KR20170128235A - 액체 유황으로부터 황화 수소의 탈기를 위한 고효율 방법 - Google Patents

액체 유황으로부터 황화 수소의 탈기를 위한 고효율 방법 Download PDF

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Abstract

액체 유황을 탈기하기 위한 방법 및 시스템은 가스, 예컨대 공기를 유황, 황화 수소 및 다황화 수소를 포함하는 액체 유황 혼합물과 혼합하여 유황-가스 혼합물을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 유황-가스 혼합물은 다음에 유황-가스 혼합물을 분리하기 위하여 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로 수송될 수 있다.

Description

액체 유황으로부터 황화 수소의 탈기를 위한 고효율 방법
본원에 개시된 구체예들은 일반적으로 원소 황으로부터 황화 수소 및 다황화 수소의 제거에 관한 것이다.
일반적으로, 황화 수소 가스를 함유하는 해로운 폐 가스 스트림, 예컨대 석유 제품의 정제 중에 생성된 다양한 스트림으로부터 유황을 회수하기 위해 클라우스 방법 (Claus process), 천연 가스 프로세싱 및 가스화가 사용된다. 클라우스 방법은 황화 수소를 부분적으로 연소시켜서 이산화 황을 생성시키는 것을 수반한다. 다음에 이산화 황은 남아 있는 황화 수소와 반응하여 유황이 생성된다. 유황은 다음에 클라우스 방법으로부터 액체 형태로 회수된다.
클라우스 방법으로부터 생성된 액체 유황은 다황화 수소 및 용존 황화 수소 가스를 함유한다. 다황화 수소는 서서히 분해되어 독성의, 냄새가 나며 고도로 가연성인 황화 수소 가스를 생성한다. 황화 수소 가스의 큰 부분은 액체 유황에 의하여 용존 가스로서 보유된다. 미처리된 액체 유황에서, 황화 수소 가스는 서서히 증기상으로 확산된다. 저장 및 수송 중에 다황화 수소의 점진적인 분해 및 용존 황화 수소 가스의 방출은 실질적인 건강, 안전성 및 환경적 위험을 포함하고 화재를 초래할 수 있다. 예를 들어, 시험 결과 액체 유황 중의 20 중량 ppm보다 큰 H2S 농도가 3.5%의 폭발하한계보다 큰 H2S 농도를 가지는 폐쇄 증기 공간 (closed vapor spaces)을 초래할 수 있는 것으로 나타났다. 분명하게, 폭발 우려는 또한 H2S 독성 우려와 결합된다 (H2S는 0.05%에서 독성이다). H2S의 독성 수준은 유황 피트 (pit) 및 수송 콘테이너의 폐쇄 증기 공간을 조성할 수 있다. 또한 고수준의 H2S는 유황 피트 및 유황 로딩 지대 근처에서 축적될 수 있다.
다양한 방법이 액체 유황으로부터 황화 수소 가스의 점진적 방출과 관련된 문제들을 경감시키기 위하여 개발되어 왔다. 예를 들면, 제조된 액체 유황으로부터 용존 황화 수소 (H2S) 및 다황화 수소 (H2Sx)를 제거하기 위하여 다양한 유황 탈기 방법, 예컨대 그 중에서도, 미국 특허 제 4131437호, 4729887호, 4844720호, 5080695호, 5632967호, 5935548호, 6149887호, 7081223호 및 8084013호 중 하나 이상에서 개시된 것들이 제안되었다. 이것들 중에서, 액체 유황을 통한 공기 발포 방법, 뿐만 아니라 공기와 액체 유황의 병류 (co-current) 또는 역류 (counter-current) 접촉 방법이 개시되었다.
이들 탈기 방법의 공통 문제들은 액체 유황에서 원하는 황화 수소 (H2S) 수준을 이루기 위한 긴 체류 시간, 유황 피트를 위한 큰 구역의 땅 요건 및 관련된 탈기 장비, 및 유황 피트에 위치한 또는 외부의 탈기 용기 및/또는 내부 구조물의 부식 및 이런 장비 및/또는 이들 내부 구조물의 관련된 유지이다.
본원에 개시된 구체예들은 액체 유황으로부터 다황화 수소의 분해 및 황화 수소 제거에 관련된 동역학적 및 수송 한계를 해결한다.
한 측면으로, 본원에 개시된 구체예들은 액체 유황의 탈기 방법에 관련된다. 그 방법은 아래에서 기술되는 가스 또는 가스 혼합물을 유황, 황화 수소 및 다황화 수소를 함유하는 액체 유황 혼합물과 혼합하여 유황-공기 혼합물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 유황-가스 혼합물은 다음에 유황-가스 혼합물을 물 응결점 아래의 압력에서 분리하기 위하여 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로 수송되어 탈기된 유황 생성물 및 가스 또는 가스 혼합물과 황화 수소를 포함하는 증기 스트림이 회수될 수 있다. 본원의 구체예들에서 사용될 수 있는 가스는 공기, 질소, 산소, 산소 풍부화 공기, SO2, CO2, 클라우스 반응기 테일 가스 (tail gas), SRU 테일 가스 및 테일 가스 처리 장치 재순환 가스 또는 테일 가스, 또는 그것들의 혼합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
다른 측면으로, 본원에 개시된 구체예들은 액체 유황의 탈기 방법에 관련된다. 그 방법은 유황 피트 또는 용기로부터 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로, 유황, 황화 수소 및 다황화 수소를 포함하는 액체 유황 혼합물을 탈기되지 않은 또는 부분적으로 탈기된 유황 이송 펌프를 통해 수송하는 단계를 포함할 수 있다. 공기 또는 다른 적절한 가스 또는 가스 혼합물이 유황 이송 펌프의 흡인부 안으로 도입되고, 유황 이송 펌프가 공기/가스 및 액체 유황 혼합물을 혼합하여 유황-가스 혼합물이 형성된다. 유황-가스 혼합물은 다음에 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크에서 분리되어 탈기된 유황 생성물과 가스 및 황화 수소를 포함하는 증기 스트림이 회수된다.
또 다른 측면으로, 본원에 개시된 구체예들은 액체 유황의 탈기 시스템에 관련된다. 그 시스템은 유황, 황화 수소 및 다황화 수소를 포함하는 액체 유황 혼합물을 함유하는 유황 피트 또는 용기를 포함할 수 있다. 시스템은 또한 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크, 및 유황 피트로부터 액체 유황 혼합물을 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로 이송하기 위한 탈기되지 않은 유황 이송 펌프를 포함할 수 있다. 유황 피트로부터 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로의 이송 중에 가압된 공기 또는 가스를 액체 유황으로 도입시키기 위한 공급 라인이 제공되는데, 그것은 공기/가스 및 황화 수소를 포함하는 증기 생성물을 회수하기 위한 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 증기 출구 및 탈기된 액체 유황 생성물을 회수하기 위한 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 액체 출구를 포함할 수 있다. 공기, 가스 또는 가스 혼합물은 펌프 배출구, 이송 배관, 배관 이음쇠 및 밸브, 기기 연결부 또는 혼합 또는 분포 장치가 있거나 없는 유황 냉각기에 도입될 수 있다. 공기, 가스 또는 가스 혼합물은 펌프로부터 피트 또는 용기로 다시 재순환 흐름으로 도입될 수 있다 (재순환 흐름은 펌프의 외부 또는 내부에 있을 수 있다).
