CN112424115A - 净化包含硫化物的气体 - Google Patents

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Abstract

一种系统包括净化单元，净化单元被配置为处理包括二氧化硫的蒸气流。净化单元包括入口，入口被配置为允许蒸气流进入净化单元。净化单元包括蒸汽盘管，蒸汽盘管被配置为使蒸汽循环并提供热源。净化单元包括填充床。净化单元包括塔盘，塔盘被配置为累积硫。净化单元包括吸收器部分，吸收器部分被配置为从蒸气流中去除至少一部分二氧化硫。净化单元包括出口，出口被配置为允许具有比蒸气流的二氧化硫含量更低的流出物离开净化单元。该系统包括硫罐，硫罐包括与入口流体连通的排出管线。排出管线被配置为允许蒸气从硫罐流向净化单元。

Description

净化包含硫化物的气体
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年5月16日递交的美国专利申请No.62/672,301的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本说明书涉及操作工业设施，例如，精炼厂或其他处理原油并产生作为副产物的硫的工业设施。
背景技术
从储层中提取原始碳氢化合物后，可以将其精炼以生产商业燃料和其他产品。碳氢化合物精炼过程是在精炼厂中用于将原始碳氢化合物转化为各种产品的化学工程过程，例如，液化石油气(LPG)、汽油、煤油、喷气燃料、柴油、燃料油和其他产品。精炼厂是大型工业园区，其包括许多不同的处理单元和辅助设施，例如，公用工程单元、储罐和其他辅助设施。每个精炼厂可以具有例如由精炼厂的位置、所需产品、经济因素或其他因素确定的自己独特的布置和精炼过程的组合。
从储层中提取的碳氢化合物可能包含各种杂质。被大量硫化物(例如，硫化氢)污染的碳氢化合物被认为是酸的，而被少量或微量硫化物污染的碳氢化合物被认为是甜的。尤其是，硫化氢具有剧毒、腐蚀性和易燃性。因此，硫化氢的存在和处理不仅是操作方面的问题(与设备和管道腐蚀有关)，而且还是安全方面的问题。碳氢化合物精炼过程可以包括例如在将碳氢化合物转化为前述的各种产品之前从原始碳氢化合物中去除这种杂质的过程。许多精炼厂还包括将(从碳氢化合物中去除的)硫化氢转化为元素硫的硫回收过程，元素硫可以被存储并随后在市场上出售。
发明内容
本公开描述了与净化包含硫化物的气体有关的技术。
此处描述的主题的某些方面可以被实现为包括净化单元的系统，净化单元被配置为处理包括二氧化硫的蒸气流。净化单元包括在净化单元底部或底部附近的入口。该入口被配置为允许蒸气流进入净化单元。净化单元包括蒸汽盘管，蒸汽盘管被配置为使蒸汽循环并提供热源。净化单元包括填充床。净化单元包括在填充床上方的塔盘，并且该塔盘被配置为累积硫。净化单元包括在塔盘上方的吸收器部分，并且该吸收器部分被配置为从蒸气流中去除至少一部分二氧化硫。净化单元包括在净化单元顶部或顶部附近的出口。该出口被配置为允许具有比蒸气流的二氧化硫含量更低的流出物离开净化单元。该系统包括硫罐，硫罐包括与入口流体连通的排出管线。排出管线被配置为允许蒸气从硫罐流向净化单元。
这和其他方面可以包括以下一个或多个特征。填充床可以包括规整填料、无规填料或两者的组合。填充床可以包括丝网和环。每个环可以具有长度和直径，并且长度可以约等于直径。吸收器部分可以包括具有蜂窝结构的催化剂床。蒸汽盘管可以被配置为将净化单元内的温度维持在约180摄氏度(℃)。净化单元可以包括硫排放管，该硫排放管被配置为允许从塔盘累积的硫流离开净化单元。该系统可以包括电伴热(electric tracing)、蒸汽伴热(steam tracing)或两者的组合，以在排出管线和硫排放管中维持足够高的温度以防止硫的凝固。
本说明书的主题的一个或多个实施方式的细节在附图和说明书中阐述。通过说明书、附图和权利要求书，该主题的其他特征、方面和优点将变得明显。
附图说明
图1是示例硫烟净化系统的示意图。
图2是示例净化单元的示意图，其是图1的硫烟净化系统的一部分。
图3是示例吸收器部分的截面图，其是图2的净化单元的一部分。
具体实施方式
熔融硫(即，液态硫)可以包含诸如硫化氢(H2S)和二氧化硫(SO2)之类的化合物。H2S是易燃性的，并且H2S和SO2两者有毒，并且在有水存在的情况下可能潜在地加速各种材料的腐蚀。直接排放到大气的熔融硫储罐会导致工厂排放废气，并使人员额外暴露于这些有害成分。减少这种含硫化合物的排放是令人期望的，特别是随着世界各地的排放标准变得越来越严格。本说明书描述了一种用于安全地将熔融硫储罐排出口转移到硫回收单元以降低SO2排放量并提高硫回收率的方法。在本说明书中描述的主题可以实现在具体实施方案中，从而实现以下优点中的一个或多个。通过直接排放到硫回收单元，可以在排放到大气之前从排放气体中去除含硫化合物和热量。硫回收过程在将排放气体释放到大气中之前对其进行净化，并且有效地减少了排放量和大气污染。因此，可以降低人员暴露于有害的含硫化合物(例如，H2S或SO2)的风险。
图1示出了示例硫烟净化系统100。硫烟净化系统100包括硫罐110、净化单元200和将硫罐110连接到净化单元200的排出管线112。硫罐110可以容纳一定体积的液态硫(也被称为熔融硫)。硫罐110可以包括热源，以维持足够高的温度从而将罐110中的硫保持为液态(即，防止罐110中的硫凝固)。热源可以是例如浸没在罐110内部的熔融硫中的蒸汽盘管、衬在罐110的壁上的外部蒸汽夹套或这些的组合。例如，热源可以在罐110内维持约150摄氏度(℃)至约160℃的温度。在本说明书中，“约”是指偏差或容差最大为百分之十(10％)，并且与上述值的任何偏差都在用于制造该部分的任何机械的公差范围内。硫罐110还可以包括隔热材料，以减轻或防止从罐110到周围环境的热量损失。硫罐110可以在略高于大气压的压力下操作，使得蒸气可以从硫罐110流过净化单元200，并流出到大气中。硫罐110的蒸气空间的操作压力可以是罐110中的熔融硫的蒸气压力。在一些实施方式中，硫罐110通常在范围在大气压和0.5磅/平方英寸表压(psig)之间的压力下操作。
