CN203612955U - 一种液硫脱气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种液硫脱气装置，采用汽提和催化氧化相结合的方法进行液硫脱气，其特征在于：该装置包括脱气塔、气液混相发生器、催化剂床层、溢流堰和除沫器，气液混相发生器、催化剂床层、溢流堰和除沫器自下而上依次排列在脱气塔内。与现有技术相比，本实用新型脱气程度高，液硫循环量少，能耗低。装置占地少，投资小，适合于利用原有液硫池进行脱气改造。

Description

一种液硫脱气装置

技术领域

本发明涉及一种液硫脱气装置，尤其是涉及一种克劳斯法硫磺回收过程中液硫的脱气装置。 

背景技术

随着环保要求的提高，克拉斯法硫磺回收装置在煤炭、石油和天然气加工行业的应用越来越多，技术要求也日益严格。克劳斯法硫磺回收一般包括以下步骤： 

1.    部分H2S（气）与O2反应生成SO2（气）； 

2.    SO2（气）与剩余H2S（气）反应生成元素S（气），元素S经冷凝器冷却后凝结成液硫，未反应的H2S和SO2去下一级反应器，重复上述步骤。

3.   反应完成后剩余废气去尾气处理单元。

从冷凝器出来的液硫中含有溶解的H2S和多硫化氢（H2SX），总含量通常为250～450ppmw。H2S是具有毒性的气体，也是可燃性气体。在大量运输时，液硫中H2S释放，不仅污染环境，腐蚀设备、威胁操作人员健康，还能引起火灾和爆炸。而且，液体硫磺中存在较多的H2S，也会增加固体硫磺产品的脆性，降低硫磺产品的质量。因此，从冷凝器出来的液硫必须经过脱气处理，才能进入下一步工序。一般情况下，液硫中总H2S不应高于15ppmw。常见的液硫脱气工艺有以下几种： 

1.    D’GAASS工艺

D’GAASS工艺采用一个立式容器进行脱气，未脱气的硫磺与预热后的干燥空气在填料床中于50～100 Pa压力下逆流接触。空气由一个特殊设计的分布器引入后向上流动，为多硫化物的分解反应提供所需的氧气，并对液硫进行搅动，气提出游离的H2S。来自收集池的液硫用泵打人D’GAASS接触塔中，接触塔液位被维持在床层以上，在液位控制下，脱气后的硫磺从接触塔压入下游储罐送去成型或装车。从接触塔至液硫池设有一根回流管，以在非正常情况下排空系统，使液硫循环至液硫池。为获得最佳脱硫效率，通常必须将克劳斯硫磺冷却至130～140℃。

若液硫原料中H2S的含量较高，则该工艺会出现液硫脱气不完全的情况，装置的操作灵活性较差。

2.    WorleyParsons(以前的ExxonMobil)工艺

WodeyParsons获得了ExxonMobil公司脱气技术的独家专利许可权。该技术在液硫池内颇为策略地布置了多个专利文丘里喷嘴，硫磺脱气系统使用专利空气喷嘴将液硫吸入后喷出，与很小的气泡混合，以保证较高的气泡表面积/体积比，同时对池内液硫进行搅动，以有效促进H2S的质量传递。喷嘴设在液硫池的底部，喷射空气由工厂空气系统提供。蒸汽喷射器用来抽吸液硫池气相空间释放的H2S，以确保H2S体积含量远低于3．5％的爆炸下限(LEL)。脱气所需的停留和储存通常在一个单区液硫池内完成，脱气后的液硫由泵定期泵入二级储罐，然后成型或装车。当停留时间超过20 h时，无需使用催化剂。全球有50多套装置借助空气鼓泡和适当的停留时间，达到了总H2S小于10ppm的脱气要求。若要缩短停留时间，则必须使用市场上的液体催化剂。

该工艺占地面积较大，不适用于原有装置改造。并且在脱气过程中使用大量的空气，该工艺排出的气体较难处理。

3.    Shell工艺

在Shell工艺中，脱气通常是在液硫池内的2个串联的气提塔中进行的。由鼓风机来的空气将液硫向上吹起，通过塔垂直循环，形成剧烈的搅动。塔内部设有挡板，将空气分散成较小的气泡，以便气液密切接触。在一小时内，一定量的液硫会数百次的通过塔循环。此工艺不使用催化剂，利用蒸汽喷射器回收气提空气，同时抽出辅助的液硫池吹扫空气，将混合气流输送至焚烧炉或反应炉。

