一种微流道液化气脱硫系统及应用的制作方法

1.本发明属于液化气脱硫技术领域，具体涉及一种微流道液化气脱硫系统及应用。

背景技术：

2.在加氢裂化过程中，原料油中的各类硫化物大部分被转化成硫化氢(h2s)进入液化气等产品中。然而，硫化氢(h2s)对管路及储存容器腐蚀很大，还会造成后续加工过程中催化剂的中毒和失活；同时，液化气作为民用燃料时会生成so
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，污染环境，形成酸雨等。
3.工业上有效脱除h2s的方法很多，总体而言可分为湿法和干法两大类。湿法脱硫常用的方法有化学吸收法、物理吸收法、物理化学吸收法及湿氧化法，适用于气体处理量大、h2s含量高的场合。干法脱硫常用于低含硫气体的处理,常用的方法有膜分离法、分子筛法、变压吸附(psa)法、不可再生的固定床吸附法、低温分离法。石油化工普遍采用化学吸收法脱除液化气中的h2s，常采用的吸收剂有n-甲基二乙醇胺(mdea)溶液、naoh溶液或氨水等。
4.目前，脱除液化气中的硫化氢(h2s)主要通过脱硫塔，包括填料塔和板式塔。填料塔在操作时会出现液滴在填料入口处聚结，过早出现液泛，器壁效应和轴向反混严重等问题，且每层填料间需设置再分布器，占用脱硫塔较大空间；而板式塔内由于塔板的限制，减少了轴向反混，但其操作弹性小，塔板易堵塞，塔板结构复杂。
5.因此，为解决现有脱硫塔功能单一，脱硫速度慢，且脱硫后的液化气常有脱硫检测不合格现象发生的问题，提出一种微流道液化气脱硫系统。

