CN113998674A - 一种催化液硫脱气的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液硫脱气技术领域，公开了一种催化液硫脱气的装置及方法，包括用于存储液硫的液硫罐和用于脱气的催化脱气塔，液硫罐内设置有罐隔板并将液硫罐分隔为缓存区和成品区，所述的催化脱气塔内设置有塔隔板并将催化脱气塔分隔为催化腔和液硫腔，催化脱气塔的顶部连接排气结构；缓存区通过送料管路连通至催化腔，液硫腔内设置有溢流管并连通回流至成品区；所述溢流管的进口低于出口，且管身包括一段高于出口的管段。本发明通过将液硫罐和催化脱气塔的结构进行分隔设置，并将溢流管设置成进口低，出口高的结构，有效促进了催化脱气，并避免了催化剂粉末随着溢流管回流至液硫罐内。如此设计提高了脱气的效率，还提高了脱气后液硫产品的质量。

Description

一种催化液硫脱气的装置及方法

技术领域

本发明涉及液硫脱气技术领域，具体涉及石油天然气工程、煤化工及其他行业的硫磺回收，尤其涉及一种催化液硫脱气的装置及方法。

背景技术

克劳斯硫磺回收装置产生的液流中溶解有H₂S，大多数溶解在液硫中的H₂S以H₂S_x形式存在，为了避免硫磺产品在包装、储存和运输过程中对环境造成污染，并损害操作人员的健康，需要对液硫进行脱气处理。现有技术中应用比较广泛的脱气技术包括空气汽提(如液硫池中鼓泡脱气工艺)和循环喷淋脱气(一般同时加注氨或喹啉)方法，还包括催化脱气方法，该方法在催化剂的作用下加速了液硫中H₂S_x的分解，使得脱气效果好。

现有的催化脱气技术是直接将空气和液硫通入装有催化剂床层的脱气塔下部，液硫通过催化剂床层在其作用下将H₂S_x的分解为H₂S和单质硫，同时部分H₂S被空气中的氧气氧化成单质，共同促进了液硫中H₂S的逸出和脱除。脱气之后的液硫从脱气塔上部流出进入液硫封，然后流回液硫池中成品池。

液硫及空气通过催化剂床层时，对催化剂产生冲刷，加之在催化使用后期可能出现催化剂碎裂或粉化，由于催化剂密度小于液硫，催化剂碎片会浮于液硫上层，通过溢流管线带入脱气后的液硫产品中，造成硫磺产品不达标，严重时造成管线及设备的堵塞。另外，现有催化脱气方法依托液硫池收集存储液硫、脱气过程中产生的H₂S对液硫池壁产生腐蚀，造成液硫池检维修频繁，严重时造成液硫池垮塌，影响正常生产运行。

因此现有的催化液硫脱气设备和方法存在明显不足，需要对其进行研究优化以得到更为合理的技术方案，解决现有技术中的不足。

发明内容

为了克服上述内容中提到的现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种催化液硫脱气的装置及方法，旨在对使用更为可靠的结构作为液硫的装存容器，同时对脱气塔的结构进行优化，能够避免液硫脱气过程中催化剂碎裂或粉化后随液硫进入溢流管，造成液硫产品质量、溢流管和容器的诸多问题。

为了实现上述目的，本发明具体采用的技术方案是：

一种催化液硫脱气的装置，包括用于存储液硫的液硫罐和用于脱气的催化脱气塔，所述的液硫罐内设置有罐隔板并将液硫罐分隔为缓存区和成品区，所述的催化脱气塔内设置有塔隔板并将催化脱气塔分隔为催化腔和液硫腔，催化脱气塔的顶部连接排气结构；缓存区通过送料管路连通至催化腔，液硫腔内设置有溢流管并连通回流至成品区；所述溢流管的进口低于出口，且管身包括一段高于出口的管段。

