СЕРОЗАТВОР
SULPHUR TRAP

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к установкам улавливания и очистки сероводородосодержащего газа на нефтепромысле, и может быть использовано при нейтрализации сероводорода в выбросах резервуарного газа в условиях колеблющегося режима заполнения резервуара водонефтяной эмульсией.
Известна установка очистки газа от сероводорода, включающая абсорбер и регенератор, насос для циркуляции абсорбента, компрессор для подачи воздуха, подводящие и отводящие трубопроводы (журнал "Нефтепереработка и нефтехимия", М., 1983, № 12, с. 31-33).
Данная установка обеспечивает хорошее качество очистки газа за счет высокой скорости окисления сероводорода.
Недостатком установки являются значительные энергетические затраты, связанные с работой энергопотребляющего оборудования (насоса и компрессора) и другие затраты на поддержание его в рабочем состоянии.
Известна установка улавливания и нейтрализации сероводородосодержащих паров из резервуара, включающая резервуар, сепаратор-абсорбер, компримирующий агрегат (компрессор), входной низконапорный газопровод, соединяющий резервуар с входом компрессора, и выкидной напорный газопровод, соединяющий выкид компрессора с сепаратором-абсорбером (Сахабутдинов Р.З. и др. Очистка от сероводорода газовых выбросов из водяных резервуаров. Журнал "Нефтяное хозяйство", М.: Недра, № 1, 1990, с. 42-43).
Установка позволяет очищать от сероводорода газ из резервуаров с меньшими затратами за счет исключения блока регенерации абсорбента и совмещения процессов абсорбции сероводорода окислительно восстановительным абсорбентом и регенерации абсорбента кислородом воздуха, содержащимся в резервуарном газе, в компрессоре и сепараторе-абсорбере.
Недостатками известной установки остаются значительные энергетические затраты, обусловленные необходимостью перекачивать компрессором значительные объемы паровоздушной смеси при больших и малых дыханиях резервуаров, а также низкая надежность очистки при колебаниях расхода поступающей жидкости и выделяющегося из нее газа, смене режимов работы резервуара, когда объем паровоздушной смеси (ПВС) из резервуара превышает производительность компрессора. Пиковое увеличение расхода ПВС достигает 30,50% по сравнению с номинальным (среднесуточным) расходом и наблюдается эпизодически 2,4 раза в неделю в условиях промысловых товарных парков и резервуаров нефтеперекачивающих станций. В результате для повышения надежности улавливания и очистки пиковых объемов ПВС от сероводорода требуются дополнительные затраты на увеличение производительности компрессора и энергетические затраты на его работу.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является установка улавливания сероводородосодержащих паров, включающая резервуары, сепаратор-абсорбер, компрессор, входной (низконапорный) и выкидной (напорный) газопроводы компрессора. Установка снабжена дополнительным сепаратором, содержащим вертикальный трубный элемент, причем нижняя часть дополнительного сепаратора соединена с входным (низконапорным) газопроводом, а нижняя часть вертикального трубного элемента - с выкидным (напорным) газопроводом (патент РФ №2077931, кл. B01D 53/18, опубл. 27.04.1997 - прототип).
Недостатком известной установки является малая степень разделения газа на сероводород и серу и большое количество газа, уносимого с серой.
В изобретении решается задача сокращения количества газа, уносимого с серой.
Задача решается тем, что в серозатворе, включающем вертикальный цилиндрический корпус с размещенной внутри вертикальной трубой, штуцер подвода сырья, штуцер отвода газа, штуцер отвода серы, согласно изобретению в корпусе соосно вертикальной трубе размещен стакан дном вверх от низа корпуса до высоты, не доходящей до верха корпуса, соединение вертикальной трубы и днища стакана выполнено герметично, вертикальная труба и стакан установлены эксцентрично в корпусе, серозатвор снабжен горизонтальным сепаратором с наклонным днищем, соединенным с внутренним объемом стакана патрубком, вокруг горизонтального сепаратора выполнена рубашка, соединенная каналом с внутренним объемом корпуса с расположением патрубка внутри канала, штуцер подвода сырья выполнен соединенным с вертикальной трубой выше стакана, штуцер отвода газа соединен с вертикальной трубой выше штуцера подвода сырья, штуцер отвода серы выполнен соединенным с внутренним объемом горизонтального сепаратора вблизи нижней части наклонного днища, серозатвор дополнительно снабжен первым штуцером подвода теплоносителя, размещенным с возможностью подачи теплоносителя в нижнюю часть корпуса, вторым штуцером подвода теплоносителя, размещенным в нижней части рубашки, первым штуцером отвода теплоносителя, размещенным в верхней части корпуса, вторым штуцером отвода теплоносителя, размещенным в верхней части рубашки, при этом площадь поперечного сечения вертикальной трубы и площадь поперечного сечения горизонтального сепаратора относятся как 1:(16-18).
