一種液硫脫氣裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種液硫脫氣裝置，采用汽提和催化氧化相結(jié)合的方法進(jìn)行液硫脫氣，其特征在于：該裝置包括脫氣塔、氣液混相發(fā)生器、催化劑床層、溢流堰和除沫器，氣液混相發(fā)生器、催化劑床層、溢流堰和除沫器自下而上依次排列在脫氣塔內(nèi)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型脫氣程度高，液硫循環(huán)量少，能耗低。裝置占地少，投資小，適合于利用原有液硫池進(jìn)行脫氣改造。
【專利說明】一種液硫脫氣裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液硫脫氣裝置，尤其是涉及一種克勞斯法硫磺回收過程中液硫的脫氣裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)保要求的提高，克拉斯法硫磺回收裝置在煤炭、石油和天然氣加工行業(yè)的應(yīng)用越來越多，技術(shù)要求也日益嚴(yán)格?？藙谒狗蚧腔厥找话惆ㄒ韵虏襟E:
[0003]1.部分H2S (氣)與02反應(yīng)生成S02 (氣)；
[0004]2.S02 (氣)與剩余H2S (氣)反應(yīng)生成元素S (氣)，元素S經(jīng)冷凝器冷卻后凝結(jié)成液硫，未反應(yīng)的H2S和S02去下一級反應(yīng)器，重復(fù)上述步驟。
[0005]3.反應(yīng)完成后剩余廢氣去尾氣處理單元。
[0006]從冷凝器出來的液硫中含有溶解的H2S和多硫化氫(H2SX)，總含量通常為250?450ppmw。H2S是具有毒性的氣體，也是可燃性氣體。在大量運(yùn)輸時，液硫中H2S釋放，不僅污染環(huán)境，腐蝕設(shè)備、威脅操作人員健康，還能引起火災(zāi)和爆炸。而且，液體硫磺中存在較多的H2S，也會增加固體硫磺產(chǎn)品的脆性，降低硫磺產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，從冷凝器出來的液硫必須經(jīng)過脫氣處理，才能進(jìn)入下一步工序。一般情況下，液硫中總H2S不應(yīng)高于15ppmw。常見的液硫脫氣工藝有以下幾種:
[0007]1.D，GAASS 工藝
[0008]D’ GAASS工藝采用一個立式容器進(jìn)行脫氣，未脫氣的硫磺與預(yù)熱后的干燥空氣在填料床中于50?100 Pa壓力下逆流接觸?？諝庥梢粋€特殊設(shè)計的分布器引入后向上流動，為多硫化物的分解反應(yīng)提供所需的氧氣，并對液硫進(jìn)行攪動，氣提出游離的H2S。來自收集池的液硫用泵打人D’ GAASS接觸塔中，接觸塔液位被維持在床層以上，在液位控制下，脫氣后的硫磺從接觸塔壓入下游儲罐送去成型或裝車。從接觸塔至液硫池設(shè)有一根回流管，以在非正常情況下排空系統(tǒng)，使液硫循環(huán)至液硫池。為獲得最佳脫硫效率，通常必須將克勞斯硫磺冷卻至130?14CTC。
[0009]若液硫原料中H2S的含量較高，則該工藝會出現(xiàn)液硫脫氣不完全的情況，裝置的操作靈活性較差。
[0010]2.WorleyParsons (以前的 ExxonMobil)工藝
[0011]WodeyParsons獲得了 ExxonMobil公司脫氣技術(shù)的獨(dú)家專利許可權(quán)。該技術(shù)在液硫池內(nèi)頗為策略地布置了多個專利文丘里噴嘴，硫磺脫氣系統(tǒng)使用專利空氣噴嘴將液硫吸入后噴出，與很小的氣泡混合，以保證較高的氣泡表面積/體積比，同時對池內(nèi)液硫進(jìn)行攪動，以有效促進(jìn)H2S的質(zhì)量傳遞。噴嘴設(shè)在液硫池的底部，噴射空氣由工廠空氣系統(tǒng)提供。蒸汽噴射器用來抽吸液硫池氣相空間釋放的H2S，以確保H2S體積含量遠(yuǎn)低于3.5%的爆炸下限(LEL)。脫氣所需的停留和儲存通常在一個單區(qū)液硫池內(nèi)完成，脫氣后的液硫由泵定期泵入二級儲罐，然后成型或裝車。當(dāng)停留時間超過20 h時，無需使用催化劑。全球有50多套裝置借助空氣鼓泡和適當(dāng)?shù)耐Ａ魰r間，達(dá)到了總H2S小于IOppm的脫氣要求。若要縮短停留時間，則必須使用市場上的液體催化劑。
