CN117085352A - 有机硫脱除装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及有机硫脱除装置，原料气经预冷处理得到预冷气体进入低温精馏塔；低温精馏塔的上部输出待分离气体，经过冷凝器进入冷凝分离器，分离得到的净化气经预冷器与预冷气体换热，通过出气管道输出；冷凝分离得到低温液体，经过回流泵进入低温精馏塔，与低温精馏塔中的预冷气体逆向接触，得到脱硫液体，从出液管道输出。含有机硫气体在低温精馏塔中进行低温精馏，使原料气中的各种有机硫同时液化分离，原料气得到净化的同时将有机硫纯化，使得含硫废液量最大限度减少，降低废液处理成本，实现气体净化；采用低温精馏技术对含有机硫的原料气中多种有机硫同时进行脱除，适用于多种原料气，亦为原料气的下游处理工艺提供良好条件。
Description
技术领域
本申请涉及气体脱硫领域，特别是涉及有机硫脱除装置，亦即有机硫脱除装置及有机硫脱除方法。
背景技术
天然气、焦炉煤气、炼厂气中常含有羰基硫、硫醇、甲硫醚、二硫化碳等有机硫，这些有机硫的存在不但腐蚀设备、影响燃烧SO2的排放量、导致相关催化剂的中毒，严重制约下游相关加工工艺，因此都需要进行有机硫的脱除。
有机硫相对比较稳定，热分解温度高，常温下难以进行化学反应，用常规方法难以直接脱除，通常将有机硫通过加氢、水解转换成硫化氢，再通过胺法、碱洗等工艺脱除硫化氢，这些脱硫方法工艺复杂、设备多、能耗高、操作繁琐。吸附法脱除有机硫适用于气量小、硫含量低的场合，且再生费用高，一次性投资大，会产生危废。吸收法脱除有机硫的效率很低、再生成本高。
公开号为CN109294645A的中国专利，公开了一种利用焦炉煤气合成甲醇联产LNG、富H2的装置，其特征在于：包括对焦炉煤气进行压缩的原料气压缩机，所述原料气压缩机输出端连通有变温吸附脱焦油、脱萘装置，所述变温吸附脱焦油、脱萘装置输出端连通有对焦炉煤气进行二次压缩的增压机，所述增压机输出端连通有干法净化精脱硫装置，所述干法净化精脱硫装置输出端连通有MDEA脱CO2装置，所述MDEA脱CO2装置的第一输出端连通有分子筛脱水、脱汞装置；所述分子筛脱水、脱汞装置输出端连通有膜分离装置，所述膜分离装置第一输出端连通有深冷液化制LNG装置，所述膜分离装置第二输出端输出H2；所述深冷液化制LNG装置的CO输出端连通有CO提纯装置，其H2输出端连通有H2提纯装置，其LNG输出端输出LNG；所述CO提纯装置的输出端、H2提纯装置的输出端均连接至合成气压缩机，所述合成气压缩机的输出端连通有甲醇合成装置，所述甲醇合成装置输出端连通有甲醇精馏装置。
该专利文献属于湿法胺吸收方式，工艺复杂、设备多、能耗高、操作繁琐。
公开号为CN115851326A的中国专利，公开了一种焦炉煤气补入CO2制备甲醇和LNG的工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1，焦炉煤气初压、净化和增压：将焦炉煤气通入焦炉煤气初压装置进行初压，焦炉煤气初压装置的焦炉煤气压力为0.003～0.03MPaG，焦炉煤气初压出口的压力为0.3～0.7MPaG，焦炉煤气初压出口气体送至焦炉煤气净化装置，脱除焦炉煤气中的杂质，净化后的焦炉煤气送至焦炉煤气增压装置进行增压，焦炉煤气增压装置的出口压力为2.0～4.0MPaG；S2，精脱硫：将焦炉煤气增压装置出口的焦炉煤气送至精脱硫装置，精脱硫装置脱除焦炉煤气中的有机硫和无机硫，出精脱硫装置的焦炉煤气中总硫含量低于0.1ppm；S3，脱碳：将脱硫后的焦炉煤气送至脱碳装置，对焦炉煤气中的CO2进行脱除；S4，深冷分离：将脱除CO2后的焦炉煤气送至深冷分离装置，分离出CH4和富氢气，CH4为液相LNG，送至LNG罐；S5，富碳气压缩：补入外部的CO2气体，将外部CO2和脱碳装置脱除的CO2置入富碳气压缩装置，进行压缩；富碳气压缩装置的入口CO2压力为0.01～0.03MPaG，出口压力1.6～3.6MPaG；S6，合成气压缩：将新鲜气和循环气组成合成气，通入合成气压缩装置内进行压缩；新鲜气压力为1.6～3.6MPaG，循环气压力4.2～8.2MPaG,合成气压缩出口气体压力为5.0～9.0MPaG；新鲜气由富碳气压缩后的CO2和深冷分离出的富氢气组成，且新鲜气摩尔组成为(H2-CO2)/(CO+CO2)＝1.9～2.2；S7，甲醇合成：将S6压缩后的合成气置入甲醇合成塔，在甲醇合成催化剂的作用下合成粗甲醇；甲醇合成压力为5.0～9.0MPaG，在甲醇合成过程中得到的循环气置入合成气压缩装置；S8，甲醇精馏：将甲醇合成塔出口的粗甲醇送入甲醇精馏塔，进行精馏，得到精甲醇。