다른 측면 및 장점들은 다음의 설명 및 첨부된 청구범위로부터 드러날 것이다.
도 1은 본원의 구체예들에 따르는 유황 탈기 시스템의 간소화된 방법 흐름도이다.
도 2는 본원의 구체예들에 따르는 유황 탈기 시스템의 간소화된 방법 흐름도이다.
도 3은 본원의 구체예들에 따르는 유황 탈기 시스템의 간소화된 방법 흐름도이다.
도 4는 본원의 구체예들에 따르는 유황 탈기 시스템의 간소화된 방법 흐름도이다.
도 5는 본원의 구체예들에 따르는 유황 탈기 시스템의 간소화된 방법 흐름도이다.
도 6은 본원의 구체예들에 따르는 유황 탈기 시스템의 간소화된 방법 흐름도이다.
본원에 개시된 구체예들은 일반적으로 원소 유황으로부터 황화 수소 및 다황화 수소의 제거에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본원에 개시된 구체예들은 액체 또는 용융 유황으로부터, 예컨대 클라우스 장치 또는 클라우스-유사 방법으로 제조될 수 있는 황화 수소 및 다황화 수소의 제거에 관한 것이다.
유황 회수 장치는 일반적으로 하나 이상의 유황 제거 시스템, 뿐만 아니라 소각로 및/또는 스택 시스템을 포함한다. 예컨대 아민 가스 장치, 산성수 스트리퍼 장치 및/또는 산 가스의 다른 공급원으로부터 유래하고, 다른 성분들 중에서도 황화 수소, 이산화탄소, 경질 탄화수소 및 메르캅탄을 포함할 수 있는 산 가스 공급물이 산화 가스의 존재하에 연소되어 유황과 반응하고 유황을 형성한다. 다르게는 또는 추가로, 하나 이상의 촉매 반응기가 제공되어 유황 공급물과 반응하여 유황이 생성될 수 있다.
유황 회수 장치에서 생성된 용융 또는 액체 유황 스트림은 다음에 보유 탱크, 예컨대 유황 피트로 공급될 수 있다. 이 지점에서, 미가공 액체 유황 생성물은 상당한 양의 황화 수소를 함유할 수 있다. 예를 들어, 클라우스 장치로부터 생성된 액체 유황 스트림은 황화 수소 및 화학적으로 결합된 다황화 수소의 조합된 형태로 250 내지 350 중량 ppm의 황화 수소를 함유할 수 있다.
본원에 개시된 구체예들은 유황 생성물을 저장, 로딩 또는 추가의 프로세싱으로 보내기 전에 액체 유항의 탈기, 미가공 액체 유황 생성물로부터 황화 수소의 실질적인 부분의 제거를 제공한다. 유황, 황화 수소, 다황화 수소를 함유하고 있는 액체 유황은 예컨대 공기, 질소, 산소, 산소 풍부화 공기, SO2, CO2, 클라우스 반응기 테일 가스, SRU 테일 가스 및 테일 가스 처리 장치 재순환 가스 또는 테일 가스 중 하나 이상과 같은 가스와 혼합되어 액체 유황-가스 혼합물이 형성된다. 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크.
공기 또는 다른 가스들을 액체 유황 및 공기 또는 다른 가스들 및 액체 유황과 접촉하는 시스템을 통해 접촉 구조물 위로 발포시키는 이전의 시스템들과 대조적으로, 가스를 액체 유황과 친밀하게 혼합시키는 것이 유익하게도 가스의 액체 유황 안으로의 전체적인 확산 및 또한 용존 황화 수소의 신속한 산화 및 다황화 수소의 신속한 분해를 위한 동적 반응 속도를 개선하는 것으로 밝혀졌다. 공기 또는 다른 가스들과 액체 유황의 친밀한 혼합은 예를 들면, 액체 유황을 액체 유황 공급원으로부터 예를 들면 분리기, 저장 용기, 열교환기 또는 유황 저장 탱크로 수송하기 직전에 또는 수송 중에 가스를 도입함으로써 이루어질 수 있다. 수송 직전에 또는 수송 중에 혼합물을 형성함으로써, 가스는 액체 유황 안에 분산되어, 보통 가스/액체 접촉 장치를 사용하여 만나게 되는 확산성 장벽을 극복하고 다황화 수소의 신속한 분해를 용이하게 한다.
형성된 액체 유황-가스 혼합물은 다음에 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로 수송될 수 있고, 거기에서 유황-가스 혼합물은 분리되어 탈기된 유황 생성물과 가스, 황화 수소 및 임의의 유황 산화물 (예컨대 SO2) 및 황화 수소 및 다황화 수소의 제거 중에 형성된 물을 포함하는 증기 상이 회수된다. 액체 유황은 액체 유황 공급원, 예컨대 탈기된 유황 생성물의 회수를 위해 클라우스 유황 회수 설비로부터 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크, 열 교환기 및/또는 유황 저장 탱크로 액체 유황을 축적하기 위해 사용된 유황 피트 또는 용기로부터 이송될 수 있다. 이송은 예를 들면 탈기되지 않은 또는 부분적으로 탈기된 유황 이송 펌프, 예컨대 담금 펌프, 수중 펌프 또는 외부 유황 이송 펌프를 사용하여 용이해질 수 있다. 일부 구체예에서, 가스는 펌프의 흡인부로 도입될 수 있다. 펌프의 추진기는 두 스트림 (액체 유황 및 가스)의 친밀한 혼합 및 그 결과의 혼합물의 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크, 열 교환기 및/또는 저장 탱크로의 공급을 제공한다. 다른 구체예에서, 가스는 펌프의 하류에 도입될 수 있고, 거기에서 이송 라인이 액체 및 증기 스트림을 동역학적으로 또는 친밀하게 혼합하기 위한 고정 믹서 또는 다른 장치를 포함할 수 있다. 또 다른 구체예에서, 가스는 이송 라인뿐 아니라 펌프의 흡인부에도 도입될 수 있다.
가스와 액체 유황의 친밀한 혼합물은 다음에 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크, 열 교환기 및/또는 저장 탱크로 수송될 수 있다. 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크는 임의의 유형의 증기-액체 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크일 수 있다. 간단한 플래시 드럼이 충분할 수 있는 한편, 내부 구조물, 예컨대 구조화된 팩킹, 랜덤 팩킹, 트레이 또는 팩킹과 트레이의 조합을 가진 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크가 액체 유황으로부터 가스와 황화 수소의 확산을 용이하게 할 수 있다. 일부 구체예에서, 추가의 가스가 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크의 하부 부분에 공급되어 하류로 흐르는 액체 유황과 역류 접촉을 제공할 수 있게 되고, 그것은 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크의 상부 부분에 도입될 수 있다.
수송 중에 유황-가스 혼합물은 약 250℉ 내지 약 300℉의 범위, 예컨대 약 260℉ 내지 약 290℉의 범위 또는 약 275 내지 약 285℉의 범위의 온도로 가열 또는 냉각될 수 있다.
일부 구체예에서, 도입된 가스는 공기이다. 사용된 "공기" 또는 "가스"는 상대적으로 낮은 물 농도를 가질 수 있고, 일부 구체예에서는 10% 미만의 상대 습도, 예컨대 5% 미만의 상대 습도를 가질 수 있다. 일부 구체예에서, 가스는 물이 없거나 본질적으로 없다 (즉 제로 또는 본질적으로 제로 습도).