上述公开的脱气装置，通过罐隔板将液硫罐分隔出的缓存区和成品区，缓存区内存储待脱气的液硫物质，成品区内存储经过脱气的液硫成品，液硫成品可输送至外部设备进行去固化成型或者直接销售；同时通过塔隔板将催化脱气塔分隔为催化腔和液硫腔，催化腔内主要进行催化脱气反映，脱下的含硫气体积聚在催化脱气塔的内顶部，随着含硫气体的积聚，催化脱气塔内的气压值会逐渐升高；催化腔内的液硫经过脱气并从塔隔板溢流至液硫腔内，并在气压的作用下进入溢流管，上升经过溢流管的出口后回流至成品区。

进一步的，上述技术方案中公开的溢流管可采用多种结构，此处进行优化，并举出一种具体的方案：所述的溢流管采用倒U型管结构。作为多种可行选择中的一种，采用这种结构时，倒U型管的两个管口朝下，其中一个管口作为进口并延伸接近液硫腔的腔底，另一个管口作为出口并连通至罐壁。

进一步的，当缓存区内的待脱气液硫输送至催化脱气塔前，进行预处理可使脱气的效果更好，因此，在送料管路上对待脱气液硫进行预处理，因此对送料管路进行优化，此处举出如下可行的方案：所述的送料管路上设置有静态混合器，且送料管路上设置有空气混合支路，外部空气通过空气混合支路进入送料管路后与缓存区待脱气液硫均输往静态混合器。在静态混合器内，外部空气与待脱气液硫进行混合，空气能够促进含硫气体从液硫中脱除。

进一步的，液硫罐内的液相并未完全充满，因此存在部分气相，气相内存在一部分含硫气体，这部分气体可被引导进行处理，具体处理方法多中多样，此处进行液硫罐结构优化，对内部气相进行排除处理，举出如下具体可行的方案：所述的液硫罐上设置有气相管路，气相管路连通至静态混合器或排气结构。

当气相随着气相管路通至静态混合器时，与空气、带脱气液硫进行混合，后经催化脱气处理后统一排除；当气相随着气相管路通至排气结构时，可直接跟随排气结构排放至后续系统设备。

进一步的，为促进液硫罐内的气相流出，所述的气相管路上设置辅助气流流动的负压设备。一般的，负压设备包括但不限于抽风机、蒸汽喷射器等。

再进一步，当液硫罐内的气相通过气相管路排除后，为维持液硫罐内的气压平衡，液硫罐上还设置有空气供给管，空气供给管内设置气阀结构，使外部空气仅能单向进入液硫罐。

在进行催化脱气的过程中，催化床上的催化剂容易出现碎裂、粉化，而后随着液硫溢流至液硫腔内，为避免催化剂进入溢流管回流至成品区，此处将催化剂作为废渣进行排除，具体的，举出可行的方案：所述的液硫腔处的罐壁上设置有连通至液硫罐的排渣管路，排渣管路的管进口与塔隔板齐平，且排渣管路上设置有可拆卸的过滤装置。当催化剂随液硫进入液硫腔内后，由于催化剂的密度小于液硫，故会悬浮于液硫的表面，当液硫腔内的液面到达排渣管路的管进口处时，即可进行排渣处理；排渣管路内的物质是液硫和催化剂的混合物，过滤装置能够将催化剂进行过滤，而经过脱气的液硫则顺着排渣管路流入液硫罐，其中排渣管路的管出口可连通至成品区。

进一步的，液硫罐内的缓存区和成品区相互隔离，但物质可能无法完全排除干净，滞留在液硫罐内的物质对罐体会造成损坏，因此需要尽心改进以辅助排净；具体的，举出如下可行的方案：所述的缓存区和成品区之间设置有排料管路，排料管路上设置有排料泵和控制通断的阀组。

