一种管式硫沉积捕集装置的制作方法

本实用新型涉及天然气输送领域，尤其涉及一种管式硫沉积捕集装置。

背景技术：

高含硫天然气具有一定的溶硫能力，在输送过程中，当压力和温度等条件发生变化时，硫元素可能会从气体中析出并形成硫颗粒，当析出的硫颗粒不能被气流携带走的时候，就会发生硫沉积的现象。硫元素极易在阀门、三通、弯头等管件以及流量计、分离器等设备处沉积，当硫颗粒在管道或设备中沉积时，会给管网系统带来“硫堵”，降低设备工作的性能，同时还会引起钢材的腐蚀，严重影响到高含硫天然气的高效输送。

目前，对于预防或处理高含硫天然气输送过程中的硫沉积问题，主要有以下措施：保温(加热)、控制压降、合理的清管周期、工艺改造、加注硫溶剂(物理溶剂和化学溶剂)等。保温(加热)和控制压降能够防止硫元素在局部位置的沉积，而整个管输系统很复杂，硫元素可能会在其它地方继续沉积，不能最大程度上避免硫沉积带来的危害；合理的清管周期和加注硫溶剂无法避免硫沉积给地面管网系统安全运行、现场操作人员健康和生态环境带来的极大影响和威胁，同时这两种方法现场作业时间长、投资成本高；工艺改造需根据每种不同的管输系统制定不同的改造方案，费时费力，投资成本高。

申请号为CN103566701A的中国专利公开了一种集输系统硫沉积诱发捕集装置，其包括筒体、上筒盖、下筒盖，上筒盖、下筒盖分别和筒体上、下端相连构成一封闭容器，上筒盖设有天然气排空管线，天然气出口管线，注氮管线以及安全阀；下筒盖设有液硫排放管线；筒体内部上方安装有捕硫网，捕硫网下方安装有折流伞；折流伞下方的筒体的侧壁上设有节流喷嘴，节流喷嘴入口端接天然气进口管线。其通过营造硫沉积发生的环境，将硫元素收集在容器内再处理。该装置主要利用节流效应来控制硫元素的析出生成，而对于压力较低的高含硫天然气而言是不适合进行节流操作的，具有适用的局限性，同时该装置结构复杂、操作繁琐、不适合大规模的推广运用。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种结构简单、工作可靠、制造成本低的管式硫沉积捕集装置，以克服现有技术上的缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种管式硫沉积捕集装置，包括一个封闭的箱体，所述箱体中设有波浪形的管道，所述管道的两端为进气端和出气端，进气端和出气端均穿出箱体与外界连通，所述出气端设有可加热的捕硫网，所述箱体在进气端一侧开有出料口、出气端一侧开有进料口，还包括温度检测器、压差传感器和压力传感器，所述温度检测器能够检测箱体内部温度，所述压差传感器能够检测所述管道的进气端和出气端之间的压差，所述压力传感器位于所述管道的出气端。

优选地，所述管道内壁沿着管道长度方向设有多个凸起。

进一步地，所述多个凸起成排设置。

优选地，所述压差传感器包括两个探头，两个探头分别位于管道的进气端和出气端。

优选地，所述箱体为圆柱状。

优选地，所述管道由多个直线段管拼接而成，相邻直线段管之间的夹角为45°～75°。

优选地，所述管道的进气端和出气端均设有法兰结构。

如上所述，本实用新型一种管式硫沉积捕集装置，具有以下有益效果：

高含硫天然气进入本装置后，在与箱体内循环的冷却剂发生热交换时，还与管道内壁发生碰撞，高含硫天然气的温度、压力和流速等会发生不同程度的降低，从而使得硫元素从高含硫天然气中析出形成硫颗粒，管道内壁上的凸起为硫元素结晶成核提供了条件，在凸起和捕硫网共同作用下硫颗粒将发生沉积，沉积累积到一定程度后，采用电加热的方法将沉积硫加热融化为液体而排出。硫元素在本装置中得到了最大程度的脱除，从而降低了下游设备装置中发生硫沉积的风险。本装置还具有结构简单、工作效果可靠、制造成本低的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

图2为图1的左视图。

图3为高含硫天然气中硫元素溶解度随温度变化的曲线图。

图4为高含硫天然气中硫元素溶解度随压力变化的曲线图。

图5为硫颗粒向颗粒聚团结晶形成过程的示意图。

图中：1、箱体 11、进料口

12、出料口 2、管道

21、进气端 22、出气端

23、凸起 3、捕硫网

4、温度传感器 5、压差传感器

51、探头 6、压力传感器

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

图1为本实用新型一种管式硫沉积捕集装置，包括一个封闭的箱体1，所述箱体1中设有波浪形的管道2，通过波浪形的管道2控制天然气在管道2中流速。为了加工的方便，波浪形由多个直线段管拼接而成，相邻直线段管之间的夹角为45°～75°。所述管道2的两端为进气端21和出气端22，进气端21和出气端22均穿出箱体1与外界连通，所述出气端22设有可加热的捕硫网3。所述箱体1在进气端21一侧开有出料口12、出气端22一侧开有进料口11；进料口11和出料口12用于冷却剂的流通，通过冷却剂与管道2内的天然气进行热交换，使天然气中的硫颗粒聚集以便于清理。所述冷却剂的流动方向和管道内天然气的流动的方向相反，目的是为了保证热交换的效果。在实际使用时，为了确保冷却剂对管道2的冷却效果以及便于冷却剂的排出，所述进料口11位于箱体1的上部，出料口12位于箱体1的下部。本装置还包括温度检测器4、压差传感器5和压力传感器6。所述温度检测器4能够检测箱体内部温度；所述压差传感器5能够检测所述管道2的进气端21和出气端22之间的压差；所述压力传感器6位于所述管道2的出气端22，用以测量管道内的压力值。

