CN113416587B - 一种天然气脱硫系统氧化再生塔 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种天然气脱硫系统氧化再生塔，包括塔体和设置在塔体内的内筒，所述内筒的底部连接至塔体内壁，所述内筒的顶端开口位于塔体的上部且内筒的顶部设置有上除沫器，所述内筒将再生塔内部空间分为位于塔体和内筒之间的外再生区、位于内筒内部的贫液区和位于上除沫器上方的混合泡沫区；所述再生塔包括富液进口、曝气口、排污口、内气管、贫液出口、硫磺泡沫溢流口和再生气出口；本发明实现了在同一塔釜内完成氧化再生和增加硫磺沉降时间，有效提高了再生效果，有效解决再生不完全的问题，有效提高硫磺泡沫和硫磺颗粒的沉降分离，解决了硫磺颗粒可能聚集并堵塞塔内件的可能，避免了硫磺在整个循环系统中运行造成设备、管线硫堵的问题。
Description
技术领域
本发明属于天然气脱硫技术领域，具体涉及一种天然气脱硫系统氧化再生塔。
背景技术
天然气是一种高能量、无污染的化石能源，但是从地层中开采出的天然气多含有硫化氢。硫化氢有剧毒与强腐蚀性，会腐蚀管道和装置，危害环境和人类健康，因此必须要进行天然气脱硫处理。
目前脱除H2S的方法主要有干法脱硫、湿式氧化法脱硫。干法脱硫由于硫容有限，再生循环使用的问题，多用于小规模的高精度脱硫；湿式氧化法脱硫其优点是能够将气体中的硫化氢直接转化成硫磺，但存在其设备体积庞大、工艺流程长、设备投资大、溶液循环量大、易发生堵塞和雾沫等问题。中国专利CN209456395U公开了一种天然气脱硫工艺装置，其中使用到的有再生塔，该再生塔中从上向下依次设置有再生塔环形槽和再生塔分布器，所述再生塔中心混合管与再生塔分布器相连，所述再生塔上设置再生塔环形槽进液管线、再生塔环形槽出液管线、再生塔液位调节管线和再生塔底部出液管线，所述再生塔液位调节管线与贫液罐相连，所述再生塔环形槽出液管线与硫沫罐相连，所述再生塔液位调节管线上设置有液位调节器；但是，与一般的再生塔相同，该再生塔中空气和富脱硫液也仅通过一次接触后氧化再生为贫液，因而存在富液与氧气接触时间短、氧气鼓泡不均匀、再生不完全等现象存在，影响整个脱硫系统的脱硫效果。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种在同一塔釜内完成氧化再生和增加硫磺沉降时间的天然气脱硫系统氧化再生塔。
本发明的技术方案如下：
一种天然气脱硫系统氧化再生塔，包括塔体和设置在塔体内的内筒，所述内筒的底部连接至塔体内壁，所述内筒的顶端开口位于塔体的上部且内筒的顶部设置有上除沫器，所述内筒将再生塔内部空间分为位于塔体和内筒之间的外再生区、位于内筒内部的贫液区和位于上除沫器上方的混合泡沫区；
所述再生塔包括与外再生区连通的富液进口、曝气口和位于外再生区底部的排污口，所述曝气口位于外再生区的下部且连接有用于分散气流的内气管，所述富液进口位于曝气口之下；所述再生塔包括与贫液区中部连通的贫液出口，所述再生塔包括与混合泡沫区中下部连通的硫磺泡沫溢流口和位于混合泡沫区顶端的再生气出口。
进一步的，所述内筒的内径为塔体内壁直径的16％-21％。
进一步的，所述硫磺泡沫溢流口位于所述内筒的顶端开口下方。
进一步的，所述内筒的中下部对应贫液出口设置有下除沫器，所述塔体的底部设置有与贫液区底部连通的硫磺颗粒排出口；所述再生塔还包括与混合泡沫区底部连通含硫磺液出口。
进一步的，所述内筒包括上筒、下筒和固定设置在塔体下部中央的连接筒，上筒、下筒和连接筒之间均法兰连接，所述上筒和下筒的上部的外周分别设置有若干支杆，所述支杆的另一端固定在塔体的内壁上从而内筒被支杆加强支撑。
进一步的，所述再生塔还包括设置在塔体中部的与外再生区连通的贫液回流口和离子液进口，所述贫液回流口位于离子液进口上方，且所述贫液回流口和离子液进口伸入外再生区的管体的末端设置有向下的弯头部。