시스템에 도입된 또는 산화 반응으로부터 유발된 습기 (물)는 하류 장비에 바람직하지 못한 부식 메커니즘을 도입시킬 수 있다. 물이 분해 반응 중에 생성되기 때문에, 부식 메커니즘은 전적으로 회피될 수는 없다. 물에 의해 도입된 부식 효과를 최소화하기 위하여, 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크는 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로부터 회수된 증기 생성물의 물 응결점 아래의 압력에서 작동될 수 있다. 일부 구체예에서, 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 및 임의의 관련된 오버헤드 장비는 40 미만의 psig, 예컨대 약 20 내지 약 40 psig의 범위, 약 25 내지 약 35 psig의 범위, 또는 약 30 내지 약 35 psig의 범위의 압력에서 작동될 수 있다. 그런 압력에서의 작동은 물을 증기 상에 유지시킬 것이고, 선택된 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크에서 또는 상기 주지된 것과 같이, 보통 약 250℉ 내지 약 300℉의 범위의 다른 하류 작동 온도에서의 응결을 피할 수 있을 것이다.
일부 구체예에서, 액체 탈기 촉매가 액체 유황과 가스와의 혼합 전에 또는 후에 탈기되지 않은 액체 유황과 조합될 수 있다. 예를 들어, 액체 탈기 촉매는 액체 유황 이송 펌프에서 가스와 혼합되기 전에 액체 유황과의 혼합을 위해 유황 피트에 공급될 수 있다. 가스 주입점의 상류에서 촉매의 도입은 추가로 다황화 수소의 황화 수소로의 분해를 촉진하여, 결과적으로 매우 신속한 유황 탈기를 초래할 수 있다. 본원의 구체예들에 따라 사용될 수 있는 액체 촉매들은 사이클로헥실아민, 모르폴린, 우레아 또는 액체 유황 탈기를 증대시키기 위해 이용되어 온 다른 액체 용매들을 포함할 수 있다.
추가로, 접촉 구조물 또는 다른 내부 구조물을 가지는 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크에 대해, 탈기를 추가로 용이하게 하고 증대시키기 위하여 고체 촉매가 또한 사용될 수 있다. 다양한 유용한 고체 촉매 또는 촉매 구조물이 예를 들면 US8361432 및 US8663596에 기술되어 있다.
가스와 액체 유황의 친밀한 혼합은, 상기 기술된 것과 같이, 다황화 수소의 신속한 분해를 제공한다. 증가된 산화 반응 속도는 대부분의 다른 탈기 방법에 대한 4 내지 24시간과 비교하여, 탈기 체류 시간이 대략 분이 되는 것을 허용한다. 일부 구체예에서, 탈기 체류 시간 (펌프로부터 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로의 이송 라인(들) 및 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크에서의 보유 시간을 포함함)은 약 0.5 내지 약 30분, 예를 들면 예컨대 약 1분 내지 약 10 또는 15분의 범위일 수 있다.
분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로부터 회수된 액체 유황 생성물은 공급물과 비교하여 감소된 수준의 황화 수소 및 다황화 수소를 가질 수 있다. 일부 구체예에서, 액체 유황 생성물은 다황화 수소 및 용존 황화 수소를 총 중량의 10 ppm 미만, 예컨대 다른 구체예에서는 5 중량 ppm 미만, 또 다른 구체예에서는 2 중량 ppm 미만으로 가질 수 있다.
분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크의 바닥으로부터 회수된 탈기된 액체 생성물은 저장 탱크 또는 로딩 시스템의 하류에 공급될 수 있다. 일부 구체예에서, 액체 유황 생성물의 일부가 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크에서의 추가의 프로세싱을 위해 재순환될 수 있다. 재순환 흐름은 펌프 외부 또는 내부에서 있을 수 있다. 최대 약 40 psig일 수 있는 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크의 작동 압력으로 인해, 탈기된 액체 생성물을 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로부터 하류 장치까지 추가의 펌프를 사용하지 않으면서 수송하는 것이 가능할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본원의 구체예들을 따르는 액체 유황의 탈기 시스템의 간소화된 방법 흐름도가 예시된다. 유황 회수 장치 (도시되지 않음)로부터의 유황 생성물 (10)은, 적어도 부분적으로 그레이드 (11) 아래에 있을 수 있는 유황 피트 (12)에 공급될 수 있다. 스위프 가스 (14)가 또한 유황 피트 (12)의 증기 공간에 도입될 수 있다. 스위프 가스 및 다른 증기들은 유황 피트 (12)의 증기 공간 (17)으로부터 흐름 라인 (16)을 통해 철회될 수 있다. 일부 구체예에서, 증기들은 스팀 이덕터 (18)를 통해 철회될 수 있는데, 그곳에서는 흐름 라인 (19)을 통해 제공된 스팀이 유황 피트로부터 출구 라인 (21)의 이덕터 안으로 증기를 빨아들일 수 있다. 철회된 증기는 다음에 흐름 라인 (21)을 통해 소각로, 반응로 또는 클라우스 반응기 (도시되지 않음)로 공급될 수 있다.
유황 펌프 (20)는 유황 피트 (12)로부터의 액체 유황 (23)을 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 (22)로, 예컨대 흐름 라인 (24)을 통해 이송시키기 위해 사용될 수 있다. 공기 가스는 흐름 라인 (26)을 통해 유황 펌프 (20)의 흡인부 (28)에 도입될 수 있다. 펌프는 액체 유황 유입물과 가스의 친밀한 혼합, 그 결과의 혼합물의 분리 펌프 (22)로의 통과를 제공하며, 분리 펌프는 약 25 psig 내지 약 35 psig의 범위의 압력 및 약 260℉ 내지 약 290℉, 예컨대 약 280℉ 내지 약 285℉의 범위의 온도에서 작동될 수 있다.
필요에 따라, 액체 유황-가스 혼합물은 교환기 (32)에서의 간접 열교환을 통해 분리 온도로 가열 또는 냉각될 수 있다. 예를 들어, 액체 유황은 보일러 공급수 (34)와의 간접 열교환을 통해 냉각될 수 있고, 가열된 보일러 공급수 (36)는 유황 회수 장치 (도시되지 않음)로 공급될 수 있다.
분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 (22)에서, 액체 유황은 공기 또는 가스, 황화 수소, 및 형성된 임의의 물 및/또는 이산화 황으로부터 분리될 수 있다. 탈기된 액체 유황은 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 (22)의 바닥으로부터 흐름 라인 (40)을 통해 회수될 수 있고, 분리된 증기는 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 (22)의 꼭대기로부터 흐름 라인 (44)을 통해 회수될 수 있다. 분리된 증기는 예를 들면 유황 회수 장치 버너 또는 소각로 (도시되지 않음)로 공급될 수 있다.
분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 (22)는 액체 유황으로부터 증기의 분리를 용이하게 하기 위해 간단한 플래시 드럼이거나 내부 구조물을 포함할 수 있다. 도 1에 예시된 것과 같이 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 (22)는 내부 구조물의 베드 (48)를 포함하는데, 그것은 촉매 또는 비-촉매, 예컨대 구조화된 팩킹일 수 있다. 베드 (48)는 액체 유황-가스 혼합물의 공급점 (50) 아래에 배치될 수 있다. 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 (22)는 또한 충분한 증기-액체 이탈 (disengagement) 지대 또는 탈-혼입 (de-entrainment) 장치를 포함하여 시스템 및 관련된 배관 위로 액체 유황의 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 안으로의 혼입을 방지한다.