在存在氧气的情况下，罐110中的硫可以使二氧化硫排放到罐110的蒸气空间中。在硫化氢溶解在液态硫中的情况下，硫化氢也可以从硫逸出到罐110的蒸气空间中。排出管线112可以连接到位于罐110顶部上的出口喷嘴。来自罐110的蒸气可以通过排出管线112离开并流向净化单元200。排出管线112可以包括伴热(例如，电伴热、蒸汽伴热或两者的组合)，以在排出管线112内维持足够高的温度从而防止硫的凝固。例如，伴热可以在排出管线112内维持约150℃至约160℃的温度。
图2示出了示例净化单元200，其是图1所示的硫烟净化系统100的一部分。净化单元200包括入口202、蒸汽盘管204、填充床206、塔盘208、吸收器部分210和出口212。入口202可以连接到排出管线112，从而蒸气可以从罐110流出并进入净化单元200。净化单元200还可以包括排放管(214和224)、检修孔222和压力安全阀(PSV，也被称为安全阀)226。在一些实施方式中，净化单元200包括多个蒸汽盘管(204A、204B)。一个蒸汽盘管(204A)可以位于净化单元200的底部附近，而另一个蒸汽盘管(204B)可以位于净化单元200的中间附近。蒸汽可以通过蒸汽盘管204A和204B循环，以向净化单元200提供热源。在操作下，蒸汽盘管(204A和204B)可以在净化单元200内维持足够高的温度以防止硫的凝固。净化单元200的操作温度可以高于罐110的操作温度以解决热损失。例如，在蒸汽盘管204A和204B的操作下，净化单元200可以在约180℃的温度下操作。如图1中所示的罐110一样，净化单元200可以可选地包括外部蒸汽夹套、隔热材料或两者的组合，以维持所需的温度并防止或减轻净化单元200的热损失。隔热材料也可以设置在排出管线112和净化单元200的任何或所有部分上。
填充床206可以包括无规填料，例如，玻璃拉西环(glass Raschig rings)或其他填充材料。拉西环是长度和直径大致相等的管件。填充床206还可以包括规整填料，例如，丝网填料或其他规整填料。填充床206可以位于净化单元200内的蒸汽盘管204A的上方。当流体流过净化单元200时，填充床206可以迫使流体采取复杂的曲折路径，从而产生增加的表面积以用于净化单元200内存在的不同阶段(例如，液态硫和蒸气SO2)之间的相互作用(即，接触)。填充床206的高度可以取决于所计算或所预测的从罐110排放SO2的速率。硫可以由来自罐110的蒸气通过排出管线112携带(即，与蒸气一起流动)到净化单元200。填充床206可以使硫被过滤或从流过净化单元200的蒸气中掉出，并且硫可以聚集在净化单元200的底部，随后使用排放管224排出。
吸收器部分210可以位于塔盘208的上方，靠近净化单元200的顶部。吸收器部分210可以从蒸气流中去除至少一部分SO2和H2S。图3示出了示例吸收器部分210的截面图。吸收器部分210可以包括催化剂床，例如，陶瓷催化剂床。如图3所示，陶瓷催化剂可以具有蜂窝状结构，并且可以过滤SO2和H2S并吸热。随着蒸气流过吸收器部分210，可以去除蒸气中的SO2和H2S。在一些情况下，蒸气携带一些硫。再次参考图2，填充床206上方的塔盘208可以收集硫(即，液态硫可以在塔盘208上累积)，并且可以使用排放管214将所累积的硫排出。作为一个示例，排放管214和224可以使流体排放到硫坑。排放管214和224可以(如图1所示的排出管线112)包括伴热(例如，电伴热、蒸汽伴热或两者的组合)，以在排放管(214、224)内维持足够高的温度从而防止硫的凝固。例如，伴热可以在排放管214和224内维持约180℃的温度。
入口202可以允许流体(例如，从罐110流过排出管线112的蒸气)进入净化单元200。入口202可以位于净化单元200的底部附近。蒸气可以向上行进经过蒸汽盘管204A，经过填充床206，经过塔盘208，经过蒸汽盘管204B，经过吸收器部分210，然后以降低的SO2含量通过出口212(位于净化单元200的顶部)离开。因此，可以认为来自净化单元200的流出物比进入净化单元200的蒸气(即，来自罐110的蒸气)更清洁。可以打开检修孔222，以便操作员可以进入净化单元200以例如对净化单元200的各个部分进行维护。在净化单元200中的压力出于任何原因升高到阈值压力(例如，净化单元200的设计压力)以上的情况下，PSV226可以打开以从净化单元200释放流体。因此，PSV 226向净化单元200提供过压保护。可以在硫烟净化系统100中安装额外的PSV，以对例如罐110和排出管线112提供过压保护。
尽管本说明书包含许多特定实施细节，然而这些细节不应被解释为对可以要求保护的范围或任何发明的范围上的限制，而是作为可以专用于特定发明的特定实施方式的特征的描述。在单个实施方式中，还可以组合实现本说明书中在独立实施方式的上下文中描述的特定特征。反之，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中分别或以任何适当的子组合来实施。此外，尽管可能将先前描述的特征描述为以某些组合起作用并且甚至最初要求如此保护，但是在一些情况下，来自所要求保护的组合的一个或多个特征可以从组合中删除，并且所要求保护的组合可以指子组合或子组合的变化。
已经描述了本主题的特定实施方式。对于本领域技术人员显而易见的是，所描述的实施方式的其他实施方式、改变和置换在下文的权利要求的范围内。尽管在附图或权利要求中以特定顺序描述了操作，但这不应被理解为：为了实现希望的结果，要求按所示出的特定顺序或按相继的顺序来执行这些操作，或者要求执行所有所示出的操作(一些操作可以被认为是可选的)。
因此，先前描述的示例实施方式不限定或限制本公开。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，还可以有其他改变、替换和变化。