上述内容公开了催化液硫脱气的装置，本发明还公开了催化液硫脱气的方法，具体内容按如下进行说明。

一种催化液硫脱气的方法，应用上述内容所述的催化液硫脱气的装置，，包括：

使液硫腔内的溢流管进口形成液封；

至少使来自空气混合支路的外部空气和缓存区内的待脱气液硫在静态混合器中进行预混合；

预混合后的混合介质在催化腔内自下而上通过催化剂床层，在催化剂和空气的共同作用下进行液硫脱气；

脱除的含硫气体聚集于催化脱气塔顶部，脱气后的液硫经过塔隔板顶部溢流至液硫腔，通过溢流管回流至液硫罐的成品区。

上述公开的催化液硫脱气方法，在液硫腔内先积聚一定液位的液硫将溢流管的进口封闭，避免脱除的含硫气体跟随溢流管排出，此步骤成为液封；当实现液封后，将缓存区内的待脱气液硫与空气混合后，输送至催化腔内进行催化脱气，脱除的含硫气体积聚在催化脱气塔顶部，脱气后的液硫溢流至液硫腔内暂存，达到溢流管的出口后回流至成品区。

此过程中，由于设置了塔隔板，同时采用的溢流管的进口低于出口，且管身高于出口，则混入液硫的催化剂不会从溢流管中流入液硫罐；且设置的排渣管路能够将催化剂从液硫腔内进行排除，并进行过滤处理。

进一步的，所述的使液硫腔内的溢流管进口形成液封，包括：

液硫腔内置入适当硫磺，加热融化形成液封；或者率先阻断溢流管，由催化腔内溢流的液硫淹没溢流管的进口形成液封。

再进一步，由于溢流管的顶部管段高于出口，且高于塔隔板，为方便液硫的顺利排除，对催化脱气塔内的气压进行设定，当催化脱气塔内的气压值达到70kPa后，开启催化脱硫塔顶部的排气结构，将脱除的含硫气体进行排除。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

本发明通过将液硫罐和催化脱气塔的结构进行分隔设置，并将溢流管设置成进口低，出口高的结构，有效促进了催化脱气，并避免了催化剂随着溢流管回流至液硫罐内。如此设计提高了脱气的效率，还提高了脱气后液硫产品的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1是实施例1中的装置组成模块的示意图；

图2是实施例2中的装置组成模块的示意图。

附图中的标号所对应的含义为：1、缓存区；2、液硫脱气泵；3、阀组；4、成品区；5、液硫输送泵；6、罐隔板；7、液硫罐；8、负压设备；9、催化脱气塔；10、过滤装置；11、塔隔板；12、溢流管的出口；13、蒸汽夹套阀；14、空气供给管；15、静态混合器；16、溢流管。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

实施例1

本实施例针对液硫脱气的装置进行说明，在现有技术的基础上，将装置的结构进行优化改进，对液硫进行分区存储，同时将催化脱气塔9内的催化脱气空间分隔成两个空腔，将脱气和溢流分别进行，能够提高脱气的效率，并避免催化剂随溢流管16进入液硫罐7中，可提高产品的质量。

具体的，如图1所示，本实施例公开的一种催化液硫脱气的装置，包括用于存储液硫的液硫罐7和用于脱气的催化脱气塔9，所述的液硫罐7内设置有罐隔板6并将液硫罐7分隔为缓存区1和成品区4，所述的催化脱气塔9内设置有塔隔板11并将催化脱气塔9分隔为催化腔和液硫腔，催化脱气塔9的顶部连接排气结构；缓存区1通过送料管路连通至催化腔，液硫腔内设置有溢流管16并连通回流至成品区4；所述溢流管16的进口低于出口，且管身包括一段高于出口的管段。

本实施例中，所述的送料管路包括管路②和管路④；所述的溢流管16通过管路⑥连通至成品区4。

上述公开的脱气装置，通过罐隔板6将液硫罐7分隔出的缓存区1和成品区4，缓存区1内存储待脱气的液硫物质，成品区4内存储经过脱气的液硫成品，液硫成品可输送至外部设备进行去固化成型或者直接销售，如图1所示，可通过管路⑨对外进行输送；同时通过塔隔板11将催化脱气塔9分隔为催化腔和液硫腔，催化腔内主要进行催化脱气反映，脱下的含硫气体积聚在催化脱气塔9的内顶部，随着含硫气体的积聚，催化脱气塔9内的气压值会逐渐升高；催化腔内的液硫经过脱气并从塔隔板11溢流至液硫腔内，并在气压的作用下进入溢流管16，上升经过溢流管的出口12后回流至成品区4。