此工艺的缺点是需要较长的停留时间，装置较大，能耗大，不适用于原有液硫池的改造。

4.    Aquisulf(Lurgi)工艺

Aquisulf工艺最初由埃尔夫-阿奎坦公司（SNEA）开发，目前由Lurgi公司颁发许可证。该工艺脱气过程在液硫池或容器内进行，液硫在泵的作用下循环通过布置在气相空间的喷嘴雾化，被引入的环境空气逆流吹扫而脱气。较小的液滴尺寸对于气液界面的最大化至关重要。液硫池由溢流堰分隔成2个独立的喷淋区。在一种布局中，二级循环泵同时将脱气后的液硫送入下游储罐或第三储存区，硫磺的温度维持存135—145℃。

该工艺需要使用Aquisulf专用液体催化剂。这种催化剂尽管为专利产品，但是可以在市场上购买到。起先使用氨已长达20年，但由于它会在下游泵、储罐、加热盘管表面缓慢形成坚硬的盐垢而被放弃。据报道Aquisulf液体催化剂不仅消除了所有这些问题，而且可使积累的铵盐重新溶解，只需1/10的催化剂用量和一半的停留时间即可达到与氨相同的效果。当使用0.001％的Aquisulf催化剂时，达到总H2S氢小于10ppmw的脱气效果需要9 h；

该工艺需要消耗液体催化剂，成本较高。装置占地面积较大，不适用于原有装置改造。

5.    Amoco(BP-Ortloff和Black＆Veatch)工艺

在由Ortloff和Black＆Veatch提供的Amoco(现为BP)工艺中，液硫被冷却至130～140℃，与低压压缩空气一次性并流通过装有常规3 x 6 目活性氧化铝克劳斯催化剂的固定床进行脱气。尽管固定床可布置在现有液硫池中，但是最常见的是采用外部压力容器，特别是当排气需要由压力送到反应炉时，这样更为有利。

脱气后的液硫通过硫封或硫捕集器(Sultrap)，倾析到储罐或输送泵进口容器中，由于在收集池或容器内的停留时间有限，因此释放的H2S十分少，所引入的吹扫空气通常可排到焚烧炉处理而不会明显增加H2S排放。

该工艺液硫一次性通过固定床脱气，脱气效果差。

6.    HySpec(Enersul)工艺

Enersul(以前的Procor)的HySpec工艺通常是采用2～4个标高依次降低的搅拌槽式反应器，液硫靠重力阶梯式自流。未处理的硫磺从收集池或容器泵入第一反应器底部，随后通过一根立管溢流进入与下一级反应器底部入口连接的排液管。总停留时间仅需几分钟，Enersul提供带有滑动底板的反应器。

除末级反应器外，在所有反应器内计量加入0.0003％～0.0005％的液体催化剂；在末级反应器内，利用气提空气除去大部分残留的催化剂。催化剂是一种普通的胺，很容易从多数化学品供应商处购得。产品硫中残留催化剂的质量分数一般低于0.00005％。每个反应器包括一台密封罐，有一根导流管从顶部深深插入液下，导流管内有一个专利多叶片叶轮，导流管的液下部分钻有大量的小孔。经预热的空气被引入导流管，在叶轮区的强烈混合和剪切力作用下破碎为微小的气泡，分散于液硫中。所产生的硫磺泡沫经导流管上的小孔进入静止区域，载有H2S的空气从那儿被引入焚烧炉或反应炉。

该工艺流程长，占地面积大，中心气液混合方式的混合效率低，能耗较大。

为了提高液硫脱气效率，降低投资，我国研究人员对液硫脱气工艺进行了研究，也开发出了一些新的工艺。

CN 102923670 A公布了一种液硫脱气工艺，液硫池内液体硫磺经过液硫脱气泵升压，进入液硫喷射器作为动力，将液硫池内气相空间的气体抽吸出；液硫喷射器出口的液硫混合物与经过空气预热器升温的压缩空气混合，然后进入液硫脱气塔。在液硫脱气塔内，气液混合物在催化剂床层的作用下发生反应，液硫中以H2SX形式存在的H2S分解为游离态H2S，同时液硫中的H2S被汽提进入气相，部分H2S氧化为单质硫，反应后气体从塔顶分出，利用自身余压进入制硫反应炉进行 Clause 反应，脱气液体硫磺流入硫封罐，返回液硫池。采用该工艺，液硫中H2S浓度可降至10ppmw以下。然而压缩空气与液硫喷射器出口的液硫混合物混合后进入液硫脱气塔，气液未有效混合，并且气体和液体离开液硫脱气塔前没有充分分离，从而影响了脱气效果，造成液硫循环量比较大。 