进一步的，所述再生塔还包括设置在塔体外侧的温度计口、位于塔体上部的上液位计口和位于塔体下部的下液位计口。
进一步的，所述温度计口、上液位计口和下液位计口位于塔体外的接口管的外周设置有筋板，筋板为两个且分别设置在接口管下侧的两侧。
进一步的，所述塔体中下部的一侧还设置有人孔，所述塔体上设置有与人孔相对的检修口。
进一步的，所述塔体外包裹有保温层。
本发明的工作过程是，富脱硫液从富液进口进入再生塔，与曝气口进入的再生气氧化再生生成贫液和硫磺，产生的硫磺泡沫随着再生气上浮，产生的硫磺颗粒则悬浮、聚集后沉降至塔底，通过硫磺颗粒排出口和排污口排至硫磺浆泵；硫磺泡沫从硫磺泡沫溢流口排出进入硫磺成型系统；贫液则进入内筒沉降后从贫液出口排出；过量的贫液通过贫液回流口返回再生塔，过量的再生气通过再生气出口排至尾气系统；当硫磺颗粒较多时，也可通过含硫磺液出口外排至硫磺成型系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明实现了在同一塔釜内完成氧化再生和增加硫磺沉降时间，有效提高了再生效果，有效解决再生不完全的问题；上除沫器的设置有效的阻隔硫磺泡沫进入内筒，提高了硫磺泡沫的聚集和有利于硫磺泡沫的外排，上除沫器有效提高硫磺泡沫和硫磺颗粒的沉降分离；内、外筒底部设置有硫磺颗粒排出口和排污口，解决了硫磺颗粒可能聚集并堵塞塔内件的可能，避免了硫磺在整个循环系统中运行造成设备、管线硫堵的问题。
附图说明
图1为本发明实施例的简化结构示意图。
图2为本发明实施例的结构示意图。
图3为本发明实施例的俯视结构示意图。
图中，富液进口1、贫液出口2、贫液回流口3、硫磺泡沫溢流口4、上液位计口51、下液位计口52、再生气出口6、含硫磺液出口7、温度计口8、曝气口9、硫磺颗粒排出口10、排污口11、内筒12、内气管13、下除沫器14、上除沫器15、离子液进口16、人孔17、支杆18、辅助套筒19、基座20。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示，一种天然气脱硫系统氧化再生塔，包括塔体和设置在塔体内的内筒12，所述内筒12的底部连接至塔体内壁，所述内筒12的顶端开口位于塔体的上部且内筒12的顶部设置有上除沫器15，所述内筒12将再生塔内部空间分为位于塔体和内筒12之间的外再生区、位于内筒12内部的贫液区和位于上除沫器15上方的混合泡沫区；
所述再生塔包括与外再生区连通的富液进口1、曝气口9和位于外再生区底部的排污口11，所述曝气口9位于外再生区的下部且连接有用于分散气流的内气管13，内气管13通过主管连通并在塔体内整体排布成同心环，内气管13至少包括内环管、中环管和外环管三圈，使得通入的再生气能够充分的与通入的富液反应；所述富液进口1位于曝气口9之下；所述再生塔包括与贫液区中部连通的贫液出口2和与贫液区底部连通的硫磺颗粒排出口10，所述再生塔包括与混合泡沫区底部连通含硫磺液出口7、与混合泡沫区中下部连通的硫磺泡沫溢流口4和位于混合泡沫区顶端的再生气出口6；所述含硫磺液出口7位于硫磺泡沫溢流口4下方；富液进口1可以设置为间隔设置的两个；
富液和再生气在外再生区曝气再生，氧化产生贫液、硫磺泡沫和少量的硫磺颗粒，它们依靠自身浮力和再生气气流向上，硫磺泡沫受到上除沫器15的阻挡不能进入内筒12，硫磺泡沫在混合泡沫区聚集，而产生的贫液和部分硫磺颗粒进入到内筒12中，由于不再受到向上气流的影响，内筒12中的硫磺颗粒能够沉降至内筒12底部，澄清的贫液从内管的中部排出；
本发明的再生塔采用内外桶结构，实现了在同一塔釜内完成氧化再生和增加硫磺沉降时间；富液和再生气在外再生区充分反应，澄清的贫液从内筒12下半部抽出，有效提高了再生效果，有效解决再生不完全的问题；上除沫器15的设置有效的阻隔硫磺泡沫进入内筒12，提高了硫磺泡沫的聚集和有利于硫磺泡沫的外排，上除沫器15有效提高硫磺泡沫和硫磺颗粒的沉降分离；内、外筒底部设置有硫磺颗粒排出口10和排污口11，解决了硫磺颗粒可能聚集并堵塞塔内件的可能，避免了硫磺在整个循环系统中运行造成设备、管线硫堵的问题。