[0012]該工藝占地面積較大，不適用于原有裝置改造。并且在脫氣過程中使用大量的空氣，該工藝排出的氣體較難處理。
[0013]3.Shell 工藝
[0014]在Shell工藝中，脫氣通常是在液硫池內(nèi)的2個串聯(lián)的氣提塔中進(jìn)行的。由鼓風(fēng)機(jī)來的空氣將液硫向上吹起,通過塔垂直循環(huán),形成劇烈的攪動。塔內(nèi)部設(shè)有擋板,將空氣分散成較小的氣泡，以便氣液密切接觸。在一小時內(nèi)，一定量的液硫會數(shù)百次的通過塔循環(huán)。此工藝不使用催化劑，利用蒸汽噴射器回收氣提空氣，同時抽出輔助的液硫池吹掃空氣，將混合氣流輸送至焚燒爐或反應(yīng)爐。
[0015]此工藝的缺點(diǎn)是需要較長的停留時間，裝置較大，能耗大，不適用于原有液硫池的改造。
[0016]4.Aquisulf (Lurgi)工藝
[0017]Aquisulf工藝最初由埃爾夫-阿奎坦公司(SNEA)開發(fā)，目前由Lurgi公司頒發(fā)許可證。該工藝脫氣過程在液硫池或容器內(nèi)進(jìn)行，液硫在泵的作用下循環(huán)通過布置在氣相空間的噴嘴霧化，被引入的環(huán)境空氣逆流吹掃而脫氣。較小的液滴尺寸對于氣液界面的最大化至關(guān)重要。液硫池由溢流堰分隔成2個獨(dú)立的噴淋區(qū)。在一種布局中，二級循環(huán)泵同時將脫氣后的液硫送入下游儲罐或第三儲存區(qū)，硫磺的溫度維持存135— 145°C。
[0018]該工藝需要使用Aquisulf專用液體催化劑。這種催化劑盡管為專利產(chǎn)品，但是可以在市場上購買到。起先使用氨已長達(dá)20年，但由于它會在下游泵、儲罐、加熱盤管表面緩慢形成堅硬的鹽垢而被放棄。據(jù)報道Aquisulf液體催化劑不僅消除了所有這些問題，而且可使積累的銨鹽重新溶解，只需1/10的催化劑用量和一半的停留時間即可達(dá)到與氨相同的效果。當(dāng)使用0.001%的Aquisulf催化劑時,達(dá)到總H2S氫小于IOppmw的脫氣效果需要9 h ；
[0019]該工藝需要消耗液體催化劑，成本較高。裝置占地面積較大，不適用于原有裝置改造。
[0020]5.Amoco (ΒΡ-Ortloff 和 Black & Veatch)工藝
[0021]在由Ortloff和Black & Veatch提供的Amoco (現(xiàn)為BP)工藝中，液硫被冷卻至130?140°C，與低壓壓縮空氣一次性并流通過裝有常規(guī)3 X 6目活性氧化鋁克勞斯催化劑的固定床進(jìn)行脫氣。盡管固定床可布置在現(xiàn)有液硫池中，但是最常見的是采用外部壓力容器，特別是當(dāng)排氣需要由壓力送到反應(yīng)爐時，這樣更為有利。
[0022]脫氣后的液硫通過硫封或硫捕集器(Sultrap)，傾析到儲罐或輸送泵進(jìn)口容器中，由于在收集池或容器內(nèi)的停留時間有限，因此釋放的H2S十分少，所引入的吹掃空氣通?？膳诺椒贌隣t處理而不會明顯增加H2S排放。
[0023]該工藝液硫一次性通過固定床脫氣，脫氣效果差。
[0024]6.HySpec (Enersul)工藝
[0025]Enersul (以前的Procor)的HySpec工藝通常是采用2?4個標(biāo)高依次降低的攪拌槽式反應(yīng)器，液硫靠重力階梯式自流。未處理的硫磺從收集池或容器泵入第一反應(yīng)器底部，隨后通過一根立管溢流進(jìn)入與下一級反應(yīng)器底部入口連接的排液管?？偼Ａ魰r間僅需幾分鐘，Enersul提供帶有滑動底板的反應(yīng)器。[0026]除末級反應(yīng)器外，在所有反應(yīng)器內(nèi)計量加入0.0003%?0.0005%的液體催化劑；在末級反應(yīng)器內(nèi)，利用氣提空氣除去大部分殘留的催化劑。催化劑是一種普通的胺，很容易從多數(shù)化學(xué)品供應(yīng)商處購得。