该专利文献属于干法吸附结合氧化脱除方式，处理量小且再生费用高。
综上所述，这些都是胺液吸收湿法脱硫和吸附剂吸附干法脱除有机硫方式，存在效率低及再生成本高等问题，而传统的加氢、水解，结合胺法、碱洗的方式，则存在工艺复杂、设备多、能耗高、操作繁琐等问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种有机硫脱除装置。
在一个实施例中，一种有机硫脱除装置，其包括低温精馏单元、进气管道、出气管道及出液管道：
所述低温精馏单元包括预冷器、回流泵、低温精馏塔、冷凝器及冷凝分离器；
所述进气管道通过所述预冷器从所述低温精馏塔的下部连通所述低温精馏塔；
所述低温精馏塔于其上部通过所述冷凝器连通所述冷凝分离器；
所述冷凝分离器于其上部通过所述预冷器连通所述出气管道；
所述冷凝分离器于其下部通过所述回流泵连通所述低温精馏塔；并且，所述低温精馏塔连通所述冷凝分离器的位置，高于所述低温精馏塔连通所述回流泵的位置；
所述低温精馏塔于其底部连通所述出液管道。
上述有机硫脱除装置，一方面通过低温精馏技术，含有机硫气体在低温精馏塔中进行低温精馏，使原料气中的各种有机硫同时液化分离，原料气得到净化的同时将有机硫纯化，使得含硫废液量更大限度地减少，进而降低废液处理成本，实现气体净化；另一方面采用低温精馏技术对含有机硫的原料气中多种有机硫同时进行脱除，适用于多种原料气，亦为原料气的下游处理工艺提供良好条件。
在其中一个实施例中，所述有机硫脱除装置还包括再沸器；所述低温精馏塔于其底部连通所述再沸器，所述再沸器于其底部连通所述出液管道。
在其中一个实施例中，所述有机硫脱除装置还包括再沸器，所述再沸器设置于所述低温精馏塔的内部，所述低温精馏塔于所述再沸器底部连通所述出液管道。
在其中一个实施例中，所述低温精馏塔于连通所述再沸器的位置设有第一单向阀；及/或，
所述低温精馏塔于连通所述预冷气体的输入位置设有第二单向阀。
进一步地，在其中一个实施例中，所述进气管道用于输入原料气，经所述预冷器预冷处理得到预冷气体，从所述低温精馏塔的下部进入所述低温精馏塔；
所述低温精馏塔的上部输出待分离气体，经过所述冷凝器进入所述冷凝分离器，所述冷凝分离器分离得到的净化气经所述预冷器与所述原料气换热，通过所述出气管道输出；
所述冷凝分离器还分离得到低温液体，经过所述回流泵从所述低温精馏塔的上部进入所述低温精馏塔，与所述低温精馏塔中的所述预冷气体逆向接触，得到第一含硫液体，所述第一含硫液体通过所述低温精馏塔的底部从所述出液管道输出。
在其中一个实施例中，所述有机硫脱除装置还包括压缩单元，所述进气管道通过所述压缩单元连通所述预冷器，进一步地，所述原料气经所述压缩单元增压处理得到增压气体，所述增压气体经所述预冷器预冷处理得到所述预冷气体。
进一步地，在其中一个实施例中，所述低温精馏单元还包括再沸器；
所述压缩单元的载热介质经所述再沸器回流至所述压缩单元；
所述低温精馏塔的底部输出的所述第一含硫液体经所述再沸器得到回流气体及第二含硫液体，所述回流气体从所述低温精馏塔的下部进入所述低温精馏塔以与所述低温液体逆向接触，所述第二含硫液体从所述出液管道输出。
进一步地，在其中一个实施例中，对于所述低温精馏塔，所述回流气体的输入位置低于所述预冷气体的输入位置。
进一步地，在其中一个实施例中，所述低温精馏塔于所述回流气体的输入位置设有第一单向阀；及/或，
所述低温精馏塔于所述预冷气体的输入位置设有第二单向阀。
进一步地，在其中一个实施例中，所述低温精馏塔的顶部用于输出所述待分离气体。
