CN102120135A - 一种同时脱除含硫混合气中的h2s、co2和so2的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同时脱除含硫混合气中的H₂S、CO₂和SO₂的方法及其装置。该方法先采用石灰水溶液脱除混合气体中的CO₂和SO₂，并把沉淀物分离出来，然后采用烧碱溶液脱除H₂S及剩余的少量的CO₂和SO₂，并经催化剂反应后，最终将H₂S转化成硫泡产品。该专用装置包括联合洗涤塔、石灰水循环池、烧碱溶液循环槽、过滤机、富液槽、再生塔和液位调节器等设备。本发明先脱除二氧化硫和二氧化碳，然后脱除硫化氢，脱除硫化氢的碱液采用氢氧化钠溶液，氢氧化钠在吸收二氧化碳后生成碳酸钠使吸能力提高。

Description

一种同时脱除含硫混合气中的H₂S、CO₂和SO₂的方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种含硫混合气脱硫方法，具体涉及一种同时脱除含硫混合气中的H₂S、CO₂和SO₂的方法及其装置。

背景技术

对含有硫化氢组分的各种工业炉窖含硫混合气、废气等气体处理，一般都采用催化氧化法、或循环吸收法、或干法将硫化氢吸收脱除，如PDS法、HPF法、塔卡哈克斯萘醌法、F.R.C苦味酸法等催化氧化法；AS氨水脱硫法、真空碳酸钾法、单乙醇胺法等循环吸收法；颗粒状活性炭或氧化铁等干法脱硫。对于含有二氧化硫组分时，一般采用氨水法或石灰水法吸收二氧化硫生成亚硫酸盐，然后再氧化成正盐。但同时存在二氧化硫、二氧化碳、硫化氢等三种组分的混合气体并且二氧化硫、二氧化碳含量特别高时，无论单独采用以上哪一种方法都不能有效地脱除硫化氢组分。当单独采用催化氧化法时，脱硫液中过快地生成积累亚硫酸盐和硫酸盐，并生成大量重碳酸盐，使脱硫液脱硫能力下降，并消耗大量的碱。当单独采用循环法时，由于二氧化硫和二氧化碳在溶液中的酸性远大于硫化氢，使硫化氢的吸收受到二氧化碳和二氧化硫溶解浓度的控制，使三种组分的脱除都不能同时或有效地进行。当单独采用干法脱硫工艺处理这类混合气体时，因混合组分与铁质脱硫剂反应生成不可再生的硫酸铁、硫酸钙或碳酸钙，使脱硫剂很快中毒失效。因此，至今对于同时含有三种酸性组分的混合气体，尚未有成熟的工艺方法有效地脱除到国家规定的排放指标，直接影响到这类含硫混合气的利用。

目前对于烟道气脱除二氧化硫已有成熟的工艺技术，如氨水洗涤法和石灰水洗涤法，生成产物是硫酸铵和硫酸钙。脱硫后烟气二氧化硫指标小于100mg/m³。但是，这种方法只适用于含二氧化硫的烟道气。在我国中西部地区的某些中小焦化厂采用石灰水洗涤法脱除含硫混合气中硫化氢工艺，见附图1。含硫混合气中不含二氧化硫，而含二氧化碳和硫化氢。硫化氢的脱除效率为50~60%，脱硫操作后的含硫混合气仍然不适合作燃料气。

因此，到目前为止，对于净化含有多种酸性气体，特别是同时含有二氧化硫、二氧化碳、硫化氢等酸性气体，无论采用哪种常用方法都很难脱除混合气体中的硫化氢。

发明内容

发明目的：针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种同时脱除含硫混合气中的H₂S、CO₂和SO₂的方法,以实现当含硫混合气中同时含有这3中气体时，一次性去除，使含硫混合气符合国家标准，本发明的另一个目的是提供上述方法的专用装置，该装置为复合洗涤塔，先将对硫化氢吸收影响最大的二氧化硫和二氧化碳脱除，最后脱除硫化氢气体。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种同时脱除含硫混合气中的H₂S、CO₂和SO₂的方法，先采用石灰水溶液脱除混合气体中的CO₂和SO₂，并以沉淀物分离出来，然后采用烧碱溶液脱除H₂S及剩余的少量的CO₂和SO₂，并经催化剂反应后，最终将H₂S转化成硫泡产品。