產(chǎn)品硫中殘留催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般低于0.00005%。每個反應(yīng)器包括一臺密封罐，有一根導(dǎo)流管從頂部深深插入液下，導(dǎo)流管內(nèi)有一個專利多葉片葉輪，導(dǎo)流管的液下部分鉆有大量的小孔。經(jīng)預(yù)熱的空氣被引入導(dǎo)流管，在葉輪區(qū)的強(qiáng)烈混合和剪切力作用下破碎為微小的氣泡，分散于液硫中。所產(chǎn)生的硫磺泡沫經(jīng)導(dǎo)流管上的小孔進(jìn)入靜止區(qū)域，載有H2S的空氣從那兒被引入焚燒爐或反應(yīng)爐。
[0027]該工藝流程長，占地面積大，中心氣液混合方式的混合效率低，能耗較大。
[0028]為了提高液硫脫氣效率，降低投資，我國研究人員對液硫脫氣工藝進(jìn)行了研究，也開發(fā)出了一些新的工藝。
[0029]CN 102923670 A公布了一種液硫脫氣工藝，液硫池內(nèi)液體硫磺經(jīng)過液硫脫氣泵升壓，進(jìn)入液硫噴射器作為動力，將液硫池內(nèi)氣相空間的氣體抽吸出；液硫噴射器出口的液硫混合物與經(jīng)過空氣預(yù)熱器升溫的壓縮空氣混合，然后進(jìn)入液硫脫氣塔。在液硫脫氣塔內(nèi)，氣液混合物在催化劑床層的作用下發(fā)生反應(yīng)，液硫中以H2SX形式存在的H2S分解為游離態(tài)H2S，同時液硫中的H2S被汽提進(jìn)入氣相，部分H2S氧化為單質(zhì)硫，反應(yīng)后氣體從塔頂分出，利用自身余壓進(jìn)入制硫反應(yīng)爐進(jìn)行Clause反應(yīng),脫氣液體硫磺流入硫封罐,返回液硫池。采用該工藝，液硫中H2S濃度可降至IOppmw以下。然而壓縮空氣與液硫噴射器出口的液硫混合物混合后進(jìn)入液硫脫氣塔，氣液未有效混合，并且氣體和液體離開液硫脫氣塔前沒有充分分離，從而影響了脫氣效果，造成液硫循環(huán)量比較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0030]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種脫氣效果好、能耗小、占地少、投資少并適用于原有液硫池改造的液硫脫氣裝置。
[0031]本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0032]一種液硫脫氣裝置，采用汽提和催化氧化相結(jié)合的方法進(jìn)行液硫脫氣，其特征在于:該裝置包括脫氣塔、氣液混相發(fā)生器、催化劑床層、溢流堰和除沫器。氣液混相發(fā)生器、催化劑床層、溢流堰和除沫器自下而上依次排列在脫氣塔內(nèi)。
[0033]所述氣液混相發(fā)生器具有帶孔的殼體，內(nèi)裝混合元件，氣液混合后從殼體上的小孔溢出。
[0034]所述混合元件能夠使氣液兩相高度混合，并能產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動，加速H2SX分解，從而縮短脫氣所需的停留時間。
[0035]所述氣液混相發(fā)生器有一個或者多個。
[0036]所述氣液混相發(fā)生器沿所述脫氣塔徑向布置，或者沿所述脫氣塔軸向布置。
[0037]所述催化劑床層具有提供氣液接觸空間，優(yōu)化氣液分布和接觸的作用。
[0038]所述催化劑床層具有催化H2S和H2SX氧化反應(yīng)的作用。
[0039]所述溢流堰與脫氣塔殼體形成下部封閉的氣液分離池，并積聚脫氣后的液硫。
[0040]所述除沫器能夠脫除氣體中夾帶的液體。