在本实施例中，所述管道2内壁沿着管道长度方向设有多个凸起23，所述凸起23的作用是：一方面可以阻挡天然气中的硫颗粒继续随气流向前运动；另一方面可以作为硫颗粒聚结结晶的核体，进一步促进硫颗粒的聚团增长。进一步地，作为优选实施方式，所述多个凸起23成排设置，在实际实施时，因为管道2是通过直线段管拼接的，所以每个直线段管的内壁都会设置有凸起23，每个直线段管中的凸起23成排设置，以便于加工。在其他实施例中，所述凸起23沿着管道2的长度方向也可以设有多排，具体根据实际需要确定。

本装置中的压差传感器5包括两个探头51，两个探头51分别位于管道2的进气端21和出气端22。

本装置中的箱体1形状可以根据实际的需要确定，在本实施例中，结合图1和图2，所述箱体1为圆柱状。

如图2所示，为了便于在实际使用时本装置与天然气管道的连接，所述管道2的进气端21和出气端22均设有法兰结构。

综合以上，本装置的使用方法和原理是：

使用之前，将管道2的两端分别与天然气管道连接。如图1、图2所示，高含硫天然气(以下简称天然气)从管道2的进气端21进入，同时冷却剂从箱体1的进料口11进入，管道2中的天然气与箱体1内的冷却剂发生热交换，冷却剂的温度通过温度传感器4来显示，然后根据需要，人工进行冷却剂用量的调节。天然气在管道1中流动时会与管道2的内壁发生碰撞，其温度、压力和流速会发生不同程度的降低。

如图3和图4所示，随着温度、压力的降低，硫元素在天然气中的溶解度不断降低，硫元素将不断析出。具体的，图3表示天然气中的CH₄:H₂S:CO₂:N₂＝65:7:20:8，即CH₄摩尔分数65％，H₂S摩尔分数7％，CO₂摩尔分数20％，N₂摩尔分数8％。图4表示天然气中的CH₄:H₂S:CO₂:N₂＝66:20:10:4，即CH₄摩尔分数66％，H₂S摩尔分数20％，CO₂摩尔分数10％，N₂摩尔分数4％。对比图3和图4的数据，可见不同组成的天然气中硫元素的溶解度随温度和压力变化都具有类似的特征。

随着天然气在管道2内的流动，天然气中原本携带的硫颗粒以及天然气中析出的硫颗粒与管道内壁不断发生碰撞，硫颗粒的能量、动量都会发生不同程度的降低，同时随着硫颗粒析出数量的增加，硫颗粒间发生碰撞的几率也会增大，硫颗粒与管道内壁以及硫颗粒间发生碰撞之后，硫颗粒会发生聚结结晶效应，图5是硫颗粒从单颗粒向聚团增长的示意图，聚团增长的过程是：单颗粒-单链-枝状物-枝状物折叠-增长形成聚团-充分增长的平衡聚团。因为在管道2的内壁上设有成排的凸起23，其不仅可以阻挡硫颗粒继续随气流向前运动，还能作为硫颗粒聚结结晶的核体，进一步促进硫颗粒的聚团增长，聚团后的硫颗粒沉积在管道2中。随着天然气的继续流动，其经过捕硫网3时，捕硫网3的网丝状结构进一步捕集到天然气中存在的硫颗粒，从而使出口处的天然气中基本不含硫颗粒，从而达到工作目的。

随着本装置捕集、沉积硫逐渐增多，天然气在管道2中的有效流通面积不断降低，通过差压传感器5和压力传感器6检测本装置进气端21和出气端22之间的压力差，以及出气端22的压力，进而达到实时监测的作用。当检测到本装置进气端21和出气端22压力差达到一定程度时，可以认为本装置内已经沉积了足够多的硫，此时需要将该装置拆卸下来进行除硫处理。

本装置拆除下来之后，将进气端21和出气端22用挡板封住，然后向管道2中充装氮气等惰性气体以防止硫元素自燃，当压力(压力值通过压力传感器6来显示)升高到一定程度之后，对捕硫网3进行加热；同时向箱体1内充装加热液体，通过温度传感器4来控制加热的温度，加热液体对管道1进行加热，当管道1的温度达到硫元素的熔点时，聚团的硫颗粒融化从而以液态的形式流出来，最后调整本装置的位置将液态硫加注到硫回收罐车。

在实际应用中，本装置可以采用两套装置并行使用，其中一套用于捕集沉积硫，另一套用于加热清空所收集的沉积硫，在下一段时间内两套装置可以相互切换，不影响正常的生产。同时可以根据捕集硫深度的需求，将本装置进行多级串联操作，从而增加硫捕集的效果。

综上所述，本实用新型一种管式硫沉积捕集装置，结构简单、工作可靠、清洗方便。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的使用推广价值。

上述实施方式仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。本实用新型还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。