在其中一个实施例中，对于所述低温精馏塔，所述待分离气体的输出位置高于所述低温液体的输入位置。
进一步地，在其中一个实施例中，所述低温精馏塔于所述低温液体的输入位置设有第三单向阀；及/或，
所述低温精馏塔于所述待分离气体的输出位置设有第四单向阀。
在其中一个实施例中，所述低温精馏塔于连通所述回流泵的位置设有第三单向阀；及/或，
所述低温精馏塔于连通所述冷凝器的位置设有第四单向阀。
在其中一个实施例中，所述有机硫脱除装置还包括制冷系统，所述制冷系统连接所述冷凝器，所述制冷系统为所述冷凝器中的所述待分离气体降温。
在其中一个实施例中，一种有机硫脱除方法，其包括步骤：
S100，原料气经预冷器预冷处理，得到预冷气体，从低温精馏塔的下部进入所述低温精馏塔；
S200，所述低温精馏塔的上部输出待分离气体，冷凝后进入冷凝分离器；
S300，所述冷凝分离器分离得到的低温液体从所述低温精馏塔的上部回流进入所述低温精馏塔，与所述低温精馏塔中的所述预冷气体逆向接触，得到第一含硫液体；
S400，所述第一含硫液体通过所述低温精馏塔的底部，从出液管道输出；
S500，所述冷凝分离器分离得到的净化气经预冷器与所述原料气换热后输出。
在其中一个实施例中，步骤S400中，所述低温精馏塔的底部输出的所述第一含硫液体经再沸器得到回流气体及第二含硫液体，所述回流气体从所述低温精馏塔的下部进入所述低温精馏塔以与所述低温液体逆向接触，所述第二含硫液体从所述出液管道输出；所述压缩单元的载热介质经所述再沸器回流至所述压缩单元。
在其中一个实施例中，步骤S100中，所述原料气经压缩单元增压处理得到增压气体，所述增压气体经所述预冷器预冷处理得到所述预冷气体；
步骤S500中，所述冷凝分离器分离得到的净化气经预冷器与所述增压气体换热后输出。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。
图1为本申请所述有机硫脱除装置一实施例的结构示意图。
图2为本申请所述有机硫脱除装置另一实施例的结构示意图。
图3为图2所示实施例的另一标识示意图。
图4为图2所示实施例的另一标识示意图。
图5为本申请所述有机硫脱除方法一实施例的流程示意图。
图6为本申请所述有机硫脱除方法另一实施例的流程示意图。
附图标记：压缩单元100、制冷系统200、低温精馏单元300、进气管道400、出气管道500、出液管道600、有机硫脱除装置900、预冷器310、再沸器320、回流泵330、低温精馏塔340、第一单向阀341、第二单向阀342、第三单向阀343、第四单向阀344、冷凝器350、冷凝分离器360。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
除非另有定义，本申请的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请公开了一种有机硫脱除装置，其包括以下实施例的部分技术特征或全部技术特征；即，所述有机硫脱除装置包括以下的部分结构或全部结构。在本申请一个实施例中，一种有机硫脱除装置，其包括低温精馏单元、进气管道、出气管道及出液管道：所述低温精馏单元包括预冷器、回流泵、低温精馏塔、冷凝器及冷凝分离器；所述进气管道通过所述预冷器从所述低温精馏塔的下部连通所述低温精馏塔；所述低温精馏塔于其上部通过所述冷凝器连通所述冷凝分离器；所述冷凝分离器于其上部通过所述预冷器连通所述出气管道；所述冷凝分离器于其下部通过所述回流泵连通所述低温精馏塔；并且，所述低温精馏塔连通所述冷凝分离器的位置，高于所述低温精馏塔连通所述回流泵的位置；所述低温精馏塔于其底部连通所述出液管道。上述有机硫脱除装置，一方面通过低温精馏技术，含有机硫气体在低温精馏塔中进行低温精馏，使原料气中的各种有机硫同时液化分离，原料气得到净化的同时将有机硫纯化，使得含硫废液量更大限度地减少，进而降低废液处理成本，实现气体净化；另一方面采用低温精馏技术对含有机硫的原料气中多种有机硫同时进行脱除，适用于多种原料气，亦为原料气的下游处理工艺提供良好条件。
下面结合图1至图6，对所述有机硫脱除装置进行详细说明。