도 1에 예시된 것과 같은 일부 구체예에서, 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 (22)는 또한 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크의 하부 부분으로의 가스의 도입을 위해 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크의 바닥과 근접한 곳에 유입구 (52)를 포함할 수 있다. 유입구 (52)를 통해 공급된 가스는 액체 유황과의 역류 접촉을 제공할 수 있고, 나아가 탈기 방법을 증대시킨다. 유입구 (52) 아래의 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 (22)의 하부 부분은 액체 유황이 흐름 라인 (40)을 통해 회수되기 전에 임의의 용존 가스가 축적된 유황으로부터 빠져나가는 것을 허용하기에 충분한 체류 시간을 제공할 수 있다. 회수 후에, 액체 유황은 흐름 라인 (54)을 통해 하류 프로세싱 (저장, 로딩 등)으로 공급될 수 있고 및/또는 추가의 프로세싱을 위해 흐름 라인 (56)을 통해 유황 피트 (12)로 재순환될 수 있다.
다르게는 또는 추가로, 가스는 펌프 (20)의 하류의 흐름 라인 (24)에, 예컨대 흐름 라인 (30)을 통해 도입될 수 있다. 나아가, 일부 구체예에서, 액체 유황이 가스와 혼합되기 전 또는 후에 액체 탈기 촉매가 탈기되지 않은 액체 유황과 조합될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 예시된 것과 같이, 액체 탈기 촉매 (58)는 액체 유황 이송 펌프 (20)에서 가스 (26)와 혼합되기 전에 액체 유황 (23)과의 혼합을 위해 유황 피트 (12)에 공급될 수 있다.
도 1에 예시된 것과 같이, 가스는 침지된 액체 유황 펌프의 흡인부에 도입되고, 펌프는 다음에 가스를 액체 유황을 친밀하게 혼합하고 그 혼합물을 하류로 수송한다. 그런 혼합은 예컨대 도 2 내지 6에서 예시된 것과 같은 다른 탈기 방법을 유익하게 하기 위해 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본원의 구체예들에 따르는 액체 유황 탈기 시스템의 간소화된 방법 흐름도가 예시된다. 유황 회수 장치 (도시되지 않음)로부터의 유황 생성물 (210)은 적어도 부분적으로 그레이드 (211) 아래에 있을 수 있는 유황 피트 (212)에 공급될 수 있다. 도 1의 구체예와 유사하게, 스위프 가스 (214)가 또한 유황 피트 (212)의 증기 공간에 도입될 수 있다. 스위프 가스 및 다른 증기들은 유황 피트 (212)의 증기 공간 (217)으로부터 흐름 라인 (216)을 통해 철회될 수 있다. 일부 구체예에서, 증기들은 스팀 이덕터 (218)를 통해 철회될 수 있는데, 그곳에서는 흐름 라인 (219)을 통해 제공된 스팀이 유황 피트로부터 이덕터 출구 라인 (221) 안으로 증기를 빨아들일 수 있다. 철회된 증기는 다음에 흐름 라인 (221)을 통해 소각로, 반응로 또는 클라우스 반응기 (도시되지 않음)로 공급될 수 있다.
이 구체예에서, 유황 피트 (212)는 댐 (weir, 227)에 의해 분리된 두 액체 지대 (223 및 225)를 포함할 수 있다. 제1 유황 펌프 (220)는 액체 지대 (223)로부터의 액체 유황을 반응기/분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 (222)로 흐름 라인 (224)을 통해 이송시키기 위해 사용될 수 있다. 가스는 흐름 라인 (226)을 통해 유황 펌프 (220)의 흡인부 (228)에 도입될 수 있다. 펌프는 액체 유황 유입물과 가스의 친밀한 혼합, 그 결과의 혼합물의 반응기/분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 (222)로의 통과를 제공한다.
필요에 따라, 액체 유황-가스 혼합물 (224)은 교환기 (232)에서의 간접 열교환을 통해 가열 또는 냉각될 수 있다. 예를 들어, 액체 유황-가스 혼합물은 보일러 공급수 (234)와의 간접 열교환을 통해 냉각될 수 있고, 가열된 보일러 공급수 (236)는 유황 회수 장치 (도시되지 않음)로 공급될 수 있다.
반응기/분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 (222)에서, 액체 유황은 공기 또는 가스, 황화 수소, 및 형성된 임의의 물 및/또는 이산화 황으로부터 분리될 수 있다. 탈기된 액체 유황 또는 부분적으로 탈기된 액체 유황은 반응기 (222)의 상부 부분으로부터 흐름 라인 (240)을 통해 회수될 수 있고, 분리된 증기는 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 (222)의 꼭대기로부터 흐름 라인 (244)을 통해 회수될 수 있다. 분리된 증기는, 예를 들면 유황 회수 장치 버너, 열 산화기 또는 소각로 (도시되지 않음)로 공급될 수 있다.
도 2에 예시된 것과 같이 분리기, 반응기 (222)는 촉매적일 수 있는, 예컨대 클라우스 촉매인 내부 구조물의 베드 (248)를 포함한다. 베드 (248)는 액체 유황-가스 혼합물의 공급점 (250) 위에 배치될 수 있다. 반응기 (222)는 또한 충분한 증기-액체 이탈 지대 또는 탈-혼입 장치 (251)를 포함하여 시스템 및 관련된 배관 위로 액체 유황의 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 안으로의 혼입을 방지한다. 반응기 (222)는 또한 반응기의 하부 부분으로 가스를 도입하기 위한 반응기 (222) 바닥과 근접한 유입구 (252)를 포함할 수 있다. 유입구 (252)를 통해 공급된 가스는 액체 유황과의 병류 접촉을 제공할 수 있고, 나아가 탈기 및 반응 방법을 증대시킨다.
반응기 (222)로부터 흐름 라인 (240)을 통해 회수된 액체 유황은 유황 피트 (212), 예컨대 유황 피트 (212)의 액체 지대 (225)로 복귀될 수 있다. 제2 유황 펌프 (260)가 지대 (225)로부터의 탈기된 또는 부분적으로 탈기된 액체 유황을 흐름 라인 (254)을 통해 하류 프로세싱 (추가의 가스 분리, 저장 로딩 등)을 위해 이송하기 위해 사용될 수 있다.
일부 구체예에서, 추가의 가스가 지대 (225)로부터 회수된 액체 유황에 도입될 수 있다. 예를 들어, 가스는 흐름 라인 (262)을 통해 유황 펌프 (260)의 흡인부 (264)에 도입될 수 있다. 펌프 (260)는 다음에 액체 유황 유입물과 가스의 친밀한 혼합, 그 결과의 혼합물의 하류로의 통과를 제공한다.
