CN220176535U - 一种络合铁脱硫系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于天然气脱硫技术领域，具体涉及一种络合铁脱硫系统。该络合铁脱硫系统包括至少一个用于络合铁氧化再生的氧化塔，所述氧化塔的下部设置有用于排出硫磺浆的第一排浆口，还包括用于供硫磺沉降的沉降装置，所述沉降装置与所述氧化塔之间设置有供氧化塔中液体流向所述沉降装置的连接管道，所述沉降装置的下部设置有用于排出硫磺浆的第二排浆口。本实用新型的络合铁脱硫系统，以沉降装置作为氧化塔的补充，硫磺在沉降装置中静置沉降，由于不受空气鼓气的影响，硫磺沉降效果大幅提高，硫磺产出速度显著加快。

Description

一种络合铁脱硫系统

技术领域

本实用新型属于天然气脱硫技术领域，具体涉及一种络合铁脱硫系统。

背景技术

络合铁脱硫工艺是一种湿式氧化还原法脱硫工艺，由于其具有脱硫效率高、安全无毒和流程简单等优点，目前在天然气的脱硫处理领域得到广泛应用。

双塔络合铁脱硫工艺基础化学反应分为吸收和再生两个部分，其是利用碱性络合铁催化剂的氧化还原性质，吸收原料气中的硫化氢(H₂S)。双塔络合铁脱硫工艺中，在吸收塔内H₂S被络合铁催化剂直接氧化为单质硫，络合铁转化为络合亚铁，然后在再生塔(即氧化塔)内发生络合铁催化剂的再生过程，原理是利用空气将络合亚铁氧化为络合铁，从而实现络合铁的再生回用。

授权公告号为CN211079070U的中国实用新型专利公开了一种双塔络合铁天然气脱硫装置，包括吸收塔和再生塔(即氧化塔)，吸收塔内盛装有络合铁溶液，含H₂S的原料气自吸收塔下部进入，经络合铁脱硫净化后，从塔顶排出；使用后的络合铁溶液由吸收塔底部经管路进入氧化塔，氧化塔的中部和顶部分别设置有空气入口和空气出口，通过向氧化塔内通入空气使络合铁溶液再生，硫磺沉淀于氧化塔下部形成硫磺浆，硫磺浆由设置在再生塔下部的排浆口排出并输送至固液分离离心机(例如压滤机)，回收硫磺并将络合铁溶液返回吸收塔脱硫。

在氧化塔内同时发生硫磺自上而下的沉降以及空气自下而上的上浮(以实现络合铁的氧化再生)，这导致在曝气区及附近难以实现硫磺的沉降，因此会直接影响硫磺的产出。

为了提高硫磺的产出效率以及脱硫系统的处理、运行效率，现有技术提出了如图1所示的两级氧化塔串联工艺来加快硫磺的产出效率，并进而加快络合铁溶液的回用效率，其实质是增加氧化塔的数量来加快硫磺的产出效率，但因氧化塔同时肩负再生及沉降功能，硫磺沉降速度慢的问题仍不能得到有效解决。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种络合铁脱硫系统，以解决脱硫工艺的再生部分存在的硫磺沉降速度慢的问题。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种络合铁脱硫系统，包括至少一个用于络合铁氧化再生的氧化塔，所述氧化塔的下部设置有用于排出硫磺浆的第一排浆口，还包括用于供硫磺沉降的沉降装置，所述沉降装置与所述氧化塔之间设置有供氧化塔中液体流向所述沉降装置的连接管道，所述沉降装置的下部设置有用于排出硫磺浆的第二排浆口。

本实用新型的络合铁脱硫系统，以沉降装置作为氧化塔的补充，硫磺在沉降装置中静置沉降，由于不受空气鼓气的影响，硫磺沉降效果大幅提高，硫磺产出速度显著加快。

优选地，所述沉降装置内设置有第一喷淋头，所述第一喷淋头对所述沉降装置内液体表面进行喷淋以消泡。络合铁再生过程容易起泡，单质硫被泡沫包裹后会影响沉降速率并影响回用到吸收塔的液体(络合铁催化剂溶液)的纯净度，对液体表面进行喷淋消泡，可有效提高沉降速度、改善回用液体的纯净度。

