專利名稱：含硫氣體的處理及儲存方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理含硫氣體的方法和設(shè)備，特別涉及一種含硫氣體的處理方法和設(shè)備以阻止其中的含硫成分在儲存期間發(fā)生降解。
現(xiàn)代工業(yè)所面臨的一個主要問題是環(huán)境污染的控制。工業(yè)生產(chǎn)中所使用和/或產(chǎn)生的工業(yè)氣中最有害的污染物之一是含硫化合物，含硫化合物的有害性不僅表現(xiàn)在含硫氣燃燒造成的環(huán)境污染，而且表現(xiàn)在含硫化合物對與其接觸的工業(yè)和實驗室設(shè)備的腐蝕。
鑒于前面所述，迫切希望能夠?qū)I(yè)氣等進(jìn)行精確分析并測定其硫含量以保證對所述氣體進(jìn)行正確處理，避免此類工業(yè)氣中的硫成分的不利影響。迄今為止，含硫氣的選樣和儲存還是一個尚未解決的問題。主要原因是待分析的氣體中的含硫成分會隨時發(fā)生降解，因此，各種工業(yè)場合所使用的氣體的硫含量的測定值低于其實際值。即使?jié)舛鹊陀?%，硫成分也會發(fā)生降解，所有氣體，不論是天然氣，工業(yè)氣還空氣，其中的含硫成分都會發(fā)生降解。
先前技術(shù)試圖解決上述問題，在“含有蒸汽和廢氣的空氣的取樣和儲存方法”一文中，(Int.J.Air.Poll.，1959年，第二卷，第142-158頁)，提出了含硫化合物儲存時遇到的幾個難題，其中包括，與其他各種化合物相比，較難測定硫化合物的濃度，及硫化合物儲存期間的快速降解時間。雖然通過選取適當(dāng)?shù)膬Υ嫜b置，二氧化硫的降解時間可以延長，然而，降解還是會在相當(dāng)短的時間內(nèi)發(fā)生。因此，即使選取適當(dāng)?shù)膬Υ嫫鞑牧希行У拈L期儲存還是不可能的。
硫化合物除儲存困難外，同樣困難的是難以精確測定氣體中硫化合物的濃度。Drager方法是迄今為止定量測定硫含量的最可靠的可供選擇的方法之一。雖然Drager方法可以用于現(xiàn)場測量，但是該方法存在一些局限性;精度不高，此方法僅對某些硫化合物靈敏，操作者需要具有豐富的實踐經(jīng)驗。當(dāng)不止一種硫化合物存在時，會產(chǎn)生光干擾。另外，Drager方法沒有提供儲存氣體的設(shè)備。
對于硫化合物的分析還建立了其他的方法。
Kimbell的美國專利3，756，781披露了一種分析烴中硫含量的方法，該方法首先將烴裂變成具有較簡單分子結(jié)構(gòu)的化合物。
Sisti的美國專利4，293，308披露了一種測定氣體樣品中極少量硫的方法和設(shè)備。
總之，由于氣體中硫化合物在儲存時發(fā)生降解，其含量很難隨時測定。然而，由于這些硫化合物的濃度即使很低也是有害的，因此，希望能夠測出十億分之幾的硫濃度。希望有一種簡便的方法和設(shè)備對含有硫化合物的氣體進(jìn)行取樣和儲存，而儲存時硫化合物很少或不發(fā)生降解，使得以后能夠精確測出其硫的濃度。另外，為了能更有效地使用，這種設(shè)備應(yīng)便于攜帶，使它可以移到氣體的供給處。很多實際應(yīng)用需要能夠在晚一些的時候得到精確的硫含量值，而現(xiàn)有技術(shù)對這一問題都沒有提出一個解決的辦法。
因此，如前所述，迫切需要提供一種處理含硫氣的有效方法和設(shè)備，以阻止該氣體中硫成分在儲存期間發(fā)生降解，從而使得能夠精確測量氣體中實際硫含量。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種儲存含硫氣的方法和設(shè)備，以阻止其含硫成分儲存期間發(fā)生降解。
本發(fā)明的一個特別目的是提供如前所述的一種方法，該方法是在儲存前對含硫氣體進(jìn)行預(yù)處理，以阻止該含硫成分在儲存期間發(fā)生降解。
本發(fā)明的另一個目的是提供一儲存容器，該儲存器對氣體中的硫成分而言是非反應(yīng)活性的。
本發(fā)明還有一個目的是對該含硫氣體進(jìn)行脫水及將其儲存于無反應(yīng)活性的容器中，以阻止其含硫成分儲存時隨時發(fā)生降解。