在其中一个实施例中，一种有机硫脱除装置900如图1所示，其包括低温精馏单元300、进气管道400、出气管道500及出液管道600：所述进气管道400用于输入原料气，原料气包括但不限于天然气、焦炉煤气及炼厂气等，本申请各实施例尤其适用于含有机硫的富二氧化碳气体的有机硫脱除。所述原料气经过所述低温精馏单元300后脱硫得到净化气。所述出气管道500用于输出净化气，净化气即通过有机硫脱除装置900完成了有机硫脱除之后得到的气体。所述出液管道600用于输出液体，所述液体含有从原料气中分离出来的所述有机硫。
本实施例中，所述有机硫脱除装置900还包括压缩单元100，所述原料气经所述压缩单元100增压处理后再输入到所述低温精馏单元300进行净化以提升净化效率。
在其中一个实施例中，如图2所示，所述有机硫脱除装置900还包括制冷系统200，所述制冷系统200用于在所述低温精馏单元300脱硫过程中进行制冷，所述制冷系统200在本实施例中作为一个冷源输出。
在其中一个实施例中，如图3所示，所述低温精馏单元300包括预冷器310、回流泵330、低温精馏塔340、冷凝器350及冷凝分离器360；所述进气管道400通过所述预冷器310从所述低温精馏塔340的下部连通所述低温精馏塔340；所述低温精馏塔340于其上部通过所述冷凝器350连通所述冷凝分离器360；所述冷凝分离器360于其上部通过所述预冷器310连通所述出气管道500；所述冷凝分离器360于其下部通过所述回流泵330连通所述低温精馏塔340；并且，所述低温精馏塔340连通所述冷凝分离器360的位置，高于所述低温精馏塔340连通所述回流泵330的位置；所述低温精馏塔340于其底部连通所述出液管道600。
在其中一个实施例中，所述进气管道400用于输入原料气，经所述预冷器310预冷处理得到预冷气体，从所述低温精馏塔340的下部进入所述低温精馏塔340，即预冷后的原料气从所述低温精馏塔340的下部进入所述低温精馏塔340中；所述低温精馏塔340的下部即为所述低温精馏塔340的中间部以下的位置，同理，所述低温精馏塔340的上部即为所述低温精馏塔340的中间部以上的位置。预冷的设计，一方面有利于适用高温原料气例如焦炉煤气及炼厂气，另一方面有利于在低温精馏塔340内部，预冷后的原料气逆向接触从冷凝分离器360回流的低温液体，以实现含有机硫气体在低温精馏塔中进行低温液化，提高了脱硫率。
在其中一个实施例中，所述低温精馏塔340的上部输出待分离气体，经过所述冷凝器350进入所述冷凝分离器360，分离得到的净化气经所述预冷器310与所述原料气换热，通过所述出气管道500输出；可以理解的是，原料气通常温度较高，而冷凝分离得到的净化气通常温度相对较低，而在所述低温精馏塔340内的低温精馏需要温度相对较低的原料气，且输出的净化气则最好是与外部环境的温度相当，因此净化气与原料气在所述预冷器310换热，各自物质成分不变，各取所需，且有利于节能降耗。
在其中一个实施例中，所述冷凝分离器360还分离得到低温液体，经过所述回流泵330从所述低温精馏塔340的上部进入所述低温精馏塔340，与所述低温精馏塔340中的所述预冷气体逆向接触，由于所述预冷气体向上升，而所述低温液体向下降，因此所述预冷气体与所述低温液体是逆向接触，这样即可得到第一含硫液体，所述第一含硫液体可以直接输出。在其中一个实施例中，所述有机硫脱除装置900还包括再沸器320；所述低温精馏塔340于其底部连通所述再沸器320，所述再沸器320于其底部连通所述出液管道600；或者，所述再沸器320设置于所述低温精馏塔340的内部，所述低温精馏塔340于所述再沸器320底部连通所述出液管道600。在其中一个实施例中，所述再沸器320为电加热器。亦即所述第一含硫液体通过所述低温精馏塔340的底部经过再沸器320蒸发得到第二含硫液体，所述第二含硫液体从所述出液管道600输出，这样，原料气中的有机硫形成所述第一含硫液体或所述第二含硫液体从所述出液管道600输出，原料气被净化形成净化气从所述出气管道500输出，使原料气中的各种有机硫同时液化分离，适用于多种原料气，亦为原料气的下游处理工艺提供良好条件。