도 2에 예시되지는 않았지만, 일부 구체예에서 액체 유황이 펌프 (220, 260)를 사용하여 가스와 혼합되기 전 또는 후에 액체 탈기 촉매가 지대 (223, 225)의 탈기되지 않은 또는 부분적으로 탈기된 액체 유황과 조합될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본원의 다른 구체예들에 따르는 액체 유황의 탈기 시스템의 간소화된 방법 흐름도가 예시된다. 유황 회수 장치 (도시되지 않음)로부터의 유황 생성물 (310)이 적어도 부분적으로 그레이드 (311) 아래에 있을 수 있는 유황 피트 (312)에 공급될 수 있다. 도 1의 구체예와 유사하게, 스위프 가스 (314)가 또한 유황 피트 (312)의 증기 공간에 도입될 수 있다. 스위프 가스 및 다른 증기들은 유황 피트 (312)의 증기 공간 (317)으로부터 흐름 라인 (316)을 통해 철회될 수 있다. 일부 구체예에서, 증기들은 스팀 이덕터 (318)를 통해 철회될 수 있는데, 그곳에서는 흐름 라인 (319)을 통해 제공된 스팀이 유황 피트로부터 이덕터 출구 라인 (321) 안으로 증기를 빨아들일 수 있다. 철회된 증기는 다음에 흐름 라인 (321)을 통해 소각로, 반응로 또는 클라우스 반응기 (도시되지 않음)로 공급될 수 있다.
이 구체예에서, 유황 피트 (312)는 댐 (327)에 의해 분리된 두 액체 지대 (323 및 325)를 포함할 수 있다. 탈기 공기 (330)는 지대 (323)의 액체 유황 안으로 예를 들면 스파저 또는 조합된 교반/분배 장치를 포함할 수 있는 하나 이상의 분배기 (332)를 통해 도입될 수 있다. 액체 유황은 지대 (323) 내에 축적되고, 수집 지대 (325) 안으로 넘쳐흐른다. 수집 지대 (325)에서, 유황 펌프 (320)가 액체 지대 (325)로부터의 탈기된 또는 부분적으로 탈기된 액체 유황을 흐름 라인 (354)을 통해 하류의 프로세싱 (추가의 가스 분리, 저장, 로딩 등)을 위해 이송하기 위해 사용될 수 있다.
황화 수소 및 다황화 수소의 변환 및 액체 유황의 탈기를 증대시키기 위하여, 유황 회수 장치 (도시되지 않음)로부터의 액체 유황 생성물 (306)을 흐름 라인 (310)을 통해 유황 피트 (312)로 전달하기 위해 사용된 펌프 (305)의 흡인부 (304)에 가스 (302)가 도입될 수 있다. 증대용 가스는 또한 유황 펌프 (320)의 흡인부 (328)에 흐름 라인 (326)을 통해 도입될 수 있다. 펌프 (305, 320)는 각각의 액체 유황 유입물과 가스의 친밀한 혼합, 그 결과의 혼합물의 하류로의 통과를 제공할 수 있다.
일부 구체예에서, 액체 탈기 촉매가 또한 탈기를 증대시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 예시된 것과 같이, 액체 탈기 촉매는 지대 (323)의 액체 유황과의 혼합을 위해 촉매 탱크 (358)로부터 유황 피트 (312)로 공급될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본원의 다른 구체예들에 따르는 액체 유황의 탈기 시스템의 간소화된 방법 흐름도가 예시된다. 유황 회수 장치 (도시되지 않음)로부터의 유황 생성물 (410)이 적어도 부분적으로 그레이드 (411) 아래에 있을 수 있는 유황 피트 (412)에 공급될 수 있다. 도 1의 구체예와 유사하게, 스위프 가스 (414)가 또한 유황 피트 (412)의 증기 공간에 도입될 수 있다. 스위프 가스 및 다른 증기들은 유황 피트 (412)의 증기 공간 (417)으로부터 흐름 라인 (416)을 통해 철회될 수 있다. 일부 구체예에서, 증기들은 스팀 이덕터 (418)를 통해 철회될 수 있는데, 그곳에서는 흐름 라인 (419)을 통해 제공된 스팀이 유황 피트로부터 이덕터 출구 라인 (421) 안으로 증기를 빨아들일 수 있다. 철회된 증기는 다음에 흐름 라인 (421)을 통해 소각로, 반응로 또는 클라우스 반응기 (도시되지 않음)로 공급될 수 있다.
이 구체예에서, 유황 피트 (412)는 예를 들면 배플 (427)에 의해 분리될 수 있는 둘 이상의 혼합 및 탈기 지대를 포함할 수 있다. 예시된 것과 같이, 유황 피트 (412)는 두 개의 혼합 지대 (422, 423) 및 두 개의 탈기 지대 (424, 425)를 포함하여 네 개의 지대를 포함할 수 있다. 액체 소통은 배플 (427) 하에 지대들 사이에서 제공될 수 있다.
액체 유황 (410)은 혼합 지대 (422) 안으로 도입될 수 있다. 지대 (424)로부터의 액체 유황은 제1 침지된 액체 유황 펌프 (420) 안으로 빨려들어갈 수 있고 흐름 라인 (429)을 통해 제1 분무 노즐 (430)로 펌핑될 수 있다. 분무 노즐 (430)은 예를 들면, 지대 (422, 424)의 액체 유황을 스위프 가스와 혼합하기 위해 사용될 수 있고, 또한 분무 방울들이 추가의 탈기 표면적을 제공하기 때문에, 추가로 액체 유황을 탈기하기 위해 사용될 수 있다. 지대 (425)로부터의 액체 유황은 제2 침지된 액체 유황 펌프 (440) 안으로 빨려들어갈 수 있고, 흐름 라인 (439)을 통해 제2 분무 노즐 (442)로 펌핑될 수 있다. 분무 노즐 (442)은 예를 들면, 지대 (423, 425)의 액체 유황을 스위프 가스와 혼합하기 위해 사용될 수 있고, 또한 분무 방울들이 추가의 탈기 표면적을 제공하기 때문에, 추가로 액체 유황을 탈기하기 위해 사용될 수 있다. 전체적으로, 후방 혼합 및 분무 시스템은 액체 유황의 효과적인 탈기를 제공할 수 있다. 유황 펌프 (440)를 통해 순환하는 액체 유황의 일부분은 흐름 라인 (454)을 통해 하류 프로세싱 (추가의 가스 분리, 저장, 로딩 등)으로 철회될 수 있다.
황화 수소 및 다황화 수소의 변환 및 액체 유황의 탈기를 증대시키기 위하여, 가스 (435)가 펌프 (420)의 흡인부 (434)에 도입될 수 있다. 추가로 또는 다르게는 가스가 흐름 라인 (436)을 통해 유황 펌프 (440)의 흡인부 (438)에 도입될 수 있다. 펌프 (420, 440)는 각각의 액체 유황 유입물과 가스의 친밀한 혼합, 변환 및 탈기의 증대를 제공할 수 있다.
일부 구체예에서, 액체 탈기 촉매가 또한 탈기를 증대시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 예시된 것과 같이, 액체 탈기 촉매는 지대 (422)의 액체 유황과의 혼합을 위해 흐름 라인 (452)을 통해 유황 피트 (312)로 도입될 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 본원의 다른 구체예들에 따르는 액체 유황의 탈기 시스템의 간소화된 방법 흐름도가 예시된다. 유황 회수 장치 (도시되지 않음)로부터의 유황 생성물 (510)이 적어도 부분적으로 그레이드 (511) 아래에 있을 수 있는 유황 피트 (512)에 공급될 수 있다. 도 1의 구체예와 유사하게, 스위프 가스 (514)가 또한 유황 피트 (512)의 증기 공간에 도입될 수 있다. 스위프 가스 및 다른 증기들은 유황 피트 (512)의 증기 공간 (517)으로부터 흐름 라인 (516)을 통해 철회될 수 있다. 일부 구체예에서, 증기들은 스팀 이덕터 (518)를 통해 철회될 수 있는데, 그곳에서는 흐름 라인 (519)을 통해 제공된 스팀이 유황 피트로부터 이덕터 출구 라인 (521) 안으로 증기를 빨아들일 수 있다. 철회된 증기는 다음에 흐름 라인 (521)을 통해 소각로, 반응로 또는 클라우스 반응기 (도시되지 않음)로 공급될 수 있다.