技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种微流道液化气脱硫系统及应用，通过设置特制结构的交叉混合棒，以使液化气与胺液的混合更充分，反应更彻底，减小脱硫后的液化气硫含量，提高液化气脱硫的效果。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.第一方面，本发明提供一种微流道液化气脱硫系统，包括缓冲罐、脱硫反应器、分离器；所述缓冲罐通过管道与所述脱硫反应器的顶部连通，所述脱硫反应器的底部通过管道与所述分离器的中部连通；
9.其中，所述脱硫反应器包括内上部设置的盖板、内下部设置的支撑板以及二者之间形成的微流道强化区，所述微流道强化区内设置有交叉混合棒。
10.作为本发明优选的技术方案，所述交叉混合棒包括垂直交叉设置的多个第一连接件和多个第二连接件；多个第一连接件和多个第二连接件间分别平行间隔设置。
11.作为本发明优选的技术方案，第一连接件包括多个间隔设置的第一连接板，多个所述第一连接板间通过第一连接元件进行连接；第二连接件包括多个间隔设置的第二连接板，多个所述第二连接板间通过第二连接元件进行连接。
12.作为本发明优选的技术方案，多个第一连接件间的间隔为0.5～1mm；多个第二连接件间的间隔为0.5～1mm。
13.作为本发明优选的技术方案，第一连接元件和第二连接元件均为圆柱形，长度均为50～100μm。
14.作为本发明优选的技术方案，第一连接板和第二连接板的长度为2～50mm。
15.作为本发明优选的技术方案，交叉混合棒的材质为不锈钢；优选地，选自304l、316l中的一种或两种。
16.作为本发明优选的技术方案，所述缓冲罐与所述脱硫反应器相连通的管道上还设置有液化气脱硫磺液泵。
17.作为本发明优选的技术方案，分离器的内上部和内下部均设置有金属丝网。
18.第二方面，本发明还请求保护上述系统在液化气脱硫中的应用。
19.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
20.本发明提供的一种微流道液化气脱硫系统中，脱硫反应器内部设置有微流道强化混合区，混合区内设置有特制的交叉混合棒，增大了贫胺液与液化气的接触面积，可使液化气和贫胺液在反应器内充分混合，强化了传质过程，加深了反应程度，提高了脱硫效率和胺液的利用率，减少了胺液的损耗，具有明显的经济效益。
附图说明
21.图1为本发明的一种微流道液化气脱硫系统的工艺流程示意图；
22.图2为本发明的交叉混合棒的结构示意图；
23.图3为本发明实施例1所述系统用于液化气脱硫的模拟结果图；
24.图4为本发明实施例1所述系统用于液化气脱硫时液化气在贫胺液中的分散效果局部放大图。
25.其中，1、缓冲罐；2、液化气脱硫磺液泵；3、脱硫反应器；4、盖板；5、微流道强化区；6、支撑板；7、分离器；8、金属丝网；9、交叉混合棒；91、第一连接件；911、第一连接板；912、第一连接元件；92、第二连接件；921、第二连接板；922、第二连接元件。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
27.请参见图1，一种微流道液化气脱硫系统，包括缓冲罐1、脱硫反应器3、分离器7；所述缓冲罐1通过管道与所述脱硫反应器3的顶部连通，所述脱硫反应器3的底部通过管道与所述分离器7的中部连通；
28.其中，所述脱硫反应器3包括内上部设置的盖板4、内下部设置的支撑板6以及二者之间形成的微流道强化区5，所述微流道强化区5内设置有交叉混合棒9。
29.上述技术方案中，所述缓冲罐1用于储存来自溶剂再生装置的贫胺液；所述脱硫反应器3用于贫胺液与液化气的混合传质脱硫；所述分离器7用于脱硫液化气和富胺液的分离；交叉混合棒9装填于脱硫反应器3中的微流道强化区5内，用于强化传质脱硫。
30.进一步参阅图2，在一些实施方式中，所述交叉混合棒9包括垂直交叉设置的多个
第一连接件91和多个第二连接件92；多个第一连接件91和多个第二连接件92间分别平行间隔设置。
31.进一步参阅图2，在一些实施方式中，第一连接件91包括多个间隔设置的第一连接板911，多个所述第一连接板911间通过第一连接元件912进行连接；第二连接件92包括多个间隔设置的第二连接板921，多个所述第二连接板921间通过第二连接元件922进行连接。
32.进一步参阅图2，在一些实施方式中，多个第一连接件91间的间隔为0.5～1mm；多个第二连接件92间的间隔为0.5～1mm。
33.进一步参阅图2，在一些实施方式中，第一连接元件912和第二连接元件922均为圆柱形，长度均为50～100μm。
34.在一些实施方式中，第一连接板911和第二连接板921的长度为2～50mm。