在其中一个实施例中，所述有机硫脱除装置900还包括压缩单元100，所述进气管道400通过所述压缩单元100连通所述预冷器310，所述原料气经所述压缩单元100增压处理得到增压气体，所述增压气体经所述预冷器310预冷处理得到所述预冷气体。即所述有机硫脱除装置900包括压缩单元100、低温精馏单元300、进气管道400、出气管道500及出液管道600：所述低温精馏单元300包括预冷器310、回流泵330、低温精馏塔340、冷凝器350及冷凝分离器360；所述进气管道400用于输入原料气，经所述压缩单元100增压处理得到增压气体，再经所述预冷器310预冷处理得到预冷气体，预冷气体从所述低温精馏塔340的下部进入所述低温精馏塔340；所述低温精馏塔340的上部输出待分离气体，经过所述冷凝器350进入所述冷凝分离器360，所述冷凝分离器360分离得到的净化气经所述预冷器310与所述原料气换热，通过所述出气管道500输出；所述冷凝分离器360还分离得到低温液体，经过所述回流泵330从所述低温精馏塔340的上部进入所述低温精馏塔340，所述低温液体与所述低温精馏塔340中的所述预冷气体逆向接触，得到第一含硫液体，所述第一含硫液体通过所述低温精馏塔340的底部从所述出液管道600输出，或者，所述第一含硫液体通过所述低温精馏塔340的底部进入再沸器320蒸发得到第二含硫液体，所述第二含硫液体从所述出液管道600输出。其余实施例以此类推，不做赘述。这样的设计，通过增压处理得到的增压气体，从而提升了原料气的内能，于低温精馏塔340内部高压冷气与低温液体对冲，使得原料气的有机硫得以脱除，使得原料气得到纯化；且采用低温精馏技术对含有机硫的原料气中多种有机硫同时进行脱除，适用于多种原料气，亦为原料气的下游处理工艺提供良好条件。
在其中一个实施例中，所述有机硫脱除装置900还包括制冷系统200，所述制冷系统200连接所述冷凝器350，所述制冷系统200为所述冷凝器350中的所述待分离气体降温。在具体应用的实施例中，所述制冷系统200的输出位置包围所述冷凝器350的传输管道，以实现热量的传递。这样的设计，所述制冷系统200作为所述冷凝器350的冷源，以便于待分离气体在所述冷凝分离器360分离形成净化气及低温液体。
在其中一个实施例中，如图3所示，所述低温精馏单元300还包括再沸器320；所述压缩单元100的载热介质经所述再沸器320回流至所述压缩单元100；进一步地，所述压缩单元100的压缩排放热量通过所述载热介质的传递，经所述再沸器320进行热交换之后回流至所述压缩单元100。所述低温精馏塔340的底部输出的所述第一含硫液体经所述再沸器320得到回流气体及第二含硫液体，所述回流气体从所述低温精馏塔340的下部进入所述低温精馏塔340以与所述低温液体逆向接触，所述第二含硫液体从所述出液管道600输出。这样的设计，一方面有利于提升原料气中的各种有机硫的脱除效果，另一方面有利于充分析出脱硫液体中的气体，形成回流气体，使得所述第一含硫液体进一步浓缩形成第二含硫液体，从而使得含硫废液量最大限度减少，降低废液处理成本，实现气体净化。
在其中一个实施例中，对于所述低温精馏塔340，所述回流气体的输入位置低于所述预冷气体的输入位置。在其中一个实施例中，所述低温精馏塔340的顶部用于输出所述待分离气体。在其中一个实施例中，对于所述低温精馏塔340，所述待分离气体的输出位置高于所述低温液体的输入位置。这样的设计，有利于充分保证所述低温液体与所述待分离气体、所述回流气体的充分接触，提升原料气中的各种有机硫的脱除效果。
在其中一个实施例中，如图4所示，在其中一个实施例中，所述低温精馏塔340于连通所述再沸器320的位置设有第一单向阀341；及/或，所述低温精馏塔340于连通所述预冷气体的输入位置设有第二单向阀342；及/或，所述低温精馏塔340于连通所述回流泵330的位置设有第三单向阀343；及/或，所述低温精馏塔340于连通所述冷凝器350的位置设有第四单向阀344。本实施例中，所述低温精馏塔340于所述回流气体的输入位置设有第一单向阀341；在其中一个实施例中，所述低温精馏塔340于所述预冷气体的输入位置设有第二单向阀342；在其中一个实施例中，所述低温精馏塔340于所述低温液体的输入位置设有第三单向阀343；在其中一个实施例中，所述低温精馏塔340于所述待分离气体的输出位置设有第四单向阀344。单向阀，包括第一单向阀341、第二单向阀342、第三单向阀343及第四单向阀344，亦称止逆阀，可选用气体阀门或液体阀门，用于防止气体或液体逆流。