Сущность изобретения
Существующие устройства для разделения серы и газа выполнены в виде вертикального сепаратора, предполагающего малое поперечное сечение трубы, в которой и происходит разделение сырья. При этом имеет место высокая производительность процесса, но степень разделения остается невысокой и большое количество газа уносится с серой.
В изобретении решается задача сокращения количества газа, уносимого с серой. Задача решается следующим образом.
На чертеже представлен заявленный серозатвор. На чертеже приняты обозначения согласно следующему.
Заявленный серозатвор включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с размещенной внутри вертикальной трубой 2. Вертикальная труба 2 установлена с зазором 3 от дна 4 корпуса 1. Между цилиндрическим корпусом 1 и вертикальной трубой 2 соосно вертикальной трубе 2 установлен стакан 5 дном 6 вверх, размещенным от дна 4 корпуса 1 до высоты 7, не доходящей до верха 8 корпуса 1. Соединение вертикальной трубы 2 и дна 6 стакана 5 выполнено герметично. Труба 2 и стакан 5 установлены эксцентрично корпусу 1. Серозатвор снабжен горизонтальным сепаратором 9 с наклонным днищем 10. Горизонтальный сепаратор соединен с внутренним объемом стакана 5 патрубком 11. Вокруг горизонтального сепаратора 9 выполнена рубашка 12, соединенная каналом 13 с внутренним объемом корпуса 1 с расположением патрубка 11 внутри канала 13. Штуцер подвода сырья 14 соединен с вертикальной трубой 1 выше стакана 5. Штуцер отвода газа 15 соединен с вертикальной трубой 2 выше штуцера подвода сырья 14. Штуцер отвода серы 16 выполнен соединенным с внутренним объемом горизонтального сепаратора 9 вблизи нижней части 17 наклонного днища 10. Серозатвор дополнительно снабжен первым штуцером подвода теплоносителя 18, размещенным с возможностью подачи теплоносителя в нижнюю часть корпуса 1, вторым штуцером подвода теплоносителя 19, размещенным в нижней части рубашки 12, первым штуцером отвода теплоносителя 20, размещенным в верхней части корпуса 1, вторым штуцером отдвода теплоносителя 21, размещенным в верхней части рубашки 12. Сепаратор 9 имеет люк 22 с крышкой 23 со штуцером отвода газа 24. Площадь поперечного сечения вертикальной трубы 2 и площадь поперечного сечения горизонтального сепаратора 9 относятся как 1:(16-18).
Серозатвор работает следующим образом.
Сырье в виде нагретой смеси из серы и газа, в основном, сероводорода поступает через штуцер подвода сырья 14 в верхнюю часть вертикальной трубы 2 и сливается вниз, заполняет вертикальную трубу 2. По мере заполнения вертикальной трубы 2 из смеси выделяется газ, поднимается по трубе 2 и выходит через штуцер отвода газа 15, а жидкая сера заполняет низ трубы 2, в нижней части через зазор 3 поступает в стакан 5 и поднимается вверх по стакану 5 до уровня патрубка 11, перетекает по патрубку 11 в дополнительный горизонтальный сепаратор 9. В дополнительном горизонтальном сепараторе 9 происходит дополнительное выделение газа и его накапливание в верхней части сепаратора 9. Сера стекает по наклонному днищу 10 к нижней части 17 сепаратора 9 и удаляется из сепаратора 9 через штуцер отвода серы 16.
Через штуцеры подвода теплоносителя 18 и 19 в корпус 1 и рубашку 12 сепаратора 9 подают теплоноситель, например, диэтиленгликоль, через штуцеры отвода теплоносителя 20 и 21 отводят теплоноситель. Канал 13 соединяет объемы циркуляции теплоносителя.
Установка трубы 2 и стакана 5 эксцентрично (не соосно) корпусу 1 позволяет создать турбулентный поток теплоносителя в корпусе 1, а значит увеличить теплопередачу от теплоносителя к трубе 2 и стакану 5.
Площадь поперечного сечения сепаратора 9 подбирают таким образом, чтобы площадь поперечного сечения вертикальной трубы 2 и площадь поперечного сечения горизонтального сепаратора 9 относились как 1:(16-18). Такое соотношение позволяет создать оптимальный объем газа в сепараторе 9 и обеспечить серозатвор в сепараторе 9.
Для исключения возврата среды в аппарат газ из сепаратора 9 удаляют через штуцер отвода газа 24 крышки 23 люка 22.
В результате удается полностью разделить сырье на серу и газ.
Применение предложенного серозатвора позволит сократить количество газа, уносимого с серой.