进一步的，如图1至图3所示，所述内筒12的内径为塔体内壁直径的16％-21％，合适的内径比均衡了外再生区和贫液区的容积。
进一步的，如图1至图3所示，所述硫磺泡沫溢流口4位于所述内筒12的顶端开口下方，此处属于混合泡沫区的下部，下部的硫磺泡沫较为稠密，且由于内筒12占位，对硫磺泡沫还有汇聚作用，由于贴进液体表面，因而流动性也较强，在泡沫溢流口处的硫磺泡排出后，周围的硫磺泡沫能够及时的进行补充空位，维持硫磺泡沫的有效排出。
进一步的，如图1至图2所示，所述内筒12的中下部对应贫液出口2设置有下除沫器14；具体的，贫液出口2在内筒12上的连接通孔位于下除沫器14的周侧；上除沫器15和下除沫器14可以采用现有技术中的丝网除沫器即可，通过格栅定型安装在内筒12中。
进一步的，如图2至图3所示，为了增加贫液出口2的流量，在内筒12的外部与贫液出口2伸入管的连接处设置有辅助套筒19，辅助套筒19套设在内筒12外且辅助套筒19罩设的内筒12壁上设置有分出孔，经下除沫器14过滤的贫液分别从分出孔经辅助套筒19流出贫液出口2。
进一步的，如图1至图3所示，所述内筒12包括上筒、下筒和固定设置在塔体下部中央的连接筒，上筒、下筒和连接筒之间均法兰连接，所述上筒和下筒的上部的外周分别设置有若干支杆18，所述支杆18的另一端固定在塔体的内壁上从而内筒12被支杆18加强支撑；上除沫器15位于上筒的上部，下除沫器14位于下筒的上部，法兰连接的内筒12便于上除沫器15、下除沫器14的安装和内筒12的检修。
进一步的，如图2至图3所示，所述再生塔还包括设置在塔体中部的与外再生区连通的贫液回流口3和离子液进口16，所述贫液回流口3位于离子液进口16上方，且所述贫液回流口3和离子液进口16伸入外再生区的管体的末端设置有向下的弯头部；富液进口1伸入外再生区的管体的末端也设置有向下的弯头部，弯头部延长了进入塔体的液体的路径，延长了在塔体内的停留时间；本发明的再生塔在天然气脱硫系统的使用与一般的再生塔相同，硫磺泡沫溢流口4流出后进入到离心机，在离心机的作用下脱水分离成硫磺和被脱去的水，硫磺被收集存储到储硫装置中，被脱去的水再经离子液进口16回到外再生区。
进一步的，如图1至图3所示，所述再生塔还包括设置在塔体外侧的温度计口8、位于塔体上部的上液位计口51和位于塔体下部的下液位计口52；温度计口8位于塔体的中部、曝气口9的上方，温度计口8的数量至少为两个且均匀设置；本发明在使用时从曝气口9进入的再生气为热风，热风温度在80℃左右，热风与通入的一般温度的富液温度中和，温度计口8内设置有温度变送器，实时监控富液与再生气反应的再生温度，再生时，通过控制再生气的温度将再生温度控制在50℃作用；
上液位计口51位于上除沫器15的上方，高于硫磺泡沫溢流口4的位置，下液位计口52位于曝气口9下方，上液位计口51和下液位计口52内设置液位传感器，用于监控再生塔内液位的档位；为了增加液位传感器的安装稳定性，在内筒12的外壁上设置有与上液位计口51和下液位计口52对应的液位安装座，液位传感器的伸入端可以固定在液位安装座上，从而实现对液位传感器的双点固定，固定的更加牢固。
进一步的，如图2所示，所述温度计口8、上液位计口51和下液位计口52位于塔体外的接口管的外周设置有筋板，筋板为两个且分别设置在接口管下侧的两侧。
进一步的，如图2至图3所示，所述塔体中下部的一侧还设置有人孔17，所述塔体上设置有与人孔17相对的检修口。