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种脱气效果好、能耗小、占地少、投资少并适用于原有液硫池改造的液硫脱气装置。 

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现： 

一种液硫脱气装置，采用汽提和催化氧化相结合的方法进行液硫脱气，其特征在于：该装置包括脱气塔、气液混相发生器、催化剂床层、溢流堰和除沫器。气液混相发生器、催化剂床层、溢流堰和除沫器自下而上依次排列在脱气塔内。

所述气液混相发生器具有带孔的壳体，内装混合元件，气液混合后从壳体上的小孔溢出。

所述混合元件能够使气液两相高度混合，并能产生强烈的扰动，加速H2SX分解，从而缩短脱气所需的停留时间。

所述气液混相发生器有一个或者多个。

所述气液混相发生器沿所述脱气塔径向布置，或者沿所述脱气塔轴向布置。

所述催化剂床层具有提供气液接触空间，优化气液分布和接触的作用。

所述催化剂床层具有催化H2S和H2SX氧化反应的作用。

所述溢流堰与脱气塔壳体形成下部封闭的气液分离池，并积聚脱气后的液硫。

所述除沫器能够脱除气体中夹带的液体。

与现有技术相比，本实用新型采用气液混相发生器，提升了气液两相的混合程度和扰动程度，有效的促进H2SX分解和提高了汽提效果。在汽提塔内设置催化剂床层，一方面提升气液接触效果，增加汽提作用；另一方面催化H2S和H2SX，促进H2SX的分解和汽提平衡向正方向移动，更深程度的降低了液硫中的H2S。溢流堰与脱气塔壳体形成的气液混合物分离池，为气液混合物的分离提供了停留时间，降低了出塔液硫中夹带的气体，从而可以减少液硫循环量，降低能耗。同样，除沫器可以减少出塔气体中夹带的液硫，改善脱出气体的后续操作条件。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。 

图2为本实用新型的结构示意图 

具体实施方式

实施例1 

一种液硫脱气装置，其结构如图1所示。采用汽提和催化氧化相结合的方法进行液硫脱气，其特征在于：该装置包括脱气塔1、气液混相发生器2、催化剂床层3、溢流堰4和除沫器5。气液混相发生器2、催化剂床层3、溢流堰4和除沫器5自下而上依次排列在脱气塔1内。 

本实用新型在使用时液硫与空气在气液混相发生器2内强烈扰动混合后进入催化剂床层3，在此过程中H2SX分解，H2S由液相进入气相，同时H2S和H2SX发生氧化反应转化为元素硫。气液混合和扰动程度是影响脱气效果的关键因素。具体如下所示： 

液硫池来液硫11与空气12经气液混相发生器2进入脱气塔1，向上通过催化剂床层3和溢流堰4后，进入气液分离池6，脱气液硫13返回液硫池，脱出气体14经除沫器5除去夹带的液体后，去硫磺回收燃烧炉。 

以此方式进行液硫脱气，脱气程度高，液硫中H2S含量可降到10ppmw以下，液硫循环量少，能耗低。装置占地少，投资小，适合于原有液硫池进行脱气改造。 

实施例2 

一种液硫脱气装置，其结构如图2所示。该装置包括脱气塔1、气液混相发生器2、催化剂床层3、溢流堰4和除沫器5。气液混相发生器2、催化剂床层3、溢流堰4和除沫器5自下而上依次排列在脱气塔1内。 

实施例2与实施例1的区别在于，在实施例2中气液混相发生器2纵向设置在脱气塔1内，气液混合相离开气液混相发生器2后，在脱气塔1内形成扰动涡流，进一步增强了气液混合扰动，提升了H2SX分解和H2S汽提的效果。 

Claims (5)

1.一种液硫脱气装置，其特征在于：该装置包括脱气塔、气液混相发生器、催化剂床层、溢流堰和除沫器，气液混相发生器、催化剂床层、溢流堰和除沫器自下而上依次排列在脱气塔内。

2.根据权利要求1所述的一种液硫脱气装置，所述气液混相发生器具有带孔的壳体，内装混合元件，气液混合后从壳体上的小孔溢出。

3.根据权利要求1所述的一种液硫脱气装置，所述气液混相发生器有一个或者多个。

4.根据权利要求1所述的一种液硫脱气装置，所述气液混相发生器沿所述脱气塔径向布置，或者沿所述脱气塔轴向布置。

5.根据权利要求1所述的一种液硫脱气装置，其特征在于所述溢流堰与脱气塔壳体形成下部封闭的气液分离池，并积聚脱气后的液硫。

Images