优选的，本实施例中在液硫罐7上设置有液硫脱气泵2和液硫输送泵5，缓存区1的待脱气液硫通过液硫脱气泵2进入送料管路中并最终进入催化腔；正品区的液硫通过液硫输送泵5输送至外部进行硫磺去固化成型或产品系统。

本实施例中，催化剂的装填量约为0.6～1m³对应1t/h液硫，催化剂床层的高径比1.5～2。

上述技术方案中公开的溢流管16可采用多种结构，本实施例进行优化，并举出一种具体的方案：所述的溢流管16采用倒U型管结构。作为多种可行选择中的一种，采用这种结构时，倒U型管的两个管口朝下，其中一个管口作为进口并延伸接近液硫腔的腔底，另一个管口作为出口并连通至罐壁。

优选的，倒U型管的进口距离液硫腔的腔底的距离小于等于300mm，同时倒U型管的出口低于溢流管16的最高处100mm。

在本实施例中，将塔隔板11的高度设置为大于等于4.2m；在塔隔板11和倒U型管的进口与液硫腔底距离设置好之后，液封的高度达到塔隔板高度之后至少可以承受70kPa的气压。

当缓存区1内的待脱气液硫输送至催化脱气塔9前，进行预处理可使脱气的效果更好，因此，在送料管路上对待脱气液硫进行预处理，因此对送料管路进行优化，此处举出如下可行的方案：所述的送料管路上设置有静态混合器15，且送料管路上设置有空气混合支路，如图1所示，空气混合支路为管路①；外部空气通过空气混合支路进入送料管路后与缓存区1待脱气液硫均输往静态混合器15。在静态混合器15内，外部空气与待脱气液硫进行混合，空气能够促进含硫气体从液硫中脱除。

设置静态混合器15，用于空气、液硫和液硫罐7抽出气的充分预混，提升氧化脱气效果，避免在脱气塔底部设置气体分布器可能在停工后的液硫固化堵塞气孔的问题。

液硫罐7内的液相并未完全充满，因此存在部分气相，气相内存在一部分含硫气体，这部分气体可被引导进行处理，具体处理方法多中多样，此处进行液硫罐7结构优化，对内部气相进行排除处理，举出如下具体可行的方案：所述的液硫罐7上设置有气相管路，气相管路连通至静态混合器15或排气结构。

优选的，本实施例中气相管路的管口位于成品区4的上方，如图1所示，气相管路为管路⑩和管路③。

在本实施例中，气相随着气相管路通至静态混合器15时，与空气、带脱气液硫进行混合，后经催化脱气处理后统一排除，如图1所示，统一通过管路⑦进行排除。

为促进液硫罐7内的气相流出，所述的气相管路上设置辅助气流流动的负压设备8。

优选的，负压设备8采用抽风机，抽风机在气相管路内造成负压，将液硫罐7内的气相吸出并输送至静态混合器15中。

该溢流管16线直接接入液硫罐7中，即便在极端情况下，液封被冲破，部分含H₂S气体也是进入液硫罐7的气相空间中，被抽风机抽出送至密闭系统中循环处理，不会对人身和环境造成伤害。

当液硫罐7内的气相通过气相管路排除后，为维持液硫罐7内的气压平衡，液硫罐7上还设置有空气供给管14，空气供给管14内设置气阀结构，使外部空气仅能单向进入液硫罐7。优选的，所述的气阀结构采用单向气阀。