同时脱除含硫混合气中的H₂S、CO₂和SO₂的方法的专用装置，包括联合洗涤塔、石灰水循环池、烧碱溶液循环槽、过滤机、富液槽、再生塔和液位调节器；所述的石灰水循环池通过石灰水进水管路和石灰水出水管路与联合洗涤塔相通，在石灰水进水管路上设置有石灰水循环泵；所述的烧碱溶液循环槽通过贫液管与联合洗涤塔相通，在贫液管上设置有贫液泵；在联合洗涤塔上设置有富液管与富液槽相通，所述的富液槽与再生塔通过再生管相通，在再生管上设置有再生泵，所述的再生塔与烧碱溶液循环槽通过管路相通，在该管路上设置有液位调节器；在所述的石灰水循环池上设置有沉淀过滤循环管路，在沉淀过滤循环管路上设置有过滤机和泥浆泵。

所述的联合洗涤塔，可由石灰水洗涤塔和碱液洗涤塔两个塔构成，即为两塔式，含硫混合气先进入石灰水洗涤塔洗涤后，再进入碱液洗涤塔洗涤，所述的石灰水进水管路和石灰水出水管路均与石灰水洗涤塔相通，所述的贫液管和富液管均与碱液洗涤塔相通。

所述的石灰水洗涤塔为空喷塔。所述的碱液洗涤塔为填料塔，在所述的填料塔内设置有溶液再分布盘，所述的溶液再分布盘采用气液穿流式塔盘，上流气体与下流液体相对而行，在通过塔盘时湍动接触，具有鼓泡吸收效果。

所述的联合洗涤塔也可为一塔式综合洗涤塔，即一塔式，其上部为填料塔，进行碱液洗涤操作，下部为空喷塔进行石灰水洗涤操作，含硫混合气先从下部进入，进行石灰水洗涤后再进入上部进行碱液洗涤，在上部和下部的中间分界处设置有碱液回收槽，碱液回收槽的中部为含硫混合气通管，在含硫混合气通管的上方设置有挡板；所述的石灰水进水管路和石灰水出水管路均与空喷塔相通，所述的贫液管和富液管均与填料塔相通。

在所述的填料塔内设置有溶液再分布盘，所述的溶液再分布盘采用气液穿流式塔盘，上流气体与下流液体相对而行，在通过塔盘时湍动接触，具有鼓泡吸收效果。

有益效果：本发明采用石灰水脱除二氧化硫和二氧化碳，与采用氢氧化钠溶液脱除硫化氢相结合的工艺，先脱除二氧化硫和二氧化碳，然后脱除硫化氢。脱除硫化氢的碱液采用氢氧化钠溶液，氢氧化钠在吸收二氧化碳后生成碳酸钠使吸能力提高。石灰水洗涤塔段采用空喷塔，碱洗涤塔段采用填料塔。石灰水循环池由熟石灰消化池，清液池，沉淀池构成。消化池将熟石灰消化成氢氧化钙，并且析出溶解热；清液池供给脱硫循环液，防止沉淀物带入塔；沉淀池分离出硫酸钙和碳酸钙沉淀使脱硫清液满流进入清液池。填料塔段溶液再分布塔盘采用气液穿流式分布，使气液能充分接触，提高脱硫能力。本发明采用两段脱硫法脱除混合含硫混合气中的二氧化硫、二氧化碳、硫化氢技术，装置可采用一塔式工艺或两塔式工艺，第二段硫化氢脱除可采用催化氧化法脱硫，也可采用循环吸收法脱硫。因此本发明对混合气体中二氧化硫、二氧化碳和硫化氢具有综合脱除能力，且脱除效率高，解决了国内脱硫工艺目前只能单一脱除二氧化硫或硫化氢的难题，另外，该工艺简洁合理，具有很强的灵活性，可根据场地大小采用一塔式或两塔式脱硫工艺。

附图说明

图1是现有的常用的石灰水脱硫装置图。图中，循环石灰水池1、循环泵2、洗涤塔3、泥浆泵4、过滤机5。

图2是本发明的两塔式专用装置结构示意图。

图3是本发明的一塔式专用装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种同时脱除含硫混合气中的H₂S、CO₂和SO₂的方法，先采用石灰水溶液脱除混合气体中的CO₂和SO₂，并以沉淀物分离出来，然后采用烧碱溶液脱除H₂S及剩余的少量的CO₂和SO₂，并经催化剂反应后，最终将H₂S转化成硫泡产品。该方法为两种洗涤剂复合在一种工艺上使用，可处理的混合气，其酸性组分含量可以高含量或低含量。其中，脱除H₂S的碱洗工艺，可以与催化氧化法联合，也可与循环吸收法联合，脱硫废碱液可作为剩余氨水蒸馏固定铵分解的补充碱源。