이 구체예에서, 유황 피트 (512)는 댐 (527, 528)에 의해 분리된 셋 이상의 액체 지대 (523, 524 및 525)를 포함할 수 있다. 탈기 공기 (530)는 지대 (523, 524)의 액체 유황 안으로 하나 이상의 분배기 (531, 532)를 통해 도입될 수 있다. 액체 유황은 지대 (523) 내에 축적되고, 지대 (524) 안으로 넘쳐흐른다. 액체 유황은 추가의 탈기를 진행하고, 지대 (524) 내에 축적되며, 수집 지대 (525) 안으로 넘쳐흐른다. 수집 지대 (525)에서, 유황 펌프 (540)가 액체 지대 (525)로부터의 탈기된 또는 부분적으로 탈기된 액체 유황을 흐름 라인 (554)을 통해 하류의 프로세싱 (추가의 가스 분리, 저장, 로딩 등)을 위해 이송하기 위해 사용될 수 있다.
황화 수소 및 다황화 수소의 변환 및 액체 유황의 탈기를 증대시키기 위하여, 유황 회수 장치 (도시되지 않음)로부터의 액체 유황 생성물 (506)을 흐름 라인 (510)을 통해 유황 피트 (512)로 전달하기 위해 사용된 펌프 (505)의 흡인부 (504)에 가스 (502)가 도입될 수 있다. 증대용 가스는 또한 유황 펌프 (540)의 흡인부 (548)에 흐름 라인 (546)을 통해 도입될 수 있다. 펌프 (505, 540)는 각각의 액체 유황 유입물과 가스의 친밀한 혼합, 그 결과의 혼합물의 하류로의 통과를 제공할 수 있다.
상기 도면에서 유황 피트를 포함하는 것으로 기술되었지만, 본원에서 기술된 탈기 작동은 유황 이송 파이프 및 유황 저장 탱크 또는 용기와 결합하여 수행될 수 있고, 본질적으로 유황 피트를 포함하는 시스템에 한정되지 않는다.
예를 들어, 도 6을 참조하면, 본원의 다른 구체예들에 따르는 액체 유황의 탈기 시스템의 간소화된 방법 흐름도가 예시되며, 도면에서 탈기는 둘 이상의 탈기 용기에서 일어난다. 예시된 것과 같이, 네 개의 탈기 용기가 사용될 수 있다. 유황 회수 장치 (도시되지 않음)로부터의 유황 생성물 (610)이 댐 (618)에 의해 분리된 혼합 지대 (614) 및 수집 지대 (616)를 포함할 수 있는 제1 탈기 용기 (612)에 공급될 수 있다. 액체 유황은 교반기 (617)를 사용하여 혼합 지대 (616) 내에서 교반될 수 있고, 부분적으로 탈기된 액체 유황은 댐 (618) 위를 지나 수집 지대 (616) 안으로 흐를 수 있다.
부분적으로 탈기된 액체 유황은 다음에 수집 지대 (616)로부터 철회되어 제2 탈기 용기 (620)로 이송될 수 있다. 액체 유황의 이송은 중력 또는 압력을 통해 일어날 수 있고, 일부 구체예에서는 탈기 용기 (612)로부터 탈기 용기 (620)로 펌프 (621)를 통해 펌핑될 수 있다. 탈기 용기 (612)와 유사하게, 탈기 용기 (620)는 댐 (626)에 의해 분리된 혼합 지대 (622) 및 수집 지대 (624)를 포함할 수 있다. 액체 유황은 교반기 (627)를 사용하여 혼합 지대 (622) 내에서 교반될 수 있고, 부분적으로 탈기된 액체 유황은 댐 (626) 위를 지나 수집 지대 (624) 안으로 흐를 수 있다.
유사한 탈기가 탈기 용기들의 트레인의 나머지를 따라 일어난다. 부분적으로 탈기된 액체 유황은 수집 지대 (624)로부터 철회되어 제3 탈기 용기 (630)로 이송될 수 있다. 액체 유황의 이송은 중력 또는 압력을 통해 일어날 수 있고, 일부 구체예에서는 탈기 용기 (620)로부터 탈기 용기 (630)로 펌프 (631)를 통해 펌핑될 수 있다. 탈기 용기 (612)와 유사하게, 탈기 용기 (630)는 댐 (638)에 의해 분리된 혼합 지대 (634) 및 수집 지대 (636)를 포함할 수 있다. 액체 유황은 교반기 (637)를 사용하여 혼합 지대 (634) 내에서 교반될 수 있고, 부분적으로 탈기된 액체 유황은 댐 (638) 위를 지나 수집 지대 (636) 안으로 흐를 수 있다.
부분적으로 탈기된 액체 유황은 다음에 수집 지대 (636)로부터 철회되어 제4 탈기 용기 (640)로 이송될 수 있다. 액체 유황의 이송은 중력 또는 압력을 통해 일어날 수 있고, 일부 구체예에서는 탈기 용기 (630)로부터 탈기 용기 (640)로 펌프 (641)를 통해 펌핑될 수 있다. 탈기 용기 (612)와 유사하게, 탈기 용기 (640)는 댐 (646)에 의해 분리된 혼합 지대 (642) 및 수집 지대 (644)를 포함할 수 있다. 액체 유황은 교반기 (647)를 사용하여 혼합 지대 (642) 내에서 교반될 수 있고, 부분적으로 또는 완전히 탈기된 액체 유황은 댐 (646) 위를 지나 수집 지대 (644) 안으로 흐를 수 있다. 부분적으로 또는 완전히 탈기된 액체 유황은 다음에 흐름 라인 (650)을 통해 하류의 프로세싱 (추가의 가스 분리, 저장, 로딩 등)으로 이송될 수 있다.
탈기가 진행됨에 따라, 증기들은 각 탈기 용기 (612, 620, 630, 640)의 헤드 공간 (652)에 축적될 수 있다. 스위프 가스 (654)가 각 탈기 용기의 증기 공간 (652)에 각각 도입될 수 있다. 스위프 가스 및 다른 증기들은 각각의 증기 공간 (652)으로부터 철회될 수 있는데, 그것은 다른 구체예들과 유사하게, 스팀 이덕터 (656) 및 스팀 공급물 (658)을 사용하여 수행될 수 있으며, 유출물 (660)은 다음에 흐름 라인을 통해 소각로, 반응로 또는 클라우스 반응기 (도시되지 않음)로 공급될 수 있다.
액체 탈기 촉매가 또한 탈기를 증대시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 예시된 것과 같이, 액체 탈기 촉매는 각각의 혼합 지대에서 액체 유황과의 혼합을 위해 촉매 탱크 (662)로부터 하나 이상의 탈기 용기 (612, 620, 630, 640)의 혼합 지대 (614, 622, 634, 642)로 흐름 라인 (663, 665, 667, 669)을 통해 공급될 수 있다.
