一种硫回收工艺的天然气处理厂蒸汽系统的制作方法

本实用新型涉及硫回收工艺技术领域，具体为一种硫回收工艺的天然气处理厂蒸汽系统。

背景技术：

卡让萨油田天然气处理项目用以处理原料气量为300×106nm3/a，并回收含体积含量为2-3％h2s的石油伴生气，将处理后的气体输送至气体收集站，进行天然气和凝液分离，并生产商品天然气、液化石油气、稳定凝析油及硫磺产品，伴生气依次经过分离净化、采用mdea脱除h2s、分子筛脱水、轻烃回收、超级克劳斯硫磺回收、增压外输等处理工艺。

现有的硫回收工艺通常需要消耗大量的能源，且在工艺过程中大量的能源损耗无法被回收再利用，不但提高了成本，还造成了环境的污染，且没有建立蒸汽负荷计算模型。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种硫回收工艺的天然气处理厂蒸汽系统，具备节约成本且建立蒸汽负荷计算模型对类似工程应用提供借鉴经验的优点，解决了现有的硫回收工艺通常需要消耗大量的能源，且在工艺过程中大量的能源损耗无法被回收再利用，不但提高了成本，还造成了环境的污染，且没有建立蒸汽负荷计算模型的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种硫回收工艺的天然气处理厂蒸汽系统，包括分离计量单元、伴热装置、用蒸汽设备和辅助装置，所述分离计量单元的输出端单向连接有压缩增压单元，所述压缩增压单元的输出端单向连接有胺法脱硫单元，所述胺法脱硫单元的输出端分别单向连接有硫磺回收单元和分子筛脱水单元，所述分子筛脱水单元的输出端单向连接有轻烃回收单元，所述轻烃回收单元的输出端单向连接有压缩外输单元。

优选的，所述分离计量单元的输入端分别通入高压原料气和低压原料气。

优选的，所述硫磺回收单元采用超级克劳斯工艺进行硫磺回收，所述硫磺回收单元包括三级克劳斯反应器、超级克劳斯反应器、三个过程气加热器、五级冷凝器及燃烧炉、余热锅炉和尾气焚烧炉。

优选的，所述用蒸汽设备包括再生塔底重沸器、脱乙烷塔重沸器和脱丁烷塔重沸器。

优选的，所述伴热装置包括再生塔顶空冷器、再生气空冷器、脱丁烷塔顶空冷器和硫磺回收单元，所述硫磺回收单元、空冷器和消防水罐采取维温措施。

优选的，所述辅助装置包括消防水罐、采暖设备和循环水设备。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过采用超级克劳斯工艺，过程气在余热锅炉和冷凝器中与软化水进行换热降温，软化水换热产生大量的低压蒸汽，在天然气处理过程中，需要消耗大量的热负荷以加热工艺介质，以及用以设备和管线伴热、采暖等，通过规划与设计，将各装置工艺设备用蒸汽和超级克劳斯装置自产蒸汽的有效结合，设计完成了满足生产过程用蒸汽的蒸汽供热系统，结合该天然气处理厂工艺装置的设计过程，建立工艺装置和辅助功能的蒸汽负荷计算模型，通过计算结果分析，为蒸汽供热系的整合提供有效的数据支撑，对类似工程应用提供借鉴经验。

附图说明

图1为本实用新型天然气处理工艺流程图；

图2为本实用新型硫磺回收单元工艺流程图；

图3为本实用新型用蒸汽设备工艺计算模型图；

图4为本实用新型硫磺回收产蒸汽设备工艺计算模型图；

图5为本实用新型蒸汽伴热工艺计算模型图；

图6为本实用新型蒸汽系统工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，一种硫回收工艺的天然气处理厂蒸汽系统，包括分离计量单元、伴热装置、用蒸汽设备和辅助装置，分离计量单元的输出端单向连接有压缩增压单元，压缩增压单元的输出端单向连接有胺法脱硫单元，胺法脱硫单元的输出端分别单向连接有硫磺回收单元和分子筛脱水单元，分子筛脱水单元的输出端单向连接有轻烃回收单元，轻烃回收单元的输出端单向连接有压缩外输单元；

分离计量单元的输入端分别通入高压原料气和低压原料气；

硫磺回收单元采用超级克劳斯工艺进行硫磺回收，硫磺回收单元包括三级克劳斯反应器、超级克劳斯反应器、三个过程气加热器、五级冷凝器及燃烧炉、余热锅炉和尾气焚烧炉；

用蒸汽设备包括再生塔底重沸器、脱乙烷塔重沸器和脱丁烷塔重沸器；

伴热装置包括再生塔顶空冷器、再生气空冷器、脱丁烷塔顶空冷器和硫磺回收单元，硫磺回收单元、空冷器和消防水罐采取维温措施；

辅助装置包括消防水罐、采暖设备和循环水设备；

通过采用超级克劳斯工艺，过程气在余热锅炉和冷凝器中与软化水进行换热降温，软化水换热产生大量的低压蒸汽，在天然气处理过程中，需要消耗大量的热负荷以加热工艺介质，以及用以设备和管线伴热、采暖等，通过规划与设计，将各装置工艺设备用蒸汽和超级克劳斯装置自产蒸汽的有效结合，设计完成了满足生产过程用蒸汽的蒸汽供热系统，结合该天然气处理厂工艺装置的设计过程，建立工艺装置和辅助功能的蒸汽负荷计算模型，通过计算结果分析，为蒸汽供热系的整合提供有效的数据支撑，对类似工程应用提供借鉴经验。

