cs2CO3中的至少一种；和/或，所述酰亚胺包括N
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羟基邻苯二甲酰亚胺；和/或，所述酰胺包括N,N
‑
二甲基乙酰胺、N,N
‑
二甲基甲酰胺和甲酰胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋秀，于超，谷成林，花靖，高凯歌，刘铭刚，陈勇，靳彦欣，
申请(专利权)人：中石化安全工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：