进一步优选地，所述沉降装置具有贫液出口，所述第一喷淋头连接有喷淋管道，所述喷淋管道与所述贫液出口相连。脱硫贫液即来自吸收塔的富液经再生、硫沉降后的液体，由于多数硫已被沉降，因此称为贫液。脱硫贫液一般远离装置的下部硫磺浆出口。使用脱硫贫液为喷淋液体，不会改变液体性质，具有较低的处理成本。

更优选地，所述喷淋管道上设置有对管道内贫液进行冷却的冷却器。再生阶段的液体温度可以达到50℃左右，使用较冷的脱硫贫液进行喷淋可以有效地强化消泡效果，还可以对系统的热量进行调节，防止再生阶段的液体温度升高而影响整个系统的热量平衡和后续吸收塔的脱硫效果。

优选地，所述氧化塔内设置有第二喷淋头，所述第二喷淋头对所述氧化塔内液体表面进行喷淋以消泡；所述第二喷淋头连接在所述喷淋管道上。通过对氧化塔内液体进行喷淋消泡，有利于氧化塔内的硫磺沉降并减少向沉降装置输送液体的泡沫量。

优选地，所述络合铁脱硫系统包括用于吸收天然气中硫化氢的吸收塔，所述沉降装置与所述吸收塔之间连接有贫液回用管路。沉降装置将贫液回用到吸收塔，由于沉降装置内无空气鼓吹，因此贫液的含硫量更少，结晶度更高，有利于减少吸收塔工作段位的净化天然气中硫磺的夹带。

优选地，氧化塔的数量为两个以上，各个氧化塔与所述沉降装置之间均连接有所述连接管道。通过两个以上氧化塔的设置，可进一步提高硫磺产出速率。

优选地，所述氧化塔的上部设置有溢流口，所述沉降装置设置有高度低于所述溢流口的进液口，所述连接管道连接所述溢流口和所述进液口。采用上述设计，连接管道的设计最为简单，且可有效避免硫的沉积而堵塞管道。

优选地，所述沉降装置和/或所述氧化塔包括开口逐渐减小的缩径出浆段，第一、第二排浆口设置在所述缩径出浆段上。采用上述设计有利于硫磺的沉积、合并，形成浓度较高的硫磺浆，提高后续的固液分离效率。

优选地，所述缩径出浆段为锥形。锥形结构的设计、制造成本较低，实际应用的适应性好，而且易于清理。

附图说明

图1为现有技术中络合铁脱硫系统的结构示意图；

图2为本实用新型中络合铁脱硫系统的结构示意图；

图中，1-第一氧化塔；2-第二氧化塔；3-贫液回用管道；4-贫液泵；5-喷淋管道；6-第一喷淋头；7-第二喷淋头；8-喷射泵；9-冷却器；10-第一硫浆泵；11-第二硫浆泵；12-沉降槽；13-第一排浆口；14-连接管道；15-第二排浆口；16-吸收塔；17-压滤机；18-空气水冷器。

具体实施方式

现有静置沉降式络合铁脱硫系统的结构示意图如图1所示，再生装置包括第一氧化塔1和串联在第一氧化塔1下游的第二氧化塔2，第一氧化塔1具有富液进口，用于接收来自吸收塔16(连接管线上闪蒸罐等装置没有示出)的富液；第一氧化塔1通过富液输送管道连接第二氧化塔2，第二氧化塔2具有贫液出口，贫液出口经贫液回用管道3连接吸收塔16，贫液回用管道上连接有贫液泵4。