本發(fā)明的其他目的及優(yōu)點將在下文中得到描述。
按照本發(fā)明，很易實現(xiàn)前述的目的及優(yōu)點。
本發(fā)明涉及一種處理和儲存含硫氣體的方法和設(shè)備，更特別地，涉及一種處理含硫氣體以阻止其中的含硫成分儲存期間發(fā)生降解的方法和設(shè)備。
按照本發(fā)明方法，對含硫氣體進(jìn)行脫水以獲得水含量低于100ppm的干氣。按照本發(fā)明，從氣體中每脫除一升水必須使用多于或等于1.5KG的脫水劑處理氣體。脫水后的干氣隨后儲存于一容器中，此容器對氣體中殘留的硫成分是非反應(yīng)活性的，并且此容器具有防水性以阻止儲存氣重新吸水。按照本發(fā)明的方法，該方法中使用的脫水劑是從下面一組中選取的碳、高氯酸鎂、甘醇、硅膠、氧化鋁及其混合物，優(yōu)選是高氯酸鎂。本發(fā)明的方法中還有一個特征是，必須控制進(jìn)入脫水區(qū)氣體的溫度、壓力和流速，使得脫水劑對氣體的脫水效果最佳。
本發(fā)明的設(shè)備還包括一個脫水區(qū)，該脫水區(qū)內(nèi)由至少一個裝有脫水劑的阱所組成，氣體流經(jīng)該阱。按照本發(fā)明的優(yōu)選實例，脫水區(qū)包括多個阱，根據(jù)所述的阱中脫水劑的飽和度的指示值，氣體將選擇性地從所述的阱中的任一個阱中流過。本發(fā)明的設(shè)備還包括一個儲存器，該儲存器對氣體中的含硫成分無反應(yīng)活性并具有防水性。優(yōu)選的儲存器可以從下列二者中選擇，商標(biāo)為Calibrated Systems的鍍鋁塑料袋和商標(biāo)為Airco的經(jīng)光密處理的鋁筒。
本發(fā)明方法和設(shè)備對從氣源中取出了許多天后的氣體，可獲得其中的硫含量的精確讀數(shù)。本發(fā)明的設(shè)備可以進(jìn)行高精度測量具有很多好處，其中包括(1)可以在制備天然氣時進(jìn)行質(zhì)量控制;(2)確保提供給廠商和消費者的天然氣的質(zhì)量和組成;(3)減少輸送氣體的管路和設(shè)施的腐蝕;(4)降低所述的含硫氣的使用對環(huán)境造成的污染。
附圖簡要說明

圖1是本發(fā)明設(shè)備和工藝流程的圖示說明。
圖2是濕氣和脫水氣樣儲存期間含硫成分降解的圖示說明。
圖3是各種儲存器對脫水氣中含硫成分降解的影響的圖示說明。
圖4是脫水氣儲存期間，儲存器對其含硫成分降解的影響的進(jìn)一步圖示說明。
圖1是本發(fā)明整個系統(tǒng)的圖示說明，應(yīng)用本發(fā)明方法對含硫氣實施脫水和儲存，使其中含硫成分在儲存時不發(fā)生降解。
系統(tǒng)10連一接頭12，接頭12用于連接一輸氣管線并從其中引入氣體。氣體可以是任何氣源產(chǎn)生的氣體，如油田氣，環(huán)境氣等。一般來說，隨著氣源的不同，氣體中的含水量可以高達(dá)20，000ppm，其硫含量可以低至10ppm。氣體流經(jīng)管路14，管路14優(yōu)選是涂敷聚四氟乙烯的鋼管，管路14后面順序連接用于調(diào)節(jié)壓力的毫微表16，用于測量溫度的溫度計18和用于控制流入脫水區(qū)22的氣體流速的轉(zhuǎn)子流量計20。氣體壓力優(yōu)選是介于10至100Psi之間，溫度不高于60℃以及流速介于0.2至2.01/min之間。這些參數(shù)必須維持在上述范圍之內(nèi)的原因如下(1)當(dāng)壓力高于40Psi時，脫水裝置需要加固;(2)當(dāng)溫度高于60℃時，本發(fā)明中使用的脫水劑顆粒的外形將會發(fā)生磨損，從而降低脫水效果及(3)流速較高時，氣體與脫水劑的接觸時間不長，達(dá)不到所需的脫水效果。脫水劑可以從一組眾所周知的物質(zhì)中選取，如硅膠、氧化鋁、高氯酸鎂、碳、甘醇及其混合物，優(yōu)選是高氯酸鎂。
在單元16，18和20的上游管路14上接一排水閥24，排水閥24用于從系統(tǒng)中排除氣體中可能存在的所有液體。多數(shù)天然氣中含有基本由C-C餾份組成的液相，這些液相隨同氣體一起被輸送。由于系統(tǒng)與主氣管線之間的壓差產(chǎn)生的膨脹效應(yīng)導(dǎo)致的冷凝會使液相增加。