下面继续结合图3及图4给出所述有机硫脱除装置900的具体应用的实施例，在其中一个实施例中，所述有机硫脱除装置900包括压缩单元100、制冷系统200、低温精馏单元300、进气管道400、出气管道500及出液管道600，所述低温精馏单元300包括预冷器310、再沸器320、回流泵330、低温精馏塔340、冷凝器350及冷凝分离器360，从进气管道400输入含有多种有机硫及烃类的二氧化碳原料气，首先经过压缩单元100进行增压，然后经预冷器310与从低温精馏塔340及冷凝器350返回的净化气体进行换热预冷，预冷后的原料气作为所述预冷气体，从低温精馏塔340的下部例如底部进入低温精馏塔340，与来自冷凝分离器360及回流泵330的低温液体逆向接触，从而脱除原料气中的羰基硫、硫醇、甲硫醚、二硫化碳和重烃等杂质，脱除后的杂质组分从低温精馏塔340的塔底即底部流出低温精馏塔340。这样，原料气中的羰基硫、硫醇、甲硫醚、二硫化碳等多种有机硫通过低温精馏塔340同时脱除；而且原料气中的水分可以通过低温精馏塔340一并脱除。
低温精馏塔340塔顶出来的待分离气体经冷凝器350冷却部分液化，然后进入冷凝分离器360进行气液分离，分离得到的液体即所述低温液体经回流泵330回流到低温精馏塔340的上部例如顶部，分离得到的气体即所述净化气，进入预冷器310与原料气换热复温后作为待输出的净化气，从所述出气管道500输出，冷凝器350的冷量来自制冷系统200。这样的结构设计，可以用在含有羰基硫、硫醇、甲硫醚、二硫化碳等有机硫的气体进行有机硫脱除处理，且根据原料气中的羰基硫、硫醇、甲硫醚、二硫化碳以及其他组分的含量不同，低温精馏塔340的操作压力和温度可以调整。其中，低温精馏塔340所需热量来源于压缩单元100的热量回收，有效实现能量的综合利用。低温液化塔的塔顶冷量来源于制冷系统200。利用净化气对进入精馏塔的原料气进行预冷，回收净化气冷量的同时把净化气回复到常温，节约系统冷量。
在具体应用中，原料气中的羰基硫、硫醇、甲硫醚、二硫化碳各为100ppm，其他含量包括二氧化碳98.12％，氧气1％，氮气0.56％，甲烷0.5％，氢气0.5％。
原料气先进入压缩单元100进行增压到表显压力2.2MPaG左右，然后经预冷器310与低温精馏塔340冷凝器350返回的净化气体进行换热预冷至-10℃左右，预冷后的原料气从中部进入低温精馏塔340，塔顶气经冷凝分离器360冷却到-17℃左右，经过冷凝分离器360分离的低温液体从塔顶进入低温精馏塔340，塔底输出的第一含硫液体经再沸器320加热到50℃左右，实现轻组分气化形成向上的气体，气液两相通过逆流接触，在精馏塔填料表面进行充分的相际传质传热，液相中的易挥发组分进入气相，气相中的难挥发组分转入液相，于是在塔顶可得到高纯度的易挥发组分，塔底可得到高纯度的难挥发组分，从而脱除原料气中的羰基硫、硫醇、甲硫醚、二硫化碳和重烃等组分，脱除后的有机硫组分从再沸器320底流出。
低温精馏塔340塔顶气体经冷凝器350冷却部分液化，然后进入冷凝分离器360进行气液分离，液体经回流泵330打到低温精馏塔340顶部，气体进入预冷器310与原料气换热复温后作为净化气去下游，例如作为良好的二氧化碳回收原料。冷凝器350的冷量来自制冷系统200。
再沸器320的热量来自压缩单元100。压缩单元100对原料气进行压缩使气体升温，通过载热介质对高温原料气进行换热降温，载热介质同时获得热量温度升高，加热后的载热介质送到低温精馏塔340底部的再沸器320对塔底流出的第一含硫液体进行加热，换热后的载热介质重新送到压缩单元100进行加热，从而充分利用了高温原料气的能量，进而节省了系统能耗。
从再沸器320分离出来的含羰基硫、硫醇、甲硫醚、二硫化碳等多种有机硫的第二含硫液体流量很小，因此耗费的废液处理成本较低。