황화 수소 및 다황화 수소의 변환 및 액체 유황의 탈기를 증대시키기 위하여, 유황 회수 장치 (도시되지 않음)로부터의 액체 유황 생성물 (676)을 흐름 라인 (610)을 통해 탈기 용기 (612)로 전달하기 위해 사용된 펌프 (674)의 흡인부 (672)에 가스 (670)가 도입될 수 있다. 증대용 가스는 또한 각각 액체 유황 이송 펌프 (621, 631, 641)의 흡인부에 하나 이상의 흐름 라인 (680, 682, 684)을 통해 도입될 수 있다. 펌프는 각각의 액체 유황 유입물과 가스의 친밀한 혼합, 그 결과의 혼합물의 하류로의 통과를 제공할 수 있고 변환의 원하는 증대를 제공한다.
상기에서 기술된 것과 같이, 본원에 개시된 방법 및 시스템은 가스 및 액체 유황의 철저한 혼합을 제공하고, 황화 수소 및 다황화 수소의 변환을 위한 고효율 방법 및 액체 유황의 탈기를 초래한다. 제한된 수의 시스템과 관련하에 기술되었지만, 유황 이송 펌프를 포함하는 다른 탈기 시스템이 마찬가지로 변형될 수 있다. 탈기 시스템을 상기에서 기술된 방식으로 작동시킴으로써, 다음의 유익 중 하나 이상이 이루어질 수 있다.
본원에 기술된 탈기 작동은 유황 이송 파이프 및 유황 피트의 외부에 있는 수직 용기 및/또는 저장 탱크에서 실시될 수 있다. 특수한 내부 구조물을 가진 큰 피트가 필요한 것은 아니다.
본원의 구체예들을 따라 가스를 펌프 흡인부에 도입시키는 것은 H2S/H2Sx 오염물과 가스 스트림의 동적인 혼합을 제공하고 그로써 방법 유황 탈기 동역학을 개선시킨다. 예를 들어, 280 내지 285℉의 온도 범위 및 30 내지 35 psig의 압력 범위에서의 작동은 수증기의 응축을 제거하고 그로써 다른 상업적 탈기 장치들과 관련된 부식 문제를 감소시킨다.
유황 탈기 방법은 본원에 기술된 방법 흐름 계획도의 장점을 취하기 위해 개보수될 수 있어서, 탈기 성능을 개선하고 부식 문제를 해결한다. 본원에 개시된 탈기 시스템은 또한 자체적으로 모듈 구조에 꽤 적합하다. 나아가, 탈기 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크가 설치될 수 있는 한편 유황 회수 장치 (SRU)는 작동중이고, 전형적으로 단지 최소한의 정지 시간만이 타이-인 (tie-in)에 필요하다.
본원의 구체예들에 사용된 유황 피트 또는 수집 용기는 작을 수 있다 (4시간 작업 부피 또는 그 미만). 이것은 SRU 플롯 요구 및 전체 비용을 감소시킨다. 증가된 산화 반응 속도는 대부분의 다른 방법에 대해 4 내지 24시간에 비교하여 탈기 체류 시간이 수분 정도가 되는 것을 허용할 수 있다. 본원의 구체예들에 따라 유황 이송 펌프에서 친밀한 방법 가스 혼합과 조합된 탈기되지 않은 액체 유황 안으로의 유체 촉매의 주입은 매우 신속한 유황 탈기를 초래할 수 있다. 훨씬 더 짧은 체류 시간은 탈기 접촉기/분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크가 작게 되어 더 적은 접촉기 비용 및 작은 플롯 요건을 초래하는 것을 허용한다.
펌프 흡인부 및 조합된 가스/유황 스트림에 도입될 수 있는 저압 가스는 가압된다. 이것은 탈기 장비가 유황 축소 (rundown)/공급물 피트 및 탈기된 유황 저장/로딩 설비로부터 타당한 거리로 임의의 편리한 위치에 배치되는 것을 허용한다.
본원에 개시된 구체예들과 관련된 방법 배관은 중력 유황 흐름 및 저압 공기를 사용하는 대신, 유황이 펌핑되고 가압된 가스가 공급 스트림으로서 사용되기 때문에 더 작을 수 있고 더 저렴할 수 있다. 연속식 작동의 경우, 유황 공급물 펌프 용량은 유황 공급물 속도가 생성 속도와 같기 때문에 정상적인 이송 펌프보다 낮을 수 있다. 생성 속도는 정상적으로 트럭/레일 로딩 속도 또는 저장을 위한 이송 속도보다 유의미하게 낮다. 이것은 또한 유황 공급 배관이 더 작아지는 것을 허용한다.
본원의 구체예들에 따르는 방법 및 시스템들은 피트-기반 시스템보다 설치하는 것이 더 저렴할 수 있고, 탈기를 제공하는 펌프를 사용하면, 외부 장비가 다른 상업용 장치들보다 작아질 것이다. 본원에 개시된 시스템의 유지 요건들 또한, 필요한 유일한 회전 장비 품목이, 둘 다 매우 믿을 수 있는 유황 펌프 및 방법 가스 압축기 (필요한 경우)이기 때문에, 비교적 낮을 수 있다. 필요하거나 필요한 때에, 유지는 피트 탈기 시스템의 피트-내 (in-pit) 부품들보다 용이하게 하는 것이 더 쉽다.
작동자 주의는 본원의 구체예들의 방법 작동이 매우 안정적이고 방법 제어가 간단하기 때문에 최소일 수 있다. 작동 비용 또한 낮다. 단지 다용도 용법만이 유황 공급물 펌프 및 가스 압축, 열 추적을 위한 저압 스팀 및 계기용 공기에 대한 동력이다. 탈기된 유황 생성물은 그 생성물을 추가의 펌핑 없이 저장, 로딩 또는 형성하기 위해 이송하기에 충분한 압력에서 이용될 수 있다.
유황 피트는 전형적으로 가장 낮은 실제 액체 유황 수준에서 작동된다. 이것은 탈기되지 않은 유황에 대한 피트에서의 최소 체류 시간을 초래하는데, 그것은 탈기 장치의 상류에서 H2S 방출을 최소화시킨다. 유황 복합체로부터 총 유황 방출은 피트에서 방출된 H2S가 보통 소각로로 향하거나 대기로 직접 방출되는 시스템들과 비교하여, 본원의 구체예들을 따르는 유황 탈기에 의해 감소될 수 있다.
본원에 개시된 탈기 시스템들로부터의 방법 유출물은, 유출물 증기의 양이 다른 방법들의 그것보다 더 적은 크기 정도이기 때문에, 훨씬 더 적은 유황 증기를 함유할 수 있다. 예를 들어, 예상된 공기 요건은 액체 유황의 파운드 (lb)당 공기의 약 0.0005 내지 0.01 lb의 범위에 있을 것이다. 탈기 방법 유출물에서 동등하게 중요한, 유황 증기의 농도는, 농도가 총 시스템 압력 위의 유황 증기 압력의 분율 (즉 증기 중의 유황의 부분압력)에 의해 결정되기 때문에, 대기 방법의 그것보다 훨씬 더 낮을 수 있다.
본원에 개시된 구체예들은 탈기 시스템의 상대적으로 낮은 가스 속도로 인해 더 낮은 액체 유황 이탈 수준을 제공한다. 상승된 작동 압력은 약간 진공하에서 작동하는 다른 방법들과 비교하여 증기 흐름의 실제 부피를 한층 더 감소시킨다.