閥門24有兩個位置，(a)連接管線14與脫水區(qū)22，或(b)使管線14與大氣相通，以便調(diào)節(jié)三個參數(shù)(溫度、壓力和流速)，及釋放系統(tǒng)中過高的氣壓。必須強(qiáng)調(diào)的是本發(fā)明系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng)，這意味著氣體不斷地流經(jīng)全系統(tǒng)。當(dāng)閥門24處于(b)位置時，可以測出氣體中的硫含量，得到硫含量的參比值，將經(jīng)過脫水和每儲存幾天后測得的硫含量與其對比，并評價系統(tǒng)的性能。將Drager管與閥門24相接，用已知的方法測出硫含量。當(dāng)閥門24處于(a)位置時，氣體可以到達(dá)分配閥28。閥28是單路輸入、多路輸出型閥門優(yōu)選為五路型閥門。分配閥28使氣體選擇流入有機(jī)玻璃阱組30中的任一個阱中，阱中填有本發(fā)明中用于脫除氣體中水分的脫水劑。通過管線26，將所述的分配閥28的每一路輸出與一個有機(jī)玻璃阱30相連接，這樣每次只使用一個阱30。因此，有機(jī)玻璃阱30的數(shù)目與分配閥28的輸出路數(shù)目相同。本發(fā)明的一個優(yōu)選實例中，用于脫除氣體中的水分的阱只有一個。然而，如果需要的話，可以使用一組阱30。正如下文所述，關(guān)鍵性的特征是從阱30中流出的氣體的水含量必須低于100ppm，多路輸入、單路輸出型分配閥32將每一個阱30與溫度計34相連，此處的氣體已脫除水分。通過測定從阱中流出氣體的含水量，可以從濕度計34的讀數(shù)觀察出任一阱30中脫水劑的飽和點。當(dāng)阱中脫水劑已達(dá)飽和點時，調(diào)節(jié)分配閥28，使氣體從脫水劑吸水飽和的阱30中流向另一個脫水劑未飽和的阱30。為了在所設(shè)計的系統(tǒng)中有效地脫水，脫水劑與氣體中含水量的比率必須維持在1.5kg/1l以上。安裝在濕度計34下游的閥門36用于，(a)連接從濕度計34中引出的管線38和儲存器40，或用于(b)使系統(tǒng)與大氣相通，以降低系統(tǒng)壓力。當(dāng)位于(a)位置時，閥門36用于控制流入儲存器40中的氣體體積。本發(fā)明中使用的儲存器40通過氣密連接裝置42與系統(tǒng)中的其余部分相通。本發(fā)明中的設(shè)備和方法中使用的儲存器選用不與硫發(fā)生反應(yīng)并不透水的材料制成，以保持儲存過程中的水含量，本發(fā)明的儲存器優(yōu)選是外表鍍鋁的塑料袋和涂塑的如環(huán)氧樹脂等的鋁筒。
實施例1為了說明水含量對含硫氣體儲存時硫化合物的降解的影響，將水含量為100ppm的天然氣按本發(fā)明方法處理。與典型的天然氣相比較，含水量為100ppm的天然氣可以認(rèn)為是一非常干燥的氣體。該氣體在30psi的壓力、55℃，以每分鐘1.5升的流速加入到含有高氯酸鎂的脫水區(qū)內(nèi)。脫水區(qū)內(nèi)高氯酸鎂的量應(yīng)足以使氣體中的水含量減少約90%，就是說，每除去一升水要用1.5kg的高氯酸鎂。脫水后的干氣中的硫含量經(jīng)測定為12ppm。
隨后將該干氣引入到一鍍鋁的儲存容器內(nèi)，該儲存容器的內(nèi)壁是電鍍涂敷的。所述的圓筒是Airco公司出售的商品圓筒。將水含量為100pm的未處理的氣體儲存于與此相同的儲存容器中。儲存三天后，再次測量該氣體的硫含量，處理后的脫水氣體的硫含量為11.9ppm，與脫水后的氣體的硫含量基本相同。而未經(jīng)處理的，水含量為100ppm的濕氣的硫含量則為1.9ppm。這一實施例清楚地說明了儲存前先對氣體進(jìn)行脫水處理可有效地防止其中的含硫化合物的降解。結(jié)果請見圖2。