实施例2

如图2所示，为本发明的两塔式专用装置。该专用装置包括联合洗涤塔、石灰水循环池1、烧碱溶液循环槽9、过滤机12、富液槽5、再生塔7和液位调节器8；所述的石灰水循环池1通过石灰水进水管路14和石灰水出水管路15与联合洗涤塔相通，在石灰水进水管路14上设置有石灰水循环泵2；所述的烧碱溶液循环槽9通过贫液管16与联合洗涤塔相通，在贫液管16上设置有贫液泵10；在联合洗涤塔上设置有富液管17与富液槽5相通，所述的富液槽5与再生塔7通过再生管18相通，在再生管18上设置有再生泵6，所述的再生塔7与烧碱溶液循环槽9通过管路相通，在该管路上设置有液位调节器8；在所述的石灰水循环池1上设置有沉淀过滤循环管路，在沉淀过滤循环管路上设置有过滤机12和泥浆泵13。在再生塔7上设有硫泡出口。

联合洗涤塔包括石灰水洗涤塔3和碱液洗涤塔4，即为两塔式，含硫混合气先进入石灰水洗涤塔3洗涤后，再进入碱液洗涤塔4洗涤，所述的石灰水进水管路14和石灰水出水管路15均与石灰水洗涤塔3相通，所述的贫液管16和富液管均17与碱液洗涤塔4相通。石灰水洗涤塔3为空喷塔，在其上设有含硫混合气的进出口，下进上出，对流洗涤。所述的碱液洗涤塔4为填料塔，在所述的填料塔内设置有溶液再分布盘，所述的溶液再分布盘采用气液穿流式塔盘，上流气体与下流液体相对而行，在通过塔盘时湍动接触，具有鼓泡吸收效果。在碱液洗涤塔4上设有含硫混合气的进出口，其进口与石灰水洗涤塔3的出口相通。

如图3所示，为本发明的一塔式装置。除联合洗涤塔不同外，其他设备均与图2中的两塔式装置相同。所述的联合洗涤塔为一塔式综合洗涤塔，其上部为填料塔，进行碱液洗涤操作，下部为空喷塔进行石灰水洗涤操作，含硫混合气先从下部进入，进行石灰水洗涤后再进入上部进行碱液洗涤，在上部和下部的中间分界处设置有碱液回收槽，碱液回收槽的中部为含硫混合气通管，在含硫混合气通管的上方设置有挡板；所述的石灰水进水管路和石灰水出水管路均与空喷塔相通，所述的贫液管和富液管均与填料塔相通。在所述的填料塔内设置有溶液再分布盘，所述的溶液再分布盘采用气液穿流式塔盘，上流气体与下流液体相对而行，在通过塔盘时湍动接触，具有鼓泡吸收效果。

含硫混合气体进入石灰水洗涤塔，用循环石灰水喷洒洗涤。石灰水洗涤塔是一个空喷塔，采用一段或多段喷洒。洗涤后的富硫石灰水从塔底液封排入石灰水循环池。在石灰水循环池内循环石灰水完成澄清分离，清液满流溢入清液室，循环池沉淀泥浆用泥奖泵抽送到过滤机分离出沉淀滤渣，滤液返回石灰水洗涤塔，循环洗涤混合气，将混合气中的二氧化硫和大部分二氧化碳吸收，并生成硫酸钙、碳酸钙沉淀。同时将熟石灰（氧化钙）加入循环池的石灰消化室，用水或蒸氨废水消化后的清石灰水满流溢入（循环池补充洗涤循环石灰水）。