使用时，来自站外的高压和低压原料气先进行气液分离，然后将低压原料气经螺杆压缩机压缩至0.4mpa后与高压原料气混合，在进入压缩增压单元将天然气从0.3mpag压缩到0.4mpag，高压气经醇胺法胺法脱硫单元脱除气体中的h2s和硫醇(rsh)，胺法脱硫单元来的净化气经分子筛脱水单元进行脱水，并脱除剩余的硫醇(rsh)，然后进入轻烃回收单元生产合格的商品气、液化石油气和稳定凝析油，商品天然气外输，液化石油气和稳定凝析油进入存储及装车系统，胺法脱硫单元产生的富含h2s的酸气进入硫磺回收单元，生产成品硫磺颗粒进入硫磺仓库外销；天然气处理厂硫磺回收采单元用超级克劳斯工艺，但是，与正常的超级克劳斯工艺所不同，硫磺回收单元采用三级克劳斯反应器加一个超级克劳斯反应器和三个过程气加热器、五级冷凝器及燃烧炉、余热锅炉、尾气焚烧炉等组成，从一级冷凝器换热后进入一级反应器前的过程气没有与高温过程气进行换热，而是直接由一级冷凝器出来后进入一级反应器，尾气余热锅炉出来的尾气经过三级加热器后进入烟囱排入大气，因此，硫磺回收单元的一级反应器前减少了一台过程气加热器，对于克劳斯工艺过程的蒸汽参数，结合过程气所需要的温度参数现场的环境温度及以往类似工程应用经验，初步确定蒸汽发生装置为低压参数，来自胺法脱硫单元的酸气与空气混合在燃烧炉中进行燃烧产生过程气，经过余热锅炉换热后进入一级冷凝器，在一级冷凝器中换热后进入一级反应器与催化剂进行反应，然后过程气在一级加热器中与来自二级冷凝器的过程气进行换热后，过程气依次经过各级反应器和加热器、冷凝器后进行催化反应和换热，软化水在各级冷凝器和余热锅炉壳程中与管程的过程气进行换热产生低压蒸汽，第五级冷凝器来的尾气进入捕集器收集液硫，然后进入尾气焚烧炉进行燃烧，产生的合格尾气在余热锅炉换热后排入大气；根据环境条件，冬季需要进行采暖和消防水的蒸汽伴热，因此，工艺装置蒸汽负荷的计算考虑相关装置蒸汽伴热等的需，由于采用了蒸汽凝结水回收装置，未考虑除氧水加热的蒸汽消耗，根据工艺装置的运行环境和参数，天然气处理过程中的空冷器、硫磺回收单元和消防水罐等需要采取维温措施，以确保过程工艺介质维持在合适的工作参数；在hysys天然气处理工艺模型的基础上，通过搭建相应的模型进行蒸汽消耗的计算，计算过程中，首先初步以所示蒸汽参数为基准，然后通过hysys模型进行计算，由于空冷器和硫磺回收单元的蒸汽伴热计算过程相对复杂，所需蒸汽消耗量采用参照或比对以往类似项目数据的方式进行确定，在计算过程中，假设工艺装置各个时期运行过程中的热损失不存在差别；在参照有关蒸汽锅炉标准规范的基础上，依据上述用蒸汽工艺装置模型的计算和硫磺回收单元蒸汽参数的设计要求，按照蒸汽锅炉系统和克劳斯余热锅炉蒸汽参数为1.0mpa、184℃，冷凝器蒸汽参数为0.5mpa、152℃进行设计，按照工艺设计和运行要求，分别进行了夏季、冬季和开工条件下三种工况下各工艺装置和辅助装置的蒸汽消耗计算；蒸汽锅炉给水采用布置方便，压力损失较小的单母管分段给水的方式进行设计，锅炉蒸汽管线分别接至集分汽缸，以减小各蒸汽锅炉运行的影响，为了提高锅炉给水品质和提高蒸汽系统能效，分别配套了给水除氧装置和凝结水回收装置，为了满足硫磺回收单元的蒸汽伴热需要，并能有效利用超级克劳斯装置产生的0.5mpa蒸汽，设计了减温减压器将其与1.0mpa的蒸汽系统相连接组成整体蒸汽管网；工厂在冬季的蒸汽负荷最高，几乎是夏季与开工时的两倍，冬季全场蒸汽热负荷占到了设计运行热负荷的85.3％，夏季和开工时的蒸汽热负荷则仅为49.9％和54.5％，因此，若考虑到系统的热损失，冬季只需要将锅炉运行在大约90％负荷下、夏季和开工时运行在约55-60％的负荷条件下，就可以满足工艺装置的蒸汽负荷需要，经过在冬季和开工阶段的运行验证，根据相关评价方法，说明蒸汽系统的负荷容量基本可以满足生产需要.

综上所述：该硫回收工艺的天然气处理厂蒸汽系统，通过分离计量单元、伴热装置、用蒸汽设备和辅助装置的配合使用，解决了现有的硫回收工艺通常需要消耗大量的能源，且在工艺过程中大量的能源损耗无法被回收再利用，不但提高了成本，还造成了环境的污染，且没有建立蒸汽负荷计算模型的问题。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。