基于各实施例所述有机硫脱除装置900，下面继续示例说明其应用，即提供一种有机硫脱除方法。在其中一个实施例中，一种有机硫脱除方法，其基于任一实施例所述有机硫脱除装置900实现，即采用任一实施例所述有机硫脱除装置900的有机硫脱除方法，亦即所述有机硫脱除方法采用任一实施例所述有机硫脱除装置900实现。
在其中一个实施例中，一种有机硫脱除方法如图5所示，其包括步骤：S100，原料气经预冷器310预冷处理，得到预冷气体，从低温精馏塔340的下部进入所述低温精馏塔340；S200，所述低温精馏塔340的上部输出待分离气体，冷凝后进入冷凝分离器360；S300，所述冷凝分离器360分离得到的低温液体从所述低温精馏塔340的上部回流进入所述低温精馏塔340，与所述低温精馏塔340中的所述预冷气体逆向接触，得到第一含硫液体；S400，所述第一含硫液体通过所述低温精馏塔340的底部，从出液管道600输出；S500，所述冷凝分离器360分离得到的净化气经预冷器310与所述原料气换热后输出。这样的设计，一方面通过低温精馏技术，含有机硫气体在低温精馏塔中进行低温精馏，使原料气中的各种有机硫同时液化分离，原料气得到净化的同时将有机硫纯化，使得含硫废液量更大限度地减少，进而降低废液处理成本，实现气体净化；另一方面采用低温精馏技术对含有机硫的原料气中多种有机硫同时进行脱除，适用于多种原料气，亦为原料气的下游处理工艺提供良好条件。
在其中一个实施例中，步骤S400中，所述第一含硫液体通过所述低温精馏塔340的底部进入再沸器320蒸发得到第二含硫液体，所述第二含硫液体从出液管道600输出。在其中一个实施例中，步骤S400中，所述低温精馏塔340的底部输出的所述第一含硫液体经再沸器320得到回流气体及第二含硫液体，所述回流气体从所述低温精馏塔340的下部进入所述低温精馏塔340以与所述低温液体逆向接触，所述第二含硫液体从所述出液管道600输出；所述压缩单元100的载热介质经所述再沸器320回流至所述压缩单元100。
在其中一个实施例中，步骤S100中，所述原料气经压缩单元100增压处理得到增压气体，所述增压气体经所述预冷器310预冷处理得到所述预冷气体；步骤S400中，所述低温精馏塔340的底部输出的所述第一含硫液体经再沸器320得到回流气体及第二含硫液体，所述回流气体从所述低温精馏塔340的下部进入所述低温精馏塔340以与所述低温液体逆向接触，所述第二含硫液体从所述出液管道600输出；所述压缩单元100的载热介质经所述再沸器320回流至所述压缩单元100；步骤S500中，所述冷凝分离器360分离得到的净化气经预冷器310与所述增压气体换热后输出。即，所述有机硫脱除方法如图6所示，其包括步骤：S100，原料气经压缩单元100增压处理得到增压气体，所述增压气体经预冷器310预冷处理，得到预冷气体，从低温精馏塔340的下部进入所述低温精馏塔340；S200，所述低温精馏塔340的上部输出待分离气体，冷凝后进入冷凝分离器360；S300，所述冷凝分离器360分离得到的低温液体从所述低温精馏塔340的上部回流进入所述低温精馏塔340，与所述低温精馏塔340中的所述预冷气体逆向接触，得到第一含硫液体；S400，所述低温精馏塔340的底部输出的所述第一含硫液体经再沸器320得到回流气体及第二含硫液体，所述回流气体从所述低温精馏塔340的下部进入所述低温精馏塔340以与所述低温液体逆向接触，所述第二含硫液体从所述出液管道600输出；所述压缩单元100的载热介质经所述再沸器320回流至所述压缩单元100；S500，所述冷凝分离器360分离得到的净化气经预冷器310与所述增压气体换热后输出。其余实施例以此类推，不做赘述。
需要说明的是，本申请的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的有机硫脱除装置。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种有机硫脱除装置(900)，其特征在于，包括低温精馏单元(300)、进气管道(400)、出气管道(500)及出液管道(600)：