进一步的，如图2所示，所述再生塔还包括设置在塔体底部的基座20，所述排污口11和所述硫磺颗粒排出口10通过管路向基座20的周壁外排；在一个实施例中，再生塔的全容积在20立方米左右，所述塔体外包裹有60mm厚的保温层，保温材料为离心玻璃棉，含基座20的再生塔的整体高度为6000mmm左右，再生气出口6、硫磺泡沫溢流口4、含硫磺液出口7、富液进口1、离子液进口16的公称直径为100mm，曝气口9的公称直径为80mm，贫液回流口3的公称直径为50mm，排污口11、上液位计口51、下液位计口52、温度计口8的公称直径为25mm；人孔17和检查孔的公称直径在450mm以上；
需要说明是的，在图3中由于受到俯视角度的影响，位于贫液回流口3正下方的温度计口8、位于左侧富液进口1正下方的排污口11管口、位于含硫磺液出口7正下方的离子液进口16没有在图3中显示出。
本发明使用时，富脱硫液从富液进口1进入再生塔，与曝气口9进入的再生气氧化再生生成贫液和硫磺，产生的硫磺泡沫随着再生气上浮，产生的硫磺颗粒则悬浮、聚集后沉降至塔底，通过硫磺颗粒排出口10和排污口11排至硫磺浆泵；硫磺泡沫从硫磺泡沫溢流口4排出进入硫磺成型系统；贫液则进入内筒12沉降后从贫液出口2排出；过量的贫液通过贫液回流口3返回再生塔，过量的再生气通过再生气出口6排至尾气系统；当硫磺颗粒较多时，也可通过含硫磺液出口7外排至硫磺成型系统。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种天然气脱硫系统氧化再生塔，其特征在于：包括塔体和设置在塔体内的内筒，所述内筒的底部连接至塔体内壁，所述内筒的顶端开口位于塔体的上部且内筒的顶部设置有上除沫器，所述内筒将再生塔内部空间分为位于塔体和内筒之间的外再生区、位于内筒内部的贫液区和位于上除沫器上方的混合泡沫区；
所述再生塔包括与外再生区连通的富液进口、曝气口和位于外再生区底部的排污口，所述曝气口位于外再生区的下部且连接有用于分散气流的内气管，所述富液进口位于曝气口之下；所述再生塔包括与贫液区中部连通的贫液出口，所述再生塔包括与混合泡沫区中下部连通的硫磺泡沫溢流口和位于混合泡沫区顶端的再生气出口，所述内筒的中下部对应贫液出口设置有下除沫器，所述塔体的底部设置有与贫液区底部连通的硫磺颗粒排出口；所述再生塔还包括与混合泡沫区底部连通的含硫磺液出口。
2.根据权利要求1所述的天然气脱硫系统氧化再生塔，其特征在于：所述内筒的内径为塔体内壁直径的16%-21%。
3.根据权利要求1所述的天然气脱硫系统氧化再生塔，其特征在于：所述硫磺泡沫溢流口位于所述内筒的顶端开口下方。
4.根据权利要求1所述的天然气脱硫系统氧化再生塔，其特征在于：所述内筒包括上筒、下筒和固定设置在塔体下部中央的连接筒，上筒、下筒和连接筒之间均法兰连接，所述上筒和下筒的上部的外周分别设置有若干支杆，所述支杆的另一端固定在塔体的内壁上从而内筒被支杆加强支撑。
5.根据权利要求1所述的天然气脱硫系统氧化再生塔，其特征在于：所述再生塔还包括设置在塔体中部的与外再生区连通的贫液回流口和离子液进口，所述贫液回流口位于离子液进口上方，且所述贫液回流口和离子液进口伸入外再生区的管体的末端设置有向下的弯头部。
6.根据权利要求1所述的天然气脱硫系统氧化再生塔，其特征在于：所述再生塔还包括设置在塔体外侧的温度计口、位于塔体上部的上液位计口和位于塔体下部的下液位计口。
7.根据权利要求6所述的天然气脱硫系统氧化再生塔，其特征在于：所述温度计口、上液位计口和下液位计口位于塔体外的接口管的外周设置有筋板，筋板为两个且分别设置在接口管下侧的两侧。
8.根据权利要求1所述的天然气脱硫系统氧化再生塔，其特征在于：所述塔体中下部的一侧还设置有人孔，所述塔体上设置有与人孔相对的检修口。
9.根据权利要求1所述的天然气脱硫系统氧化再生塔，其特征在于：所述塔体外包裹有保温层。
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