CN211837222U - 脱硫装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种脱硫装置,属于低压气体脱硫领域。脱硫装置包括:多个脱硫塔、脱硫剂、进气管线以及出气管线;每个脱硫塔中均设置有脱硫剂,进气管线分别与多个脱硫塔的塔顶连接;出气管线包括:第一出气管线与第二出气管线,每个脱硫塔的底部均设置有第一出气管线,第一出气管线用于排出经过脱硫的净化气,第二出气管线用于与多个脱硫塔中的任一脱硫塔的进气管线连通。本申请提供的装置提高了H2S气体脱除的效率和速率;使闪蒸气分布更均匀,减小闪蒸气对脱硫剂的冲击,使得脱硫效果更好,也避免了脱硫剂的粉化并延长了H2S气体与脱硫剂的反应停留时间,可以适用于H2S气体含量更高、压力更低及气源压力波动的闪蒸气脱硫。
Description
技术领域
本申请涉及低压气体脱硫领域,特别涉及一种脱硫装置。
背景技术
含硫气田的开采过程中,井口采出的高压含硫天然气经气液分离器分离得到的含硫气田水先存储于站内的气田水罐,再拉运或转输至回注站或处理站。含硫气田水从高压分离器到达接近常压的气田水罐由于压力降低,会闪蒸出一部分溶解在气田水中的H2S、CO2及烃类等气体,合称为闪蒸气。闪蒸气具有易燃、易爆、有毒及恶臭气味等特征,若不加控制,不仅会对大气环境造成污染,也影响站场员工和周边民众的身心健康,甚至威胁人身安全。闪蒸气主要恶臭和危害物质为H2S气体,闪蒸气脱硫处理后排放是主要控制方式。
相关技术采用的脱硫装置包括脱硫塔,脱硫塔中设置有多层床层,含有硫化氢的气体从脱硫塔的底部进入,H2S气体在床层中被反应,脱除硫化氢后的气体从脱硫塔的顶部被排出。
但是上述装置脱除的含有H2S的气体与闪蒸气的工况不同,闪蒸气的含硫量高、瞬时流量高,该装置无法满足上述条件下的闪蒸气中H2S气体的脱除。
实用新型内容
本申请实施例提供了一种脱硫装置,可以解决相关技术中上述装置脱除的含有H2S的气体与闪蒸气的工况不同,闪蒸气的含硫量高、瞬时流量高,该装置无法满足上述条件下的闪蒸气中H2S气体的脱除的问题。所述技术方案如下:
一种脱硫装置,所述脱硫装置包括:多个脱硫塔、脱硫剂、进气管线以及出气管线;
每个脱硫塔中均设置有所述脱硫剂,所述进气管线分别与所述多个脱硫塔的塔顶连接;
所述出气管线包括:第一出气管线与第二出气管线,每个脱硫塔的底部均设置有所述第一出气管线,所述第一出气管线用于排出经过脱硫的净化气,所述第二出气管线用于与所述多个脱硫塔中的任一脱硫塔的进气管线连通。
在一种可选的实施方式中,所述装置还包括:进气阀门与出气阀门,所述每个脱硫塔的所述进气管线上均设置有所述进气阀门,所述每个脱硫塔的所述第一出气管线与所述第二出气管线上均设置有所述出气阀门。
在一种可选的实施方式中,所述装置还包括:温度传感器,所述每个脱硫塔上均设置有所述温度传感器,所述温度传感器用于监测所述每个脱硫塔中的温度。
在一种可选的实施方式中,所述装置还包括:压力调节阀,所述压力调节阀设置在所述第一出气管线上。
在一种可选的实施方式中,所述装置还包括:第一阻火器,所述第一阻火器设置在所述进气管线上。
在一种可选的实施方式中,所述装置还包括:第二阻火器,所述第二阻火器设置在所述第一出气管线上。
在一种可选的实施方式中,所述装置还包括:排污管,所述每个脱硫塔的底部均设置有所述排污管。
在一种可选的实施方式中,所述每个脱硫塔的塔顶均设置有进料口,所述进料口用于向所述每个脱硫塔中填充所述脱硫剂。
在一种可选的实施方式中,所述每个脱硫塔的塔釜均设置有出料口,所述出料口用于释放所述每个脱硫塔中填充所述脱硫剂。
在一种可选的实施方式中,所述每个脱硫塔内均设置有填料层,所述脱硫剂位于所述填料层上。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:
本申请实施例提供的装置,含有H2S气体的闪蒸气通过进气管线从脱硫塔的顶部进入脱硫塔中,与脱硫塔内的脱硫剂发生反应,脱除掉H2S气体,被脱除H2S气体的剩余气体一部分通过第一出气管线被排出,另一部分通过第二出气管线再次进入脱硫塔中进行脱硫处理。本申请实施例提供的装置提高了H2S气体脱除的效率和速率;且由于闪蒸气从脱硫塔的顶部进入,避免闪蒸气从脱硫塔的底部进入,脱除后的气体从顶部排出闪蒸气中饱和水析出积聚的问题,同时使闪蒸气分布更均匀,减小闪蒸气对脱硫剂的冲击,使得脱硫效果更好,也避免了脱硫剂的粉化并延长了H2S气体与脱硫剂的反应停留时间,可以适用于H2S气体含量更高、压力更低及气源压力波动的闪蒸气脱硫。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例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仅是本申请的一些实施例,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他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种脱硫装置结构示意图;
图2是本申请实施例提供的一种脱硫装置结构示意图。
附图标记分别表示:
1-脱硫塔,2-进气管线,3-出气管线,31-第一出气管线,32-第二出气管线,4-进气阀门,5-出气阀门,6-温度传感器,7-压力调节阀,8-第一阻火器,9-第二阻火器,10-排污管。
具体实施方式
除非另有定义,本申请实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
闪蒸气主要恶臭和危害物质为H2S气体,闪蒸气脱硫处理后排放是主要控制方式,目前在脱硫方式上主要为溶液吸收,该方式将闪蒸气引入溶液吸收罐或溶液吸收塔,通过溶液吸收闪蒸气中的H2S气体达到脱硫达标排放的目的。由于含硫气田水的周期排放以及气田水罐定期转水的特殊运行工况,并且在转水时为了避免形成气田水罐负压,需将气田水罐的呼吸管与大气相连从而通过吸入空气维持压力平衡,使得含硫气田水闪蒸气具有低压、高浓度(可达300g/m3以上)、高流速及排放时间短及转水后含氧气等特征。在这种条件下,溶液吸收处理H2S存在运行不平稳,前端分离器排水时脱硫后的净化气容易超标,操作复杂,含硫气田水罐转水时需停运,运行成本高等问题。而相关技术提供的脱硫装置无法满足闪蒸气的含硫量高、瞬时流量高条件下的H2S气体的脱除。鉴于此,本申请实施例提供了一种脱硫装置,旨在解决上述技术问题。
本申请实施例提供了一种脱硫装置,如图1所示,该脱硫装置包括:多个脱硫塔1、脱硫剂、进气管线2以及出气管线3;
每个脱硫塔1中均设置有脱硫剂,进气管线2分别与多个脱硫塔1的塔顶连接;
出气管线3包括:第一出气管线31与第二出气管线32,每个脱硫塔1的底部均设置有第一出气管线31,第一出气管线31用于排出经过脱硫的净化气,第二出气管线32用于与多个脱硫塔1中的任一脱硫塔1的进气管线2连通。
本申请实施例提供的装置至少具有以下技术效果:
本申请实施例提供的装置,含有H2S气体的闪蒸气通过进气管线2从脱硫塔1的顶部进入脱硫塔1中,与脱硫塔1内的脱硫剂发生反应,脱除掉H2S气体,被脱除H2S气体的剩余气体一部分通过第一出气管线31被排出,另一部分通过第二出气管线32再次进入脱硫塔1中进行脱硫处理。本申请实施例提供的装置提高了H2S气体脱除的效率和速率;且由于闪蒸气从脱硫塔1的顶部进入,避免闪蒸气从脱硫塔1的底部进入,脱除后的气体从顶部排出闪蒸气中饱和水析出积聚的问题,同时使闪蒸气分布更均匀,减小闪蒸气对脱硫剂的冲击,使得脱硫效果更好,也避免了脱硫剂的粉化并延长了H2S气体与脱硫剂的反应停留时间,可以适用于H2S气体含量更高、压力更低及气源压力波动的闪蒸气脱硫。
以下将通过可选地实施例进一步地描述本申请实施例提供的脱硫装置。
需要说明的是,相关技术提供的干法脱硫技术广泛运用于低潜硫量、低H2S浓度(10g/m3以下)、高压力(1MPa以上)的天然气、沼气等脱硫。在低压(接近常压)、高硫化氢浓度(100g/m3以上)尤其是含氧气工况气脱硫领域未见应用。主要原因是在高硫化氢浓度及含氧混合气体工况下,相关技术提供的干法脱硫工艺会面临高浓度反应以及含氧再生反应的热量积聚问题。