在进行催化脱气的过程中，催化床上的催化剂容易出现碎裂、粉化，而后随着液硫溢流至液硫腔内，为避免催化剂进入溢流管16回流至成品区4，此处将催化剂作为废渣进行排除，具体的，举出可行的方案：所述的液硫腔处的罐壁上设置有连通至液硫罐7的排渣管路，排渣管路的管进口与塔隔板11齐平，且排渣管路上设置有可拆卸的过滤装置10，如图1所示，排渣管路为管路⑤。当催化剂随液硫进入液硫腔内后，由于催化剂的密度小于液硫，故会悬浮于液硫的表面，当液硫腔内的液面到达排渣管路的管进口处时，即可进行排渣处理；排渣管路内的物质是液硫和催化剂的混合物，过滤装置10能够将催化剂进行过滤，而经过脱气的液硫则顺着排渣管路流入液硫罐7，其中排渣管路的管出口可连通至成品区4。

优选的，本实施例中，排渣管路的管进口高度与塔隔板11上端齐平，上设置的过滤器为蒸汽夹套过滤器，同时在首尾两端均设置有蒸汽夹套阀13，过滤器可定期拆卸取出进行清洗。

液硫罐7内的缓存区1和成品区4相互隔离，但物质可能无法完全排除干净，滞留在液硫罐7内的物质对罐体会造成损坏，因此需要尽心改进以辅助排净；具体的，举出如下可行的方案：所述的缓存区1和成品区4之间设置有排料管路，排料管路上设置有排料泵和控制通断的阀组3。如图1所示，所述的排料管路为管路⑧。

优选的，排料管路上设置的阀组3为蒸汽夹套阀13。蒸汽夹套液硫罐7，避免了传统混凝土液硫池池壁的腐蚀问题，液硫罐7的使用寿命更长，损坏的风险更低。

在催化脱气塔9内脱除的气体，经过顶部的排气结构排出后，输送至硫磺回收装置的主燃烧炉进行处理。此处的排气结构，包括连通催化脱气塔9的排气管和设置在排气管上的调压阀。

经过该一体化装置脱气后的液硫能够满足H₂S小于10ppm。

实施例2

本实施例在实施例1公开的一种催化液硫脱气的装置基础上进行优化，与实施例1中相同的是，本实施例公开的装置包括用于存储液硫的液硫罐7和用于脱气的催化脱气塔9，所述的液硫罐7内设置有罐隔板6并将液硫罐7分隔为缓存区1和成品区4，所述的催化脱气塔9内设置有塔隔板11并将催化脱气塔9分隔为催化腔和液硫腔，催化脱气塔9的顶部连接排气结构；缓存区1通过送料管路连通至催化腔，液硫腔内设置有溢流管16并连通回流至成品区4；所述溢流管16的进口低于出口，且管身包括一段高于出口的管段。

与实施例1中不同的是，本实施例对气相管路进行了不同的设置。

如图2所示，本实施例中，气相随着气相管路通至排气结构，可直接跟随排气结构排放至后续系统设备。

优选的，本实施例中，采用蒸汽喷射器作为负压设备8。

本实施例中其他部分的结构与实施例1相同，此处就不再赘述。

实施例3

上述实施例中的内容公开了催化液硫脱气的装置，本实施例公开了催化液硫脱气的方法，具体内容按如下进行说明。

一种催化液硫脱气的方法，应用上述内容所述的催化液硫脱气的装置，，包括：

S01：使液硫腔内的溢流管16进口形成液封；

S02：至少使来自空气混合支路的外部空气和缓存区1内的待脱气液硫在静态混合器15中进行预混合；

S03：预混合后的混合介质在催化腔内自下而上通过催化剂床层，在催化剂和空气的共同作用下进行液硫脱气；

S04：脱除的含硫气体聚集于催化脱气塔9顶部，脱气后的液硫经过塔隔板11顶部溢流至液硫腔，通过溢流管16回流至液硫罐7的成品区4。

上述公开的催化液硫脱气方法，在液硫腔内先积聚一定液位的液硫将溢流管16的进口封闭，避免脱除的含硫气体跟随溢流管16排出，此步骤成为液封；当实现液封后，将缓存区1内的待脱气液硫与空气混合后，输送至催化腔内进行催化脱气，脱除的含硫气体积聚在催化脱气塔9顶部，脱气后的液硫溢流至液硫腔内暂存，达到溢流管的出口12后回流至成品区4。