35.上述技术方案中，交叉混合棒9的主体为相互垂直设置的多个第一连接件91和多个第二连接件92构成，多个第一连接件91间平行设置，同样地，多个第二连接件92间也平行设置，也就是说多个平行间隔设置的第一连接件91和多个平行间隔设置的第二连接件92相互垂直交叉设置；第一连接件91由多个通过第一连接元件912连接的第一连接板911构成，第二连接件92由多个通过第二连接元件922连接的第二连接板921构成。作为更进一步的优选，第一连接板911和第二连接板921均为长条形的结构。本发明中的交叉混合棒9专门为层流设计，当每股流体流经交叉混合棒9，都被强制分割成两半，形成不同的层，而后发生横向位移和再结合，使流体被分为数个混合层，实现不同流体的充分混合，达到充分混合传质的目的，提高液化气在脱硫反应器3的脱硫效果；克服了传统填料脱硫塔所存在的液泛、返混及占地面积大所存在的不足，也避免了传统板式塔操作弹性小、易堵塞的不足；提高了脱硫速度，操作灵活，脱硫效果好。需要特别强调的是，本发明中的交叉混合棒9在实际可以逐层(一个水平板和一个垂直交叉板为一层)制造，每层一体成型，然后各层依次加工连接；当然，交叉混合棒9的具体制造工艺可以以现有技术及本领域技术人员所掌握的常规技术手段实现为准，本发明中所示制造工艺仅是作为一个示例进行展示、说明。
36.在一些实施方式中，交叉混合棒9的材质为不锈钢；优选地，选自304l、316l中的一种或两种。
37.在一些实施方式中，所述缓冲罐1与所述脱硫反应器3相连通的管道上还设置有液化气脱硫磺液泵2。
38.在一些实施方式中，分离器7的内上部和内下部均设置有金属丝网8。金属丝网8的作用主要是用于提高分离效率；本发明中并不对分离器7及金属丝网8的具体结构及材质做具体描述和限定，以其能够分离脱硫液化气和富胺液即可，其为本领域技术人员所掌握的常规技术手段。
39.进一步参阅图1，对本发明中的一种微流道液化气脱硫系统的工作原理做如下描述：
40.来自溶剂再生装置的贫胺液首先进入缓冲罐1，而后经与缓冲罐1相连的液化气脱硫磺液泵2送至脱硫反应器3的顶部，与来自轻烃回收的液化气在脱硫反应器3的上部进行初步混合，而后混合流体经盖板4向下流至微流道强化区5，在微流道强化区5内经交叉混合棒9的切割作用形成漩涡，混合流体反复进行旋转混合及重新分配，产生横向位移的同时向下流动，实现液化气与贫胺液的充分混合，混合流体最终由脱硫反应器3的底部流出，进入
分离器7进行分离，分离后的脱硫液化气由分离器7的顶部流出，富胺液由分离器7的底部流出，富胺液最终进入溶剂再生装置。
41.以下结合具体实施例对本发明的一种微流道液化气脱硫系统及应用进行解释和说明。
42.实施例1
43.本具体实施例中，一种微流道液化气脱硫系统，包括缓冲罐1、脱硫反应器3、分离器7；所述缓冲罐1通过管道与所述脱硫反应器3的顶部连通，所述脱硫反应器3的底部通过管道与所述分离器7的中部连通；所述分离器7的内上部和内下部均设置有金属丝网8；所述缓冲罐1与所述脱硫反应器3相连通的管道上还设置有液化气脱硫磺液泵2；
44.其中，所述脱硫反应器3包括内上部设置的盖板4、内下部设置的支撑板6以及二者之间形成的微流道强化区5，所述微流道强化区5内设置有交叉混合棒9。
45.本实施例中，所述交叉混合棒9包括垂直交叉设置的多个第一连接件91和多个第二连接件92；多个第一连接件91和多个第二连接件92间分别平行间隔设置。
46.本实施例中，第一连接件91包括多个间隔设置的第一连接板911，多个所述第一连接板911间通过第一连接元件912进行连接；第二连接件92包括多个间隔设置的第二连接板921，多个所述第二连接板921间通过第二连接元件922进行连接。
47.本实施例中，多个第一连接件91间的间隔为1mm；多个第二连接件92间的间隔为1mm。
48.本实施例中，第一连接元件912和第二连接元件922均为圆柱形，长度均为100μm。
49.本实施例中，第一连接板911和第二连接板921的长度为5mm。
50.本实施例中，交叉混合棒9的材质为316l。
51.将实施例1的微流道液化气脱硫系统用于液化气的脱硫，脱硫反应器3的直径为1.8m，高度为10m，交叉混合棒9的填充系数为0.8；贫胺液进料量为13000kg/h，液化气进料量为5000kg/h；脱硫反应器3中操作温度为40℃、压力为1.6mpa；贫胺液及脱硫前液化气的组成见表1，富胺液及脱硫后液化气的组成见表2，cfd模拟结果见图3，高速摄像仪所拍摄的液化气在贫胺液中的分散效果见图4。
52.表1贫胺液及脱硫前液化气的组成
53.项目贫胺液脱硫前液化气w(h2o)/％68.0000.000w(mdea)/％30.0000.000w(h2s)/％1.0003.495w(co2)/％1.0000.000w(c2h6)/％0.0005.100w(c3h8)/％0.00022.425w(i-c4h
10
)/％0.00043.450w(n-c4h
10
)/％0.00025.215w(c5h
12
)/％0.0000.315
54.表2富胺液及脱硫后液化气的组成
[0055][0056][0057]
从表3、表4中的结果可以看出，本发明所提供的脱硫系统可实现贫胺液与液化气的充分混合，使液化气在反应器内被分割成微液滴，极大地增加液化气与贫胺液的接触面积，加深反应程度，可以将脱硫后液化气中h2s质量分数降至0.001％(质量浓度约14mg/m3)，符合液化气生产要求。
[0058]
本发明通过上述实施例来说明本发明的技术构思，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品个别原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