混合气体经过石灰水洗涤塔洗涤，预先除去二氧化硫和大部分二氧化碳，然后进入碱液洗涤塔。碱液洗涤塔是一个填料塔，脱硫工艺可以采用催化氧化法，也可采用循环吸收法。对于硫化氢含量低于1000mg/m³的混合气体，采用催化氧化法，对于硫化氢含量很低，且硫化氢回收有价值情况下，可采用循环吸收法。当采用催化氧化法时，吸收液采用氢氧化钠溶液。在碱液洗涤塔用循环碱液喷淋，在填料层中吸收硫化氢和部分二氧化碳，吸收后脱硫富液，经塔内液封自流入富液槽，然后用富液泵抽送入再生塔氧化再生脱硫液。再生可采用槽式再生或塔式再生，槽式再生采用自吸式喷射再生器向槽内压入循环富液，并利用高速喷射产生的吸力吸入空气，自吸式再生器喷嘴流速大于18m/s，空气吸入量为喷入溶液量的3~4倍。再生槽上部引出硫泡。再生槽底部引出再生清液，经液位调节器液入烧碱溶液循环槽。最后用贫液泵抽送到碱液洗涤塔，洗涤混合气。经过碱液洗涤塔碱洗脱硫后，混合气体中的酸性组分达到低碳低硫水平，作为锅炉燃气，使烟气含二氧化硫量低于50mg/m³。

Claims (8)

1.一种同时脱除含硫混合气中的H₂S、CO₂和SO₂的方法，其特征在于：先采用石灰水溶液脱除混合气体中的CO₂和SO₂，并以沉淀物分离出来，然后采用烧碱溶液脱除H₂S及剩余的少量的CO₂和SO₂，并经催化剂反应后，最终将H₂S转化成硫泡产品。

2. 权利要求1所述的同时脱除含硫混合气中的H₂S、CO₂和SO₂的方法的专用装置，其特征在于：包括联合洗涤塔、石灰水循环池、烧碱溶液循环槽、过滤机、富液槽、再生塔和液位调节器；所述的石灰水循环池通过石灰水进水管路和石灰水出水管路与联合洗涤塔相通，在石灰水进水管路上设置有石灰水循环泵；所述的烧碱溶液循环槽通过贫液管与联合洗涤塔相通，在贫液管上设置有贫液泵；在联合洗涤塔上设置有富液管与富液槽相通，所述的富液槽与再生塔通过再生管相通，在再生管上设置有再生泵，所述的再生塔与烧碱溶液循环槽通过管路相通，在该管路上设置有液位调节器；在所述的石灰水循环池上设置有沉淀过滤循环管路，在沉淀过滤循环管路上设置有过滤机和泥浆泵。

3.根据权利要求2所述的同时脱除含硫混合气中的H₂S、CO₂和SO₂的方法的专用装置，其特征在于：所述的联合洗涤塔包括石灰水洗涤塔和碱液洗涤塔，含硫混合气先进入石灰水洗涤塔洗涤后，再进入碱液洗涤塔洗涤，所述的石灰水进水管路和石灰水出水管路均与石灰水洗涤塔相通，所述的贫液管和富液管均与碱液洗涤塔相通。

4.根据权利要求3所述的同时脱除含硫混合气中的H₂S、CO₂和SO₂的方法的专用装置，其特征在于：所述的石灰水洗涤塔为空喷塔。

5.根据权利要求3所述的同时脱除含硫混合气中的H₂S、CO₂和SO₂的方法的专用装置，其特征在于：所述的碱液洗涤塔为填料塔。

6.根据权利要求5所述的同时脱除含硫混合气中的H₂S、CO₂和SO₂的方法的专用装置，其特征在于：在所述的填料塔内设置有溶液再分布盘，所述的溶液再分布盘采用气液穿流式塔盘。

7.根据权利要求2所述的同时脱除含硫混合气中的H₂S、CO₂和SO₂的方法的专用装置，其特征在于：所述的联合洗涤塔为一塔式综合洗涤塔，其上部为填料塔，进行碱液洗涤操作，下部为空喷塔进行石灰水洗涤操作，含硫混合气先从下部进入，进行石灰水洗涤后再进入上部进行碱液洗涤，在上部和下部的中间分界处设置有碱液回收槽，碱液回收槽的中部为含硫混合气通管，在含硫混合气通管的上方设置有挡板；所述的石灰水进水管路和石灰水出水管路均与空喷塔相通，所述的贫液管和富液管均与填料塔相通。

8.根据权利要求7所述的同时脱除含硫混合气中的H₂S、CO₂和SO₂的方法的专用装置，其特征在于：在所述的填料塔内设置有溶液再分布盘，所述的溶液再分布盘采用气液穿流式塔盘。

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