作为一种示例,本申请实施例提供的脱硫剂可以为氧化铁。当以氧化铁作为脱硫剂时,气体中H2S被Fe2O3.H2O吸收进而被催化氧化为单质硫,是通过H2S分子在碱性液膜中溶解及离解而进行的。其主要化学反应式如下:
Fe2O3.H2O+3H2S→Fe2S3.H2O+3H2O+5.2kcal/gmolH2S;
该脱硫过程为放热反应,若反应过程混入空气,Fe2O3.H2O与氧气(空气中的氧气)反应使Fe2S3·H2O转化为Fe2O3.H2O并生成单质硫,反应方程式为:
Fe2S3.H2O+3/2O2→Fe2O3.H2O+3S+47.1kcal/gmolH2S;
该反应为剧烈放热反应,对于大流量、低H2S含量的天然气采用氧化铁法脱硫时,反应的热量可以通过气体连续带走,热量不容易出现积聚,而对于高H2S浓度尤其是含氧混合气的氧化铁法干法脱硫,与氧化铁脱硫剂反应时产生的热量只能少部分通过气体带走,因此,可能导致热量积聚。
因此,本申请实施例提供的装置闪蒸气通过脱硫塔1的顶部进入,被脱除硫的剩余气体通过脱硫塔1的底部被排出,减少了脱硫塔1内热量和水分的聚集,提高了装置的安全性。
需要说明的是,本申请实施例提供的脱硫塔1为多个,通过设置多个脱硫塔1,当闪蒸气从脱硫塔1中脱除后,可以根据需要将脱除干净的部分净化气通过第一出气管线31排出,没有脱除干净的部分闪蒸气通过第二出气管线32进入与其连接的任一脱硫塔1中继续进行脱除,脱除干净的净化气最后通过第一出气管线31排出。如此,一方面提高了闪蒸气脱除的效率,另一方面提高了H2S气体的脱除效果,同时也提高了脱硫剂的利用率,降低了脱硫的成本。
作为一种示例,可以根据作业时的需要设置2个、3个、4个或5个等多个脱硫塔1,本申请实施例对脱硫塔1的数量不限于此。
可以理解的是,由于闪蒸气中含有大量的H2S气体,因此,进气管线2的材质需要不与H2S气体反应的材质,示例的,可以为不锈钢材质的管线。由于第二出气管线32中可能还会含有H2S气体,因此,第二出气管线32的材质需要不与H2S气体反应的材质,示例的,可以为不锈钢材质的管线。
在一种可选地实施方式中,该装置还包括:进气阀门4与出气阀门5,每个脱硫塔1的进气管线2上均设置有进气阀门4,每个脱硫塔1的第一出气管线31与第二出气管线32上均设置有出气阀门5。
通过在每个脱硫塔1的进气管线2上均设置进气阀门4,可以控制脱硫塔1中闪蒸气的进气。通过在每个脱硫塔1的第一出气管线31与第二出气管线32上均设置出气阀门5,一方面,可以控制闪蒸气的进气量,控制从第一出气管排出的净化气以及从第二出气管进行再次脱硫的气体含量;另一方面,可以保证装置的安全运行。
可选地,可以在第一出气管线31及第二出气管线32均上设置硫化氢含量检测仪,进而监控每个脱硫塔1出口气中的硫化氢含量。一方面,可以实时监控被脱硫的净化气的H2S含量以及进入下一个脱硫塔1中进行脱硫的闪蒸气的H2S含量,进而确定脱硫塔1中脱硫剂的使用程度,及时添加或更换脱硫剂。另一方面,通过在进气管线2、第一出气管线31以及第二出气管线32上设置流量计,结合H2S含量的分析,也可以计算闪蒸气脱硫的脱除率,计算产率,进而进行成本分析。
在一种可选地实施方式中,如图1所示,该装置还包括:温度传感器6,每个脱硫塔1上均设置有温度传感器6,温度传感器6用于监测每个脱硫塔1中的温度。
通过设置温度传感器6,可以实时监测到脱硫塔1内床层的温度,可以根据温度调节进气量从而避免脱硫塔1中的温度超过额定温度。
可选地,也可以在每个脱硫塔1上设置测温探头,通过测温探头获取脱硫塔1床层内的温。本申请实施例对获取脱硫塔1内床层的温度的方式不限于此。
在一种可选地实施方式中,该装置还包括:压力调节阀7,压力调节阀7设置在第一出气管线31上。
