[发明专利]接触器设备及使用方法

说明书

本发明的实施方式涉及一种用于对液体硫脱气的接触器设备，以从过程蒸气中分离液体硫。如此，液体硫被至少部分地脱气以减少在储存和运输期间危险气体的放气，而不需要额外的装备在储存期间或储存之后对液体硫脱气。接触器设备可以接收液体硫和脱气气体，液体硫和脱气气体穿过催化剂区域，催化剂区域与脱气气体一起对液体硫脱气。接触器设备被构造为使得催化剂区域内的催化剂被限制在内部并被防止流出，同时仍然允许液体硫和脱气气体的流动。

基于《美国法典》第35条第119节的交叉引证和优先权

本申请要求于2018年7月31日提交的题为“接触器设备及使用方法”的第62/712,705号美国临时专利申请和于2019年7月29日提交的题为“接触器设备及使用方法”的第16/525,042号美国非临时申请的优先权，二者均被转让给本申请的受让人，并且通过引证特别地合并于此。

技术领域

本申请总体上涉及用于对液体硫脱气的硫回收系统和硫回收系统内的装置的领域，更具体地，涉及一种这样的装置，其用于捕获液体硫、从过程蒸气中分离液体硫以及在储存液体硫之前从液体硫中机械和化学地去除结合的硫化氢(“H₂S”)。

背景技术

硫回收系统应用于各种各样的工业应用中，以用于回收硫。最初，元素硫从气态化合物中回收，该气态化合物通常是从精炼原油和其他工业工艺中产生的副产品。从气态化合物中回收元素硫的工艺是多步工艺，其中，气态化合物被处理，以去除通常呈硫化氢形式的硫。为了将气态硫化氢转化为液体硫，利用一系列硫冷凝器以将过程蒸气降低到硫的露点以下。在冷凝器之后，硫回收单元通常利用硫捕集器将液体硫与剩余的过程蒸气分离。

克劳斯工艺是一种用于从气态硫化氢中回收元素硫的气体脱气工艺。其最早于1880年代开发，现已成为精炼厂、化工厂和天然气加工厂的行业标准。由于石油和天然气中硫化合物的含量趋于不断增加，而燃料法规趋于要求燃料中容许的硫降低，克劳斯工艺变得越来越重要。

作为较大的工业工厂中的多步工艺的克劳斯装置被布置为从气态硫化氢中回收硫。通常，元素硫通过热步骤和若干催化步骤产生。元素硫在一个或多个冷凝器中作为液体从克劳斯装置中分离，然而，某些过程蒸气可能会残留或从液体硫中自然排出。

来自工艺的这些过程蒸气仍可以包含硫成分，诸如硫化氢、羰基硫、二硫化碳等。因此，过程蒸气可以在焚化单元中燃烧或在硫回收系统中进一步脱气。过程蒸气通过硫密封装置(例如，另外描述为硫捕集器、硫密封件或硫密封、装置、系统或设备)与液体硫分离。

虽然已经证明当前的硫冷凝器对于冷凝硫是令人满意的，但是仍需要改善冷凝的硫的质量。问题在于，冷凝的硫包括溶解的H₂S。已经发现，在硫冷凝器过程中产生的液体硫的本质是反应物硫化氢(H₂S)作为简单的溶解的H₂S并入到液体硫，并且也与呈有时被称为硫烷或聚硫烷形式的硫化学地结合。硫烷为H₂Sx(其中，x1)。H₂Sx在高温下(例如，318华氏度及以上)形成，也与硫化学地结合，并且无法机械去除。H₂Sx将通过缓慢的平衡反应及时转化回H₂S和元素硫。由于H₂Sx的半衰期为500分钟，因此反应很慢。因此，在延长的时间内，H₂S最终将与液体硫分离，并作为有毒和可燃气体积聚在液体硫所位于的储存或运输容器的顶部的蒸气空间中。在一些情况下，克劳斯硫回收装置和克劳斯尾气净化单元所报告的排放中多达一半可能来自从储存的液体硫产生的硫化氢。由于直至溶解的H₂S大部分或全部脱气，可能存在不安全的状况，因此在打开硫容器并且同时将液体硫从一个容器转移到另一个容器之前，需要采取预防措施。