第二氧化塔的贫液出口经喷淋管道5连接设置在第一氧化塔1内的第一喷淋头6和设置在第二氧化塔2内的第二喷淋头7，喷淋管道5上设置有喷射泵8和冷却器9。

第一氧化塔1、第二氧化塔2均设置有空气进口、空气出口。空气进口接收经由空气水冷器18流出的空气，在氧化塔内完成氧化再生后由空气出口排出。第一氧化塔1、第二氧化塔2均包括锥形出浆段，锥形出浆段的底部设置硫磺浆出口。第一、第二氧化塔的硫磺浆出口分别连接第一硫浆泵10、第二硫浆泵11，第二硫浆泵11的出口连接到第一氧化塔1，第一硫浆泵10的出口连接压滤机17和第一氧化塔中段，以实现硫磺浆分离和部分回流。

大部分的硫磺在第一氧化塔1内沉降，少部分的硫磺在第二氧化塔2内沉降，第二氧化塔2的第二硫浆泵11将塔底少量硫磺输送至第一氧化塔1底部，通过第一硫浆泵10将两个氧化塔的硫磺汇总输送至压滤机，利用上述方式可节省第二氧化塔的硫浆泵至压滤机的管线。

下面结合具体实施例对本实用新型的实施过程进行详细说明。

本实用新型的络合铁脱硫系统的具体实施例，是在现有氧化塔沉降产出硫磺浆的基础上，进一步增加沉降装置，沉降装置接收氧化塔中的部分溶液进行静置沉降，由于不需要再进行空气鼓气，不仅硫磺的沉降速率提升，而且带来硫磺的沉降效果提升，贫液中的硫磺含量更少，提高了后续贫液利用的有效性。

具体地，络合铁脱硫系统的结构示意图如图2所示，包括吸收塔16、闪蒸罐、再生装置，再生装置包括第一氧化塔1、第二氧化塔2和沉降槽12。

第一氧化塔1、第二氧化塔2均设置有富液进口、空气进口、空气出口，富液进口均与吸收塔相连，用于接收吸收塔吸收天然气中H₂S后的液体，空气进口、空气出口一般位于氧化塔的中部和上部，空气进口接收经由空气水冷器18流出的空气，用于向氧化塔中通入空气实现络合铁催化剂溶液的氧化再生。第一氧化塔、第二氧化塔均包括锥形出浆段，锥形出浆段的底部设置第一排浆口13。

空气由鼓风机提供，压缩后压力90kPa，温度100℃左右，如果直接进入氧化塔，一方面会造成空气鼓入后直接接触药剂，可能引起药剂高温降解，另一方面会缩短空气分布橡胶曝气管的使用寿命，因此需要冷却后再进入氧化塔。

沉降槽通过连接管道14连接第一氧化塔1和第二氧化塔2。连接管道供第一氧化塔1、第二氧化塔2中的液体流入沉降槽，由于在氧化塔内已经提供了充足的有氧环境，此时进入沉降槽中的液体已经再生或者无需再通入空气即可再生。第一氧化塔1、第二氧化塔2的上部设置有溢流口，而沉降槽上设置有进液口，连接管道14连接在溢流口和进液口之间，而且溢流口高于进液口以满足一定的斜度要求，避免硫磺在连接管道中沉积而堵塞管道。

沉降槽包括锥形出浆段，锥形出浆段的底部设置第二排浆口15，第一排浆口13、第二排浆口15均通过排浆管道连接固液分离装置，以实现固体硫磺的分离，分离固体硫磺后的液体可返回到氧化塔。固液分离装置如压滤机17等。排浆管道上设置第一硫浆泵10以促进硫磺浆的输送。

沉降槽具有贫液出口，贫液出口通过喷淋管道5连接设置于沉降槽12、第一氧化塔1、第二氧化塔2内的喷淋头，喷淋头向液面喷洒贫液以消泡，促进硫磺更好沉降。喷淋管道5上连接有喷射泵8和冷却器9，以对管道中的贫液进行冷却，由于是较冷的贫液喷洒在较热的液体表面，即加强了消泡作用，也起到一定的降温作用，避免装置内的液体温度过高。