所述低温精馏单元(300)包括预冷器(310)、回流泵(330)、低温精馏塔(340)、冷凝器(350)及冷凝分离器(360)；
所述进气管道(400)通过所述预冷器(310)从所述低温精馏塔(340)的下部连通所述低温精馏塔(340)；
所述低温精馏塔(340)于其上部通过所述冷凝器(350)连通所述冷凝分离器(360)；
所述冷凝分离器(360)于其上部通过所述预冷器(310)连通所述出气管道(500)；
所述冷凝分离器(360)于其下部通过所述回流泵(330)连通所述低温精馏塔(340)；并且，所述低温精馏塔(340)连通所述冷凝分离器(360)的位置，高于所述低温精馏塔(340)连通所述回流泵(330)的位置；
所述低温精馏塔(340)于其底部连通所述出液管道(600)。
2.根据权利要求1所述有机硫脱除装置(900)，其特征在于，还包括再沸器(320)；
所述低温精馏塔(340)于其底部连通所述再沸器(320)，所述再沸器(320)于其底部连通所述出液管道(600)。
3.根据权利要求1所述有机硫脱除装置(900)，其特征在于，还包括再沸器(320)，所述再沸器(320)设置于所述低温精馏塔(340)的内部，所述低温精馏塔(340)于所述再沸器(320)底部连通所述出液管道(600)。
4.根据权利要求2所述有机硫脱除装置(900)，其特征在于，所述低温精馏塔(340)于连通所述再沸器(320)的位置设有第一单向阀(341)；及/或，
所述低温精馏塔(340)于连通所述预冷气体的输入位置设有第二单向阀(342)。
5.根据权利要求1所述有机硫脱除装置(900)，其特征在于，还包括压缩单元(100)，所述进气管道(400)通过所述压缩单元(100)连通所述预冷器(310)。
6.根据权利要求1所述有机硫脱除装置(900)，其特征在于，所述低温精馏塔(340)于连通所述回流泵(330)的位置设有第三单向阀(343)；及/或，
所述低温精馏塔(340)于连通所述冷凝器(350)的位置设有第四单向阀(344)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述有机硫脱除装置(900)，其特征在于，还包括制冷系统(200)，所述制冷系统(200)连接所述冷凝器(350)，所述制冷系统(200)为所述冷凝器(350)中的所述待分离气体降温。
8.一种有机硫脱除方法，其特征在于，包括步骤：
S100，原料气经预冷器(310)预冷处理，得到预冷气体，从低温精馏塔(340)的下部进入所述低温精馏塔(340)；
S200，所述低温精馏塔(340)的上部输出待分离气体，冷凝后进入冷凝分离器(360)；
S300，所述冷凝分离器(360)分离得到的低温液体从所述低温精馏塔(340)的上部回流进入所述低温精馏塔(340)，与所述低温精馏塔(340)中的所述预冷气体逆向接触，得到第一含硫液体；
S400，所述第一含硫液体通过所述低温精馏塔(340)的底部，从出液管道(600)输出；
S500，所述冷凝分离器(360)分离得到的净化气经预冷器(310)与所述原料气换热后输出。
9.根据权利要求8所述有机硫脱除方法，其特征在于，步骤S400中，所述低温精馏塔(340)的底部输出的所述第一含硫液体经再沸器(320)得到回流气体及第二含硫液体，所述回流气体从所述低温精馏塔(340)的下部进入所述低温精馏塔(340)以与所述低温液体逆向接触，所述第二含硫液体从所述出液管道(600)输出；所述压缩单元(100)的载热介质经所述再沸器(320)回流至所述压缩单元(100)。
10.根据权利要求9所述有机硫脱除方法，其特征在于，步骤S100中，所述原料气经压缩单元(100)增压处理得到增压气体，所述增压气体经所述预冷器(310)预冷处理得到所述预冷气体；
步骤S500中，所述冷凝分离器(360)分离得到的净化气经预冷器(310)与所述增压气体换热后输出。
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