[0041]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用氣液混相發(fā)生器，提升了氣液兩相的混合程度和擾動程度，有效的促進(jìn)H2SX分解和提高了汽提效果。在汽提塔內(nèi)設(shè)置催化劑床層，一方面提升氣液接觸效果，增加汽提作用；另一方面催化H2S和H2SX，促進(jìn)H2SX的分解和汽提平衡向正方向移動，更深程度的降低了液硫中的H2S。溢流堰與脫氣塔殼體形成的氣液混合物分離池，為氣液混合物的分離提供了停留時間，降低了出塔液硫中夾帶的氣體，從而可以減少液硫循環(huán)量，降低能耗。同樣，除沫器可以減少出塔氣體中夾帶的液硫，改善脫出氣體的后續(xù)操作條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0044]實(shí)施例1
[0045]一種液硫脫氣裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。采用汽提和催化氧化相結(jié)合的方法進(jìn)行液硫脫氣，其特征在于:該裝置包括脫氣塔1、氣液混相發(fā)生器2、催化劑床層3、溢流堰4和除沫器5。氣液混相發(fā)生器2、催化劑床層3、溢流堰4和除沫器5自下而上依次排列在脫氣塔I內(nèi)。
[0046]本實(shí)用新型在使用時液硫與空氣在氣液混相發(fā)生器2內(nèi)強(qiáng)烈擾動混合后進(jìn)入催化劑床層3，在此過程中H2SX分解，H2S由液相進(jìn)入氣相，同時H2S和H2SX發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為元素硫。氣液混合和擾動程度是影響脫氣效果的關(guān)鍵因素。具體如下所示:
[0047]液硫池來液硫11與空氣12經(jīng)氣液混相發(fā)生器2進(jìn)入脫氣塔1，向上通過催化劑床層3和溢流堰4后，進(jìn)入氣液分離池6，脫氣液硫13返回液硫池，脫出氣體14經(jīng)除沫器5除去夾帶的液體后，去硫磺回收燃燒爐。
[0048]以此方式進(jìn)行液硫脫氣，脫氣程度高，液硫中H2S含量可降到IOppmw以下，液硫循環(huán)量少，能耗低。裝置占地少，投資小，適合于原有液硫池進(jìn)行脫氣改造。
[0049]實(shí)施例2
[0050]一種液硫脫氣裝置，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。該裝置包括脫氣塔1、氣液混相發(fā)生器2、催化劑床層3、溢流堰4和除沫器5。氣液混相發(fā)生器2、催化劑床層3、溢流堰4和除沫器5自下而上依次排列在脫氣塔I內(nèi)。
[0051]實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別在于，在實(shí)施例2中氣液混相發(fā)生器2縱向設(shè)置在脫氣塔I內(nèi)，氣液混合相離開氣液混相發(fā)生器2后，在脫氣塔I內(nèi)形成擾動渦流，進(jìn)一步增強(qiáng)了氣液混合擾動，提升了 H2SX分解和H2S汽提的效果。
【權(quán)利要求】
1.一種液硫脫氣裝置，其特征在于:該裝置包括脫氣塔、氣液混相發(fā)生器、催化劑床層、溢流堰和除沫器，氣液混相發(fā)生器、催化劑床層、溢流堰和除沫器自下而上依次排列在脫氣塔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液硫脫氣裝置，所述氣液混相發(fā)生器具有帶孔的殼體，內(nèi)裝混合元件，氣液混合后從殼體上的小孔溢出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液硫脫氣裝置，所述氣液混相發(fā)生器有一個或者多個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液硫脫氣裝置，所述氣液混相發(fā)生器沿所述脫氣塔徑向布置，或者沿所述脫氣塔軸向布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液硫脫氣裝置，其特征在于所述溢流堰與脫氣塔殼體形成下部封閉的氣液分離池，并積聚脫氣后的液硫。
【文檔編號】C01B17/027GK203612955SQ201320594238
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】張明會, 蔡明件, 宋漢磊 申請人:上海河圖工程股份有限公司