通过设置压力调节阀7,可以调整从第一出气管线31排出的净化气的流量,稳定脱硫装置压力,也可以保证装置运行过程中的安全性。压力调节阀7也可以充分利用气相空间实现本申请实施例提供的与气田水罐转水时的压力平衡,维持气田水罐内微正压,可以防止空气倒吸进入本申请实施例提供的装置,导致装置内再生热量积聚以及含氧可燃混合气体的形成。
在一种可选地实施方式中,如图1所示,该装置还包括:第一阻火器8,第一阻火器8设置在进气管线2上。
通过在进气管线2上设置第一阻火器8,可防止外部火源的窜入,进一步提高本申请实施例提供的装置在工作过程中的安全性。本申请实施例对第一阻火器8要求选用可以适用于硫化氢和甲烷气体类型的阻火器。
在一种可选地实施方式中,如图1所示,该装置还包括:第二阻火器9,第二阻火器9设置在第一出气管线31上。
通过在第一出气管线31上设置第二阻火器9,可防止外部火源的窜入,进一步提高本申请实施例提供的装置在工作过程中的安全性。本申请实施例对第二阻火器9要求选用可以适用于硫化氢和甲烷气体类型的阻火器。
在一种可选地实施方式中,该装置还包括:排污管10,每个脱硫塔1的底部均设置有排污管10,主要用于每次脱硫剂卸除过程中的排污或不定期排污。
在一种可选地实施方式中,每个脱硫塔1的塔顶均设置有进料口,进料口用于向每个脱硫塔1中填充脱硫剂。
进料口的大小可以容许作业人员将脱硫剂放入,作为一种示例,进料口的大小可以根据脱硫塔1的大小进行确定。示例的,当脱硫塔1的尺寸较大时,进料口的尺寸可以较大,脱硫塔1的尺寸较小时,进料口的尺寸可以较小。本申请实施例对进料口的大小不做限定。
在一种可选地实施方式中,每个脱硫塔1的塔釜均设置有出料口,出料口用于释放每个脱硫塔1中填充脱硫剂。
可以理解的是,当脱硫剂与H2S气体完全反应后,就需要将反应后的产物排出,更换新的脱硫剂。因此,通过设置出料口一方面可以排出脱硫塔1中的反应产物,另一方面还可以对脱硫塔1进行检修或清洗。本申请实施例对出料口的大小不做限定。
在一种可选地实施方式中,每个脱硫塔1内均设置有填料层,脱硫剂位于填料层上。
通过设置填料层,为脱硫剂提供反应床,H2S气体与脱硫剂在反应床上进行反应。填料层的厚度可以为50-100mm,填料层的数量可以根据脱硫塔1的大小进行确定,本申请实施例对填料层的层数不限于此。
以下是对本申请实施例对脱硫塔1为单独工作或两个脱硫塔协同工作时的情况的详细描述。
实施例1——B塔和A塔一起工作。
如图2所示,采用A塔在前B塔在后连接方式,依次打开进气管线2上的进气阀门4,其他阀门保持关闭。当A塔闪蒸气压力达到设定值根据气相空间和转水量进行计算,例如最高液位剩余气相空间10m3,单次转水量10m3,则设定压力0.22MPa时,进气管线2上的进气阀门4开启,待脱硫的闪蒸气经第一阻火器8进入A塔,含硫闪蒸气与H2S在A塔内逆向接触反应,脱除大部分H2S的闪蒸气再经第二出气管线32进入B塔,再次进行反应脱除H2S,并使净化气达到排放标准要求经B塔和B塔连接的第一出气管线31和出气阀门5以及第二阻火器9后排放至大气。期间观察脱硫塔1的温度,温度异常升高时则减小进气量。待装置的压力降低至设定压力如0.2MPa时,关闭压力调节阀7。
实施例2——一个塔单独进行脱硫
当检测到通过A塔脱硫后的净化气中的H2S浓度接近排放标准要求时,需切换到B塔短时间单独运行,并及时对A塔脱硫剂进行更换。
如图2所示,在A塔在前B塔在后的工作状况下,打开与B塔连接的进气管路上的阀门,然后依次关闭与A塔连接的进气管线2上的阀门,关闭B塔与A塔连接的第二出气管路上的出气阀门5,其他阀门保持不变。当闪蒸气压力达到设定值,例如0.22MPa时,打开第一出气管线31上的压力调节阀7,待脱硫的闪蒸气再经第一阻火器8进入B塔,进行反应脱除硫化氢,并使净化气达到排放标准要求经与B塔连接的第一排气管线以及第二阻火器9后排放至大气。
实施例3——B塔和A塔同时工作脱硫
在A塔脱硫剂更换结束后,需重新实现两塔同时工作,为提高脱硫剂的利用率,将已进行部分反应的B塔设置在前进行脱硫,装有新鲜脱硫剂的A塔在后进行串联。