技术特征：

1.一种微流道液化气脱硫系统，其特征在于，包括缓冲罐(1)、脱硫反应器(3)、分离器(7)；所述缓冲罐(1)通过管道与所述脱硫反应器(3)的顶部连通，所述脱硫反应器(3)的底部通过管道与所述分离器(7)的中部连通；其中，所述脱硫反应器(3)包括内上部设置的盖板(4)、内下部设置的支撑板(6)以及二者之间形成的微流道强化区(5)，所述微流道强化区(5)内设置有交叉混合棒(9)。2.根据权利要求1所述的一种微流道液化气脱硫系统，其特征在于，所述交叉混合棒(9)包括垂直交叉设置的多个第一连接件(91)和多个第二连接件(92)；多个第一连接件(91)和多个第二连接件(92)间分别平行间隔设置。3.根据权利要求2所述的一种微流道液化气脱硫系统，其特征在于，第一连接件(91)包括多个间隔设置的第一连接板(911)，多个所述第一连接板(911)间通过第一连接元件(912)进行连接；第二连接件(92)包括多个间隔设置的第二连接板(921)，多个所述第二连接板(921)间通过第二连接元件(922)进行连接。4.根据权利要求2所述的一种微流道液化气脱硫系统，其特征在于，多个第一连接件(91)间的间隔为0.5～1mm；多个第二连接件(92)间的间隔为0.5～1mm。5.根据权利要求3所述的一种微流道液化气脱硫系统，其特征在于，第一连接元件(912)和第二连接元件(922)均为圆柱形，长度均为50～100μm。6.根据权利要求3所述的一种微流道液化气脱硫系统，其特征在于，第一连接板(911)和第二连接板(921)的长度为2～50mm。7.根据权利要求6所述的一种微流道液化气脱硫系统，其特征在于，交叉混合棒(9)的材质为不锈钢；优选地，选自304l、316l中的一种或两种。8.根据权利要求7所述的一种微流道液化气脱硫系统，其特征在于，所述缓冲罐(1)与所述脱硫反应器(3)相连通的管道上还设置有液化气脱硫磺液泵(2)。9.根据权利要求7所述的一种微流道液化气脱硫系统，其特征在于，分离器(7)的内上部和内下部均设置有金属丝网(8)。10.权利要求1～9任一项所述系统在液化气脱硫中的应用。

技术总结

本发明公开了一种微流道液化气脱硫系统及应用，属于液化气脱硫技术领域。所述脱硫系统包括缓冲罐、脱硫反应器、分离器；所述缓冲罐通过管道与所述脱硫反应器的顶部连通，所述脱硫反应器的底部通过管道与所述分离器的中部连通；其中，所述脱硫反应器包括内上部设置的盖板、内下部设置的支撑板以及二者之间形成的微流道强化区，所述微流道强化区内设置有交叉混合棒。本发明的脱硫反应器内部设置有微流道强化混合件，增大了贫胺液与液化气的接触面积，可使液化气和贫胺液在反应器内充分混合，强化了传质过程，加深了反应程度，提高了脱硫效率和胺液的利用率，减少了胺液的损耗，具有明显的经济效益。明显的经济效益。明显的经济效益。