實施例2實施例2是為了說明在儲存時，儲存容器對硫的降解的影響。該實施例中，實施例1的脫水后的氣體分別儲存于3個不同的容器中。第一個容器是Calibrated Systems出售的浸鍍鋁的塑料袋。第二個容器則是用聚四氟乙烯涂敷的鋼制容器。第三個容器則是Hamilton出售的有機(jī)玻璃罐。如圖3所示，儲存于Calibrated Systems的浸鍍鋁的塑料袋中的氣體的硫的降解比儲存于實施例1的浸鍍鋁的圓筒中的硫的降解要低。而儲存于用聚四氟乙烯涂敷的鋼銅中的氣體則比儲存于鍍鋁塑料袋以及鋁質(zhì)圓筒中的效果要稍差一些，而儲存于Hamilton公司的有機(jī)玻璃罐中的氣體儲存三天，其中的硫幾乎全部降解。該實施例表明，防止氣體中的硫降解的優(yōu)選的儲存器是Calibrated System出售的鍍鋁的塑料袋。
實施例3
為進(jìn)一步說明本發(fā)明方法的優(yōu)點，特別是脫水對儲存時氣體中的硫的降解的影響，進(jìn)一步進(jìn)行了下述試驗將硫含量25ppm的氣體儲存在實施例2中提到的優(yōu)選鍍鋁塑料袋中，含水量為15，000ppm的濕氣同樣存放于另一鍍鋁袋中。存放8天后測定兩種氣體中的硫含量，存放16天后再測定一次。如圖4所示，濕氣中的硫含量經(jīng)16天儲存后，某含硫成份全部降解，而按照本發(fā)明方法處理過的氣體硫濃度的減少低于20%。
上述實例清楚地說明，當(dāng)含硫氣存放于最適宜的儲存器中時，本發(fā)明方法能確實有效地阻止其中含硫成分的降解。
本發(fā)明還可以以其他的方式或方法實施而不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和基本特征。因此，本實施例可以認(rèn)為是對本發(fā)明的一個全面的說明，而不是限制本發(fā)明，本發(fā)明的范圍將在后面的權(quán)利要求書中說明，不脫離本發(fā)明的范圍的任何其他變化被認(rèn)為是本發(fā)明的等價變化。
權(quán)利要求
1.處理含硫氣體以防止其中的含硫成份在儲存時發(fā)生降解的方法，包括以下步驟a).提供一含硫氣體；b).對所述氣體脫水以得到一水含量低于100ppm的干氣；c).將所述干氣儲存在與氣體中的硫不發(fā)生反應(yīng)的容器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述氣體的水含量高達(dá)20，000ppm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中對所述氣體的脫水包括以下步驟提供一脫水區(qū)，使所述的氣體流經(jīng)所述的脫水區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述的脫水區(qū)包括至少有一個填充有脫水劑的有機(jī)玻璃阱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述的脫水劑是從一組包括碳，高氯酸、甘醇、硅膠、氧化鋁及其混合物中選取的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，包括在所述的至少有一個有機(jī)玻璃阱的下游位置測量所述氣體的水含量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括下述步驟在對所述氣體脫水之前，調(diào)整其溫度、壓力和流速。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述的溫度低于60℃，所述壓力從10psi至100psi，所述流速從0.21/min至2.01/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括在對所述氣體脫水之前，除掉其中所含有的任何液相的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括在對所述氣體脫水之前，測定其中水含量的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括在對所述氣體脫水之前，測定其中硫含量的步驟。