Claims (7)

1.一种系统，包括：
净化单元，被配置为处理包括二氧化硫的蒸气流，所述净化单元包括：
在所述净化单元底部或底部附近的入口，所述入口被配置为允许所述蒸气流进入所述净化单元；
蒸汽盘管，被配置为使蒸汽循环并提供热源；
填充床；
在所述填充床上方的塔盘，所述塔盘被配置为累积硫；
在所述塔盘上方的吸收器部分，所述吸收器部分被配置为从所述蒸气流中去除所述二氧化硫的至少一部分；以及
在所述净化单元顶部或顶部附近的出口，所述出口被配置为允许比所述蒸气流具有更低二氧化硫含量的流出物离开所述净化单元；以及
硫罐，包括与所述入口流体连通的排出管线，所述排出管线被配置为允许蒸气从所述硫罐流向所述净化单元。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述填充床包括规整填料、无规填料或其组合。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述填充床包括丝网和环，每个环包括长度和直径，所述长度约等于所述直径。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述吸收器部分包括具有蜂窝结构的催化剂床。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述蒸汽盘管被配置为使所述净化单元内的温度维持在约180摄氏度(℃)。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述净化单元还包括硫排放管，所述硫排放管被配置为允许来自所述塔盘的累积的硫流离开所述净化单元。
7.根据权利要求6所述的系统，还包括电伴热、蒸汽伴热或它们的组合，以在所述排出管线和硫排放管中维持足够高的温度以防止硫的凝固。
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