此过程中，由于设置了塔隔板11，同时采用的溢流管16的进口低于出口，且管身高于出口，则混入液硫的催化剂不会从溢流管16中流入液硫罐7；且设置的排渣管路能够将催化剂从液硫腔内进行排除，并进行过滤处理。

本实施例中，所述的使液硫腔内的溢流管16进口形成液封，具体可采用两种方式，包括如下方案：

1.液硫腔内置入适当硫磺，加热融化形成液封。

2.率先阻断溢流管16，由催化腔内溢流的液硫淹没溢流管16的进口形成液封。

由于溢流管16的顶部管段高于出口，且高于塔隔板11，为方便液硫的顺利排除，对催化脱气塔9内的气压进行设定，当催化脱气塔9内的气压值达到70kPa后，开启催化脱硫塔顶部的排气结构，将脱除的含硫气体进行排除。

以上即为本发明列举的实施方式，但本发明不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种催化液硫脱气的装置，其特征在于：包括用于存储液硫的液硫罐(7)和用于脱气的催化脱气塔(9)，所述的液硫罐(7)内设置有罐隔板(6)并将液硫罐(7)分隔为缓存区(1)和成品区(4)，所述的催化脱气塔(9)内设置有塔隔板(11)并将催化脱气塔(9)分隔为催化腔和液硫腔，催化脱气塔(9)的顶部连接排气结构；缓存区(1)通过送料管路连通至催化腔，液硫腔内设置有溢流管(16)并连通回流至成品区(4)；所述溢流管(16)的进口低于出口，且管身包括一段高于出口的管段。

2.根据权利要求1所述的催化液硫脱气的装置，其特征在于：所述的溢流管(16)采用倒U型管结构。

3.根据权利要求1所述的催化液硫脱气的装置，其特征在于：所述的送料管路上设置有静态混合器(15)，且送料管路上设置有空气混合支路，外部空气通过空气混合支路进入送料管路后与缓存区(1)待脱气液硫均输往静态混合器(15)。

4.根据权利要求3所述的催化液硫脱气的装置，其特征在于：所述的液硫罐(7)上设置有气相管路，气相管路连通至静态混合器(15)或排气结构。

5.根据权利要求4所述的催化液硫脱气的装置，其特征在于：所述的气相管路上设置辅助气流流动的负压设备(8)。

6.根据权利要求1所述的催化液硫脱气的装置，其特征在于：所述的液硫腔处的罐壁上设置有连通至液硫罐(7)的排渣管路，排渣管路的管进口与塔隔板(11)齐平，且排渣管路上设置有可拆卸的过滤装置(10)。

7.根据权利要求1所述的催化液硫脱气的装置，其特征在于：所述的缓存区(1)和成品区(4)之间设置有排料管路，排料管路上设置有排料泵和控制通断的阀组(3)。

8.一种催化液硫脱气的方法，应用上述权利要求1～7中任一项所述的催化液硫脱气的装置，其特征在于，包括：

使液硫腔内的溢流管(16)进口形成液封；

至少使来自空气混合支路的外部空气和缓存区(1)内的待脱气液硫在静态混合器(15)中进行预混合；

预混合后的混合介质在催化腔内自下而上通过催化剂床层，在催化剂和空气的共同作用下进行液硫脱气；

脱除的含硫气体聚集于催化脱气塔(9)顶部，脱气后的液硫经过塔隔板(11)顶部溢流至液硫腔，通过溢流管(16)回流至液硫罐(7)的成品区(4)。

9.根据权利要求8所述的催化液硫脱气的方法，其特征在于，所述的使液硫腔内的溢流管(16)进口形成液封，包括：

液硫腔内置入适当硫磺，加热融化形成液封；或者率先阻断溢流管(16)，由催化腔内溢流的液硫淹没溢流管(16)的进口形成液封。

10.根据权利要求8所述的催化液硫脱气的方法，其特征在于：当催化脱气塔(9)内的气压值达到70kPa后，开启催化脱硫塔顶部的排气结构，将脱除的含硫气体进行排除。

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