贫液出口还通过贫液回用管道3连接吸收塔，贫液回用管道上设置有贫液泵4以对贫液进行增压。

吸收塔、闪蒸罐等装置与现有技术相同，此处不再详述。

本实施例的络合铁脱硫系统的工作过程是：从来自吸收塔出口汇管的富液被均分为两路分别进入两座再生塔，富液中的部分硫磺在两座再生塔中沉降，通过塔底硫浆泵进入下游压滤机，两座再生塔上部的液体分别经过溢流管进入沉降槽进行二次静置沉降，静置沉降的硫磺通过锥底硫浆泵进入下游压滤机，沉降槽中部的贫液由喷射泵经溶液水冷器进行冷却后输送至再生塔和沉降槽顶部，通过喷嘴(即喷淋头)被均匀喷洒到液体表面，另一部分经贫液循环泵增压后返回吸收塔脱硫。

考虑到空气在塔内向上流动过程中影响了硫磺的沉降，因此单独设置沉降槽，便于使未沉降的小颗粒硫磺加速沉降，通过塔底硫浆泵输送至压滤机，从而降低氧化塔和沉降槽内的硫磺含固量，减少硫磺堵塞风险。

设置沉降槽有利于硫磺沉降充分，降低了设备和循环管路中的硫磺含固量，减少硫磺堵塞风险，使装置运行更稳定。同时，设置沉降槽，由于没有空气鼓入，减少了贫液中的空气携带量，贫液进入吸收塔后，减少了携带的空气、含硫天然气、脱硫药剂之间的副反应，有利于减少药剂消耗、降低运行成本。

综上，采用本实用新型的方案，解决了常规氧化再生方案中氧化塔锥底硫磺沉降速度慢的问题，使装置运行更稳定，有利于减少药剂消耗，降低装置运行成本。

Claims (10)

1.一种络合铁脱硫系统，包括至少一个用于络合铁氧化再生的氧化塔，所述氧化塔的下部设置有用于排出硫磺浆的第一排浆口，其特征在于，还包括用于供硫磺沉降的沉降装置，所述沉降装置与所述氧化塔之间设置有供氧化塔中液体流向所述沉降装置的连接管道，所述沉降装置的下部设置有用于排出硫磺浆的第二排浆口。

2.如权利要求1所述的络合铁脱硫系统，其特征在于，所述沉降装置内设置有第一喷淋头，所述第一喷淋头对所述沉降装置内液体表面进行喷淋以消泡。

3.如权利要求2所述的络合铁脱硫系统，其特征在于，所述沉降装置具有贫液出口，所述第一喷淋头连接有喷淋管道，所述喷淋管道与所述贫液出口相连。

4.如权利要求3所述的络合铁脱硫系统，其特征在于，所述喷淋管道上设置有对管道内贫液进行冷却的冷却器。

5.如权利要求3或4所述的络合铁脱硫系统，其特征在于，所述氧化塔内设置有第二喷淋头，所述第二喷淋头对所述氧化塔内液体表面进行喷淋以消泡；所述第二喷淋头连接在所述喷淋管道上。

6.如权利要求1所述的络合铁脱硫系统，其特征在于，所述络合铁脱硫系统包括用于吸收天然气中硫化氢的吸收塔，所述沉降装置与所述吸收塔之间连接有贫液回用管路。

7.如权利要求1所述的络合铁脱硫系统，其特征在于，氧化塔的数量为两个以上，各个氧化塔与所述沉降装置之间均连接有所述连接管道。

8.如权利要求1所述的络合铁脱硫系统，其特征在于，所述氧化塔的上部设置有溢流口，所述沉降装置设置有高度低于所述溢流口的进液口，所述连接管道连接所述溢流口和所述进液口。

9.如权利要求1或7所述的络合铁脱硫系统，其特征在于，所述沉降装置和/或所述氧化塔包括开口逐渐减小的缩径出浆段，第一、第二排浆口设置在所述缩径出浆段上。

10.如权利要求9所述的络合铁脱硫系统，其特征在于，所述缩径出浆段为锥形。