如图2所示,在B塔单独运行工况下,依次打开与B塔连接的第二出气管线32上的出气阀门5,关闭与B塔连接的第一出气管线31上的出气阀门5,其他阀门保持不变。当闪蒸气压力达到设定值,例如0.22MPa时,打开与B塔连接的第一出气管线31上的压力调节阀7,待脱硫的闪蒸气经第一阻火器8进入B塔,含硫闪蒸气与脱硫剂逆向接触反应,脱除大部分硫化氢的中间净化气进入A塔,再次进行反应脱除硫化氢,并使净化气达到排放标准要求与A塔连接的第一出气管线31以及设置在第一出气管线31上的压力调节阀7、第二阻火器9后排放至大气。期间观察脱硫塔1的温度,温度异常升高时减小进气量。
实施例4——A塔短时间单独工作
当检测到通过B塔脱硫后的净化气H2S浓度接近恶臭排放标准要求时,需切换到A塔短时间单独运行,并及时对B塔脱硫剂进行更换。
在B塔在前A塔在后串联方式条件下,打开与A塔连接的进气管上的进气阀门4,依次关闭与B塔连接的进气管上的进气阀门4,以及与B塔连接的第二出气管线32上的出气阀门5,其他阀门保持不变。待脱硫的闪蒸气经第一阻火器8和已打开的与A塔连接的进气管上的进气阀门4进入A塔,进行反应脱除硫化氢,并使净化气达到排放标准要求经与A塔连接的第一出气管线31上的出气管线3、压力调节阀7以及第二阻火器9后排放至大气。
上述所有可选技术方案,可以采用任意结合形成本申请的可选实施例,在此不再一一赘述。
以上仅为本申请的说明性实施例,并不用以限制本申请的保护范围,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种脱硫装置,其特征在于,所述脱硫装置包括:多个脱硫塔(1)、脱硫剂、进气管线(2)以及出气管线(3);
每个脱硫塔(1)中均设置有所述脱硫剂,所述进气管线(2)分别与所述多个脱硫塔(1)的塔顶连接;
所述出气管线(3)包括:第一出气管线(31)与第二出气管线(32),每个脱硫塔(1)的底部均设置有所述第一出气管线(31),所述第一出气管线(31)用于排出经过脱硫的净化气,所述第二出气管线(32)用于与所述多个脱硫塔(1)中的任一脱硫塔(1)的进气管线(2)连通。
2.根据权利要求1所述的脱硫装置,其特征在于,所述装置还包括:进气阀门(4)与出气阀门(5),所述每个脱硫塔(1)的所述进气管线(2)上均设置有所述进气阀门(4),所述每个脱硫塔(1)的所述第一出气管线(31)与所述第二出气管线(32)上均设置有所述出气阀门(5)。
3.根据权利要求1所述的脱硫装置,其特征在于,所述装置还包括:温度传感器(6),所述每个脱硫塔(1)上均设置有所述温度传感器(6),所述温度传感器(6)用于监测所述每个脱硫塔(1)中的温度。
4.根据权利要求1所述的脱硫装置,其特征在于,所述装置还包括:压力调节阀(7),所述压力调节阀(7)设置在所述第一出气管线(31)上。
5.根据权利要求1所述的脱硫装置,其特征在于,所述装置还包括:第一阻火器(8),所述第一阻火器(8)设置在所述进气管线(2)上。
6.根据权利要求1所述的脱硫装置,其特征在于,所述装置还包括:第二阻火器(9),所述第二阻火器(9)设置在所述第一出气管线(31)上。
7.根据权利要求1所述的脱硫装置,其特征在于,所述装置还包括:排污管(10),所述每个脱硫塔(1)的底部均设置有所述排污管(10)。
8.根据权利要求1所述的脱硫装置,其特征在于,所述每个脱硫塔(1)的塔顶均设置有进料口,所述进料口用于向所述每个脱硫塔(1)中填充所述脱硫剂。
9.根据权利要求1所述的脱硫装置,其特征在于,所述每个脱硫塔(1)的塔釜均设置有出料口,所述出料口用于释放所述每个脱硫塔(1)中填充所述脱硫剂。
10.根据权利要求1所述的脱硫装置,其特征在于,所述每个脱硫塔(1)内均设置有填料层,所述脱硫剂位于所述填料层上。
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Cited By (2)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
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