1.一种天然气深度脱硫系统,其特征在于包括二个并联的脱硫装置、含H2S的原料气的气柜和用于在线检测H2S和氧气浓度的尾气装置,二个脱硫装置的结构相同,在脱硫装置上设有催化剂进料口、萃取剂或H2O2进料口、H2S进气口、尾气出口和水或萃取剂出液口,其中H2S进气口与气柜相连接,尾气出口与尾气装置相连接,在脱硫装置内设有搅拌器、过滤膜和气体扩散器,在脱硫装置的侧壁设有液位控制器。
2.根据权利要求1所述的天然气深度脱硫系统,其特征在于:所述脱硫装置呈罐状,催化剂进料口和尾气出口分别设置在脱硫装置的顶部左右两侧,萃取剂或H2O2进料口设置在脱硫装置的上部左侧,H2S进气口位于脱硫装置的中下部左侧,水或萃取剂出液口位于脱硫装置的底部右侧,搅拌桨竖直设置在脱硫装置的中心位置,气体扩散器位于搅拌桨的下方左侧,过滤膜竖直设置在脱硫装置内位于搅拌桨的右侧,水或萃取剂出液口的左侧,过滤膜的底部与脱硫装置的内壁底部相接触,过滤膜的上端与脱硫装置的内壁顶部具有间隙。
3.根据权利要求2所述的天然气深度脱硫系统,其特征在于:所述过滤膜的材质为聚偏氟乙烯,采用膜孔为0.18~0.22μm的双叠式平板膜,即对称布置两片相同面积的膜,总的膜面积是0.018~0.022m2;所述萃取剂为二甲基二硫。
4.根据权利要求1所述的天然气深度脱硫系统,其特征在于:所述气柜的出气管分为二个H2S支管与二个脱硫装置的H2S进气口相连接,在出气管上设有引风机,在二个H2S支管上分别设有H2S进气控制阀。
5.根据权利要求4所述的天然气深度脱硫系统,其特征在于:所述尾气装置为与二个脱硫装置相对应的二个,二个尾气装置的一端分别通过第一管路与对应的脱硫装置相连接,在第一管路上设有第一尾气控制阀,二个尾气装置的另一端设有三通,其中一路通过第二管路与对应的脱硫装置上的H2S支管相连通,另一路汇总后用于排放,在第二管路和总排放管路上分别设有第二尾气控制阀和第三尾气控制阀。
6.根据权利要求5所述的天然气深度脱硫系统,其特征在于:所述脱硫装置底部的水或萃取剂出液口上分别通过出水管道、萃取剂出液管道与储水中间罐、含硫的萃取剂中间罐相连接,在出水管道和萃取剂出液管道上分别设有出水控制阀和萃取剂出液控制阀。
7.根据权利要求6所述的天然气深度脱硫系统,其特征在于:所述脱硫装置上还设有氮气进气口,氮气进气口位于脱硫装置的中上部左右两侧,氮气进气口上连接有氮气管道,氮气管道上安装有充氮气阀门,充氮气阀门与尾气装置中的氧气监测设备是自动控制的联锁装置。
8.一种根据权利要求1~7所述的天然气深度脱硫系统的脱硫方法,其特征在于包括以下步骤:
1)在低温条件下,先将高效固体氧化催化剂和稀浓度的H2O2分别经催化剂进料口和H2O2进料口进入其中一个脱硫装置,并启动搅拌器;
2)打开与该脱硫装置对应的H2S进气控制阀,来自于气柜的H2S经引风机从H2S进气口连续进入该脱硫装置,并经气体扩散器鼓泡使H2S均匀分布于液相,开始深度脱硫;
3)脱硫过程中,第一尾气控制阀打开,处理后的H2S经尾气出口输出,采用尾气装置进行H2S浓度在线监测,若H2S浓度不合格(>6ppm)时,则打开第二尾气控制阀,重新进入脱硫装置,继续脱硫处理;若H2S浓度合格(≤6ppm)时,打开第三尾气控制阀排出;与此同时,双氧水反应产生的氧气经尾气出口排出,采用尾气装置进行氧浓度检测,若检测到反应器中的氧浓度超标时,则通过氮气进气口向脱硫装置内填充惰性气体来稀释;
5)当催化剂失活或H2S除去率下降后,停止进气和加料,关闭运行的脱硫装置,同时,另一个并联的脱硫装置开始重复上述1~4步骤运行脱除硫化氢;
6)接着将关闭运行的脱硫装置的出水控制阀打开,双氧水反应后的产物水,经过过滤膜过滤后经水或萃取剂出液口排出,并贮存于储水中间罐内;
7)然后从萃取剂进料口加入萃取剂,充分溶解或萃取催化剂上和设备内的硫,打开萃取剂出液控制阀,溶解有硫的萃取剂经过滤膜过滤后排出,置于萃取剂中间罐内,脱硫装置内的催化剂则重复用于脱硫反应,实现催化剂再生;
8)最后,萃取剂中间罐中的含硫的萃取剂经冷冻结晶法将硫与萃取剂分离,萃取剂可重复利用;当单质硫在萃取剂中的溶解度较高时,萃取剂中间罐内的含硫的萃取剂可通过分离方法将硫分离出来。
9.根据权利要求8所述的脱硫方法,其特征在于:所述步骤1)的低温是指0~25℃,高效固体氧化催化剂是指牌号HTS的新型钛硅分子筛,高效固体氧化催化剂的加入量占总质量的1.5~2.5%,H2O2质量浓度为4.5~5.5%,H2O2的加入量为脱硫装置体积的1/4~3/4。
10.根据权利要求8所述的脱硫方法,其特征在于:所述步骤3)中的H2S浓度不合格是指H2S浓度>6ppm,H2S浓度合格是指H2S浓度≤6ppm。