12.用于處理含硫氣體以阻止其中含硫成分在儲存時發(fā)生變化的設(shè)備包括用于脫除所述氣體的水分以制備水含量達(dá)100ppm的干氣的裝置;和用于儲存所述氣體的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中所述的脫水裝置包括一個脫水區(qū)，該脫水區(qū)至少有一個裝有脫水劑的有機(jī)玻璃阱。
14.根據(jù)權(quán)利要求13設(shè)備，其中所述的脫水劑是從一組包括碳、甘醇、高氯酸鎂、硅膠和氧化鋁中選取的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，其中所述的裝有脫水劑的裝置進(jìn)一步包括用于分配所述氣體僅進(jìn)入到所述的有機(jī)玻璃阱中之一的裝置，和用于僅從所述有機(jī)玻璃阱之一中收集所述干氣的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要15的設(shè)備，其中所述的分配裝置包括一個單路輸入、多路輸出的閥門，所述的收集裝置包括一個多路輸入、單路輸出的閥門。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于調(diào)整所述氣體壓力的裝置;用于調(diào)整所述氣體溫度的裝置;用于調(diào)整所述氣體流速的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，包括用于從所述氣體中除去液相部分的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于測定所述干氣中水含量的濕度計。
20.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中所述的儲存裝置包括鍍鋁塑料袋。
21.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中所述的儲存裝置包括預(yù)處理過的鋁筒。
22.處理含硫氣體以阻止其中含硫成份在儲存時發(fā)生降解的方法，包括以下步驟a)提供一已知水含量的含硫氣;b)使所述的氣體與脫水劑相接觸，從所述氣體中每脫除一升水，脫水劑的用量大于或等于1.5KG，以得到干氣;c)儲存所述的干氣于一不與含硫成分發(fā)生反生反應(yīng)的容器中。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述氣體的水含量可高達(dá)20，000ppm。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述的脫水劑是從一組包括碳、高氯酸鎂、甘醇、硅膠和氧化鋁中選取的。
25.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中包括測定所述干氣中的水含量以為了確定何時所述的脫水劑達(dá)到飽和。
26.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中在所述氣體與所述脫水劑接觸之前，測定所述氣體的壓力、溫度和流速。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中所述壓力從10psi至100psi，所述溫度低于等于60℃及所述流速從0.21/min至2.01/min。
28.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，進(jìn)一步包括在所述氣體脫水之前，除掉其中任何液相的步驟。
全文摘要
處理含硫氣體的方法和設(shè)備包括對氣體脫水獲得一水含量低于100ppm的干氣，然后將干氣儲存一與硫不發(fā)生反應(yīng)的容器中。
文檔編號B01D53/26GK1064940SQ91111959
公開日1992年9月30日 申請日期1991年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月14日
發(fā)明者艾琳·雷默羅, 魯伊·羅德里格斯 申請人:英特衛(wèi)普有限公司