본원에 개시된 구체예들은 H2S의 액체 유황으로의 더 높은 변환율을 초래할 수 있다. 방법은 액체 유황으로부터 H2S를 스트리핑하기 위해 저압에서 작동하는 탈기 시스템들과 반대로, 대부분의 H2S와 반응하여 유황을 생성한다.
본원에 개시된 구체예들은 압력 하에 작동하여, 오버헤드 가스 스트림이 주요 SRU 버너, 테일 가스 장치 버너 또는 SUPERCLAUS와 같은 선택적 산화 스테이지의 상류로 향해 가는 것을 허용한다. 이들 위치 중 어느 것으로 향해 가는 것은 탈기 장치로부터의 제로 유황 방출을 초래할 수 있다. 오버헤드 스트림은 또한 열 산화기를 향해 갈 수 있다.
나아가, 본원에 개시된 구체예들을 사용하여 생성된 탈기된 유황은 상기 노천 저장 탱크에 증기 회수 없이 저장될 수 있어서 탱크 증기 공간의 자연적으로 유도된 스위프 가스를 허용한다.
본 개시는 제한된 수의 구체예들을 포함하는 한편으로, 본 개시의 유익을 가지는, 기술분야의 숙련자들은 본 개시의 범주로부터 벗어나지 않는 다른 구체예들이 고안될 수 있음을 인지할 것이다. 따라서, 범주는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (21)

  1. 액체 유황의 탈기 방법으로서,
    가스를 유황, 황화 수소 및 다황화 수소를 포함하는 액체 유황 혼합물과 혼합하여 유황-가스 혼합물을 형성하는 단계;
    상기 유황-가스 혼합물을 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로 수송하는 단계;
    상기 유황-가스 혼합물을 물 응결점 아래의 압력에서 분리하여 탈기된 유황 생성물 및 황화 수소를 포함하는 증기 스트림을 회수하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 가스는 공기, 질소, 산소, 산소 풍부화 공기, SO2, CO2, 클라우스 반응기 테일 가스, SRU 테일 가스 및 테일 가스 처리 장치 재순환 가스 또는 테일 가스, 또는 그것들의 혼합물을 포함하는 것인 방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 가스는 25℉에서 측정된 10% 미만의 상대 습도를 가지는 공기인 것인 방법.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 탈기 촉매를 상기 액체 유황 혼합물과 혼합시키는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 액체 탈기 촉매는 사이클로헥실아민, 모르폴린 또는 우레아 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리 단계는 약 250℉ 내지 약 300℉의 범위의 온도 및 40 psig 미만의 압력에서 수행되는 것인 방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 분리 단계는 약 260℉ 내지 약 290℉의 범위의 온도 및 약 20 psig 내지 약 35 psig의 범위의 압력에서 수행되는 것인 방법.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서, 가스를 액체 유황 혼합물과 혼합하는 상기 단계가
    액체 유황 혼합물을 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로 수송하기 위해 사용된 유황 이송 펌프의 흡인부에 가스를 도입하는 단계;
    액체 유황 혼합물을 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로 수송하는 중에 가스를 이송 라인에 도입시키는 단계; 또는
    그것들의 조합을 포함하는 것인 방법.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서, 수송 단계 및 분리 단계 중에 액체 유황 혼합물의 평균 체류 시간이 약 0.5분 내지 약 30분의 범위인 것인 방법.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리 단계가
    유황-공기 혼합물을 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크의 상부 부분에 공급하는 단계; 및
    공기를 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크의 하부 부분에 공급하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  11. 액체 유황의 탈기 방법으로서,
    유황 피트 또는 용기로부터, 유황, 황화 수소 및 다황화 수소를 포함하는 액체 유황 혼합물을 유황 이송 펌프를 통해 수송하는 단계;
    가스를 유황 이송 펌프의 흡인부에 도입하고, 유황 이송 펌프는 가스와 액체 유황 혼합물을 혼합하여 유황-가스 혼합물을 형성하는 단계;
    상기 유황-가스 혼합물을 분리하여 탈기된 유황 생성물 및 황화 수소를 포함하는 증기 스트림을 회수하는 단계
    를 포함하는 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    유황 피트 또는 용기로부터 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로 액체 유황 혼합물을 수송하는 단계;
    분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크에서 상기 유황-가스 혼합물을 분리하여 탈기된 유황 생성물 및 황화 수소를 포함하는 증기 스트림을 회수하는 단계
    를 더 포함하고;
    가스는 공기, 질소, 산소, 산소 풍부화 공기, SO2, CO2, 클라우스 반응기 테일 가스, SRU 테일 가스 및 테일 가스 처리 장치 재순환 가스 또는 테일 가스, 또는 그것들의 혼합물을 포함하는 것인 방법.
  13. 제12 항에 있어서, 추가의 가스를 유황 이송 펌프와 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 중간의 상기 유황-가스 혼합물에 도입하는 단계를 더 포함하고, 상기 도입된 추가의 가스는 유황 이송 펌프의 흡인부에 도입된 것과 동일하거나 상이한 것인 방법.
  14. 제12 항 또는 제13 항에 있어서, 추가의 가스를 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크의 하부 부분에 공급하는 단계 및 추가의 가스를 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크에 공급된 유황-공기 혼합물과 역류로 접촉시키는 단계를 더 포함하며, 상기 도입된 추가의 가스는 유황 이송 펌프의 흡인부에 도입된 것과 동일하거나 상이한 것인 방법.
  15. 제11 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 탈기 촉매를 유황 피트에 공급하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  16. 제12 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서, 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로부터의 탈기된 유황 생성물을 추가의 펌핑 없이 하류의 용기로 이송하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  17. 액체 유황을 탈기하기 위한 시스템으로서,
    유황, 황화 수소 및 다황화 수소를 포함하는 액체 유황 혼합물을 함유하는 유황 피트 또는 용기;
    분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크;
    액체 유황 혼합물을 유황 피트로부터 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로 이송하기 위한 유황 이송 펌프;
    유황 피트 또는 용기로부터 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크로의 이송 중에 액체 유황에 가압된 가스를 도입하기 위한 공급 라인, 상기 가압된 가스는 공기, 질소, 산소, 산소 풍부화 공기, SO2, CO2, 클라우스 반응기 테일 가스, SRU 테일 가스 및 테일 가스 처리 장치 재순환 가스 또는 테일 가스, 또는 그것들의 혼합물을 포함하며;
    황화 수소를 포함하는 증기 생성물을 수용하기 위한 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 증기 출구; 및
    탈기된 액체 유황 생성물을 수용하기 위한 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 액체 출구
    를 포함하는 시스템.
  18. 제17 항에 있어서, 상기 공급 라인은 유황 이송 펌프의 흡인부에 가압된 가스를 도입하기 위한 형태인 것인 시스템.
  19. 제17 항 또는 제18 항에 있어서, 추가의 가스를 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크의 하부 부분에 공급하기 위한 공급 라인을 더 포함하는 것인 시스템.
  20. 제17 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 있어서, 유황 이송 펌프와 분리기, 저장 용기 또는 저장 탱크 중간의 액체 유황 혼합물의 온도를 증가 또는 감소시키기 위한 교환기를 더 포함하는 것인 시스템.
  21. 제17 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 탈기 촉매를 유황 피트 또는 용기에 도입하기 위한 공급 라인을 더 포함하는 것인 시스템.
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