1.一種天然氣深度脫硫系統(tǒng),其特征在于包括二個并聯(lián)的脫硫裝置、含H2S的原料氣的氣柜和用于在線檢測H2S和氧氣濃度的尾氣裝置,二個脫硫裝置的結(jié)構(gòu)相同,在脫硫裝置上設(shè)有催化劑進(jìn)料口、萃取劑或H2O2進(jìn)料口、H2S進(jìn)氣口、尾氣出口和水或萃取劑出液口,其中H2S進(jìn)氣口與氣柜相連接,尾氣出口與尾氣裝置相連接,在脫硫裝置內(nèi)設(shè)有攪拌器、過濾膜和氣體擴(kuò)散器,在脫硫裝置的側(cè)壁設(shè)有液位控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣深度脫硫系統(tǒng),其特征在于:所述脫硫裝置呈罐狀,催化劑進(jìn)料口和尾氣出口分別設(shè)置在脫硫裝置的頂部左右兩側(cè),萃取劑或H2O2進(jìn)料口設(shè)置在脫硫裝置的上部左側(cè),H2S進(jìn)氣口位于脫硫裝置的中下部左側(cè),水或萃取劑出液口位于脫硫裝置的底部右側(cè),攪拌槳豎直設(shè)置在脫硫裝置的中心位置,氣體擴(kuò)散器位于攪拌槳的下方左側(cè),過濾膜豎直設(shè)置在脫硫裝置內(nèi)位于攪拌槳的右側(cè),水或萃取劑出液口的左側(cè),過濾膜的底部與脫硫裝置的內(nèi)壁底部相接觸,過濾膜的上端與脫硫裝置的內(nèi)壁頂部具有間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天然氣深度脫硫系統(tǒng),其特征在于:所述過濾膜的材質(zhì)為聚偏氟乙烯,采用膜孔為0.18~0.22μm的雙疊式平板膜,即對稱布置兩片相同面積的膜,總的膜面積是0.018~0.022m2;所述萃取劑為二甲基二硫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣深度脫硫系統(tǒng),其特征在于:所述氣柜的出氣管分為二個H2S支管與二個脫硫裝置的H2S進(jìn)氣口相連接,在出氣管上設(shè)有引風(fēng)機(jī),在二個H2S支管上分別設(shè)有H2S進(jìn)氣控制閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天然氣深度脫硫系統(tǒng),其特征在于:所述尾氣裝置為與二個脫硫裝置相對應(yīng)的二個,二個尾氣裝置的一端分別通過第一管路與對應(yīng)的脫硫裝置相連接,在第一管路上設(shè)有第一尾氣控制閥,二個尾氣裝置的另一端設(shè)有三通,其中一路通過第二管路與對應(yīng)的脫硫裝置上的H2S支管相連通,另一路匯總后用于排放,在第二管路和總排放管路上分別設(shè)有第二尾氣控制閥和第三尾氣控制閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天然氣深度脫硫系統(tǒng),其特征在于:所述脫硫裝置底部的水或萃取劑出液口上分別通過出水管道、萃取劑出液管道與儲水中間罐、含硫的萃取劑中間罐相連接,在出水管道和萃取劑出液管道上分別設(shè)有出水控制閥和萃取劑出液控制閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天然氣深度脫硫系統(tǒng),其特征在于:所述脫硫裝置上還設(shè)有氮氣進(jìn)氣口,氮氣進(jìn)氣口位于脫硫裝置的中上部左右兩側(cè),氮氣進(jìn)氣口上連接有氮氣管道,氮氣管道上安裝有充氮氣閥門,充氮氣閥門與尾氣裝置中的氧氣監(jiān)測設(shè)備是自動控制的聯(lián)鎖裝置。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1~7所述的天然氣深度脫硫系統(tǒng)的脫硫方法,其特征在于包括以下步驟:
1)在低溫條件下,先將高效固體氧化催化劑和稀濃度的H2O2分別經(jīng)催化劑進(jìn)料口和H2O2進(jìn)料口進(jìn)入其中一個脫硫裝置,并啟動攪拌器;
2)打開與該脫硫裝置對應(yīng)的H2S進(jìn)氣控制閥,來自于氣柜的H2S經(jīng)引風(fēng)機(jī)從H2S進(jìn)氣口連續(xù)進(jìn)入該脫硫裝置,并經(jīng)氣體擴(kuò)散器鼓泡使H2S均勻分布于液相,開始深度脫硫;
3)脫硫過程中,第一尾氣控制閥打開,處理后的H2S經(jīng)尾氣出口輸出,采用尾氣裝置進(jìn)行H2S濃度在線監(jiān)測,若H2S濃度不合格(>6ppm)時,則打開第二尾氣控制閥,重新進(jìn)入脫硫裝置,繼續(xù)脫硫處理;若H2S濃度合格(≤6ppm)時,打開第三尾氣控制閥排出;與此同時,雙氧水反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣經(jīng)尾氣出口排出,采用尾氣裝置進(jìn)行氧濃度檢測,若檢測到反應(yīng)器中的氧濃度超標(biāo)時,則通過氮氣進(jìn)氣口向脫硫裝置內(nèi)填充惰性氣體來稀釋;
5)當(dāng)催化劑失活或H2S除去率下降后,停止進(jìn)氣和加料,關(guān)閉運(yùn)行的脫硫裝置,同時,另一個并聯(lián)的脫硫裝置開始重復(fù)上述1~4步驟運(yùn)行脫除硫化氫;
6)接著將關(guān)閉運(yùn)行的脫硫裝置的出水控制閥打開,雙氧水反應(yīng)后的產(chǎn)物水,經(jīng)過過濾膜過濾后經(jīng)水或萃取劑出液口排出,并貯存于儲水中間罐內(nèi);
7)然后從萃取劑進(jìn)料口加入萃取劑,充分溶解或萃取催化劑上和設(shè)備內(nèi)的硫,打開萃取劑出液控制閥,溶解有硫的萃取劑經(jīng)過濾膜過濾后排出,置于萃取劑中間罐內(nèi),脫硫裝置內(nèi)的催化劑則重復(fù)用于脫硫反應(yīng),實現(xiàn)催化劑再生;
8)最后,萃取劑中間罐中的含硫的萃取劑經(jīng)冷凍結(jié)晶法將硫與萃取劑分離,萃取劑可重復(fù)利用;當(dāng)單質(zhì)硫在萃取劑中的溶解度較高時,萃取劑中間罐內(nèi)的含硫的萃取劑可通過分離方法將硫分離出來。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的脫硫方法,其特征在于:所述步驟1)的低溫是指0~25℃,高效固體氧化催化劑是指牌號HTS的新型鈦硅分子篩,高效固體氧化催化劑的加入量占總質(zhì)量的1.5~2.5%,H2O2質(zhì)量濃度為4.5~5.5%,H2O2的加入量為脫硫裝置體積的1/4~3/4。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的脫硫方法,其特征在于:所述步驟3)中的H2S濃度不合格是指H2S濃度>6ppm,H2S濃度合格是指H2S濃度≤6ppm。