CN103111177B - 氧化脱除气相中硫化氢的方法及装置 - Google Patents

氧化脱除气相中硫化氢的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种氧化脱除气相中硫化氢的方法及装置，它包括沉降罐、抽离泵、过滤膜、超重力旋转填料床、分离器、平衡罐和再生超重力机；所述沉降罐与超重力旋转填料床之间依次连接有抽离泵和过滤膜；所述沉降罐与分离器之间连接有平衡罐；所述超重力旋转填料床与平衡罐连通，所述沉降罐与分离器依次连接有抽离泵和过滤膜，所述沉降罐与再生超重力机之间依次连接有抽离泵和过滤膜。本方法采用预氧化脱硫-超重力氧化脱硫-沉降硫磺-再生的工艺路线进行脱硫。本发明采用超重力机取代传统低传质效率反应器，在硫化氢氧化和催化剂再生中均采用超重力旋转填料床反应器，极大强化了过程传质效率，缩短氧化脱硫和脱硫剂再生时间。

Description

氧化脱除气相中硫化氢的方法及装置
技术领域
本发明涉及气体净化领域，具体涉及一种氧化脱除气相中硫化氢的方法及装置。
背景技术
硫化氢(H2S)是一种有毒有害气体，是伴随工业化生产而产生的一种工业废气，来源于炼油厂、天然气净化厂、石油化工厂、煤气净化厂、氮肥厂、冶炼厂，造纸厂、印染厂、制革厂、农药厂等行业。气体中存在硫化氢会产生种种有害的影响。如石油天然气管道，由于硫化氢酸性的长期腐蚀而破裂；还有，在合成氨工业中，硫化氢的存在使得工业催化剂中毒。空气中含有0.10％硫化氢就会使人发生头痛、眩晕等中毒症状，空气含硫化氢过高将危及居民生活安全。因此，硫化氢是属于必须消除或控制的气体污染物。若将其直接排放或燃烧后转变成二氧化硫排放，均会对大气环境造成严重污染。所以无论是从环境还是从生产考虑都必须进行脱硫。
天然气的净化脱硫方法依其弱酸性和强还原性而进行脱硫可分为干法脱硫和湿法脱硫。干法是利用硫化氢的还原性和可燃性，以固体氧化剂或吸附剂来脱硫或直接燃烧，其中包括克劳斯法、氧化铁法、活性炭法等。湿法按其所用的不同脱硫剂分为液体吸收法和吸收氧化法两类。液体吸收法中有利用碱性溶液的化学吸收法和利用有机溶剂的物理吸收法，以及物理化学吸收法。吸收氧化法主要利用各种氧化剂、催化剂进行脱硫。
传统的湿法脱硫采用塔设备作为脱硫装置，设备尺寸庞大、造价高、阻力大、传质效率较低、操作弹性小。超重力设备取代塔设备作为脱硫装置，具有工艺简单、设备尺寸小、脱硫工艺可以整体成套，设备结构紧凑、体积小、占地少、运行成本低等优点。中国发明专利200310101838.1报道了一种超重力旋转床和有机胺吸收脱除气体中硫化氢和粉尘的方法，但没有涉及后续有机胺的再生方法。中国发明专利200710101508.0报道了一种天然气超重力脱硫化氢的方法，该专利在传统有机胺吸收脱硫工艺的基础上，采用超重力旋转填料床取代了吸收塔，但再生时间长、硫磺的分离设备庞大。中国实用新型专利200620023555.9报道了一种超重力脱除气体中硫化氢的设备，其工艺基本同中国发明专利200710101508.0报道的类似，但脱硫原理是湿式催化氧化脱硫法；尽管吸收设备尺寸减小，但后续的再生设备庞大、效率低，采用的是外置除沫器。采用超重力旋转填料床作为络合铁脱硫的气液接触设备，脱硫过程中产生的硫磺容易富集在转子填料中，造成转子外层填料堵塞，尤其是气相中硫化氢浓度较高时，堵塞较为严重。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种氧化脱除气相中硫化氢的方法及装置。它在传统络合铁湿式氧化脱硫工艺的基础上，采用超重力机取代传统低传质效率反应器，在硫化氢氧化和催化剂再生中均采用超重力旋转填料床反应器，极大强化了过程传质效率，缩短氧化脱硫和脱硫剂再生时间。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种氧化脱除气相中硫化氢的方法，该方法包括以下步骤：
1)首先将沉降罐中的络合铁脱硫剂贫液从再生来液口流出通过第一抽离泵抽离，经过第一过滤膜过滤后分别进入分离器和超重力旋转填料床中；
2)分离器中的络合铁脱硫剂贫液与含有硫化氢的气体反应，吸收硫化氢的络合铁脱硫剂富液进入平衡罐中，含有少量硫化氢的气体经过平衡罐进入超重力旋转填料床中，并与超重力旋转填料床中的络合铁脱硫剂贫液反应，吸收硫化氢的络合铁脱硫剂富液进入平衡罐中；
3)平衡罐中的络合铁脱硫剂富液与硫磺沉降剂混合后一并通过平衡罐来液口进入沉降罐；
4)步骤3)中的络合铁脱硫剂富液进入沉降罐后，络合铁脱硫剂富液中硫磺沉降后从硫磺排除口排出，络合铁脱硫剂富液中从溢流口流出通过第二抽离泵抽离，经过第二过滤膜过滤后分别进入再生超重力机中，
5)再生超重力机中的络合铁脱硫剂富液与空气反应，再生成络合铁脱硫剂从再生口进入沉降罐。
进一步地，所述步骤4)中，硫磺沉降排出后经过真空过滤机，得到硫磺饼，过滤的滤液从返回口返回沉降罐中。
本发明还提供了一种氧化脱除气相中硫化氢的装置，所述装置包括沉降罐、第一抽离泵、第一过滤膜、超重力旋转填料床、分离器、平衡罐和再生超重力机；所述沉降罐与超重力旋转填料床之间依次连接有第一抽离泵和第一过滤膜；所述沉降罐与分离器之间连接有平衡罐；所述超重力旋转填料床与平衡罐连通，所述沉降罐与分离器依次连接有第一抽离泵和第一过滤膜，所述沉降罐与再生超重力机之间依次连接有第二抽离泵和第二过滤膜，所述沉降罐设置有再生来液口、平衡罐来液口、硫磺排除口、溢流口、再生口和返回口16。
进一步地，所述返回口的管道伸入沉降罐内，所述沉降罐上还设置有液位计和吹扫管。
再进一步地，所述沉降罐底部连接有真空过滤机。
再进一步地，所述再生超重力机连接着风机，所述再生超重力机与风机之间连接有第三过滤膜。
本发明的工作原理：
本发明利用络合铁脱硫剂贫液两次吸收气体中硫化氢，使之充分去除气体中含有的硫化氢，络合铁脱硫剂贫液中的络合铁与硫化氢反应生成硫磺和络合亚铁，硫磺通过沉降过滤得到硫磺饼，富液中的络合亚铁氧化后转化为络合铁，重复利用。
本发明的优点：
1、本发明采用超重力机取代传统低传质效率反应器，在硫化氢氧化和催化剂再生中均采用超重力旋转填料床反应器，极大强化了过程传质效率，缩短氧化脱硫和脱硫剂再生时间，另外，采用预氧化脱硫-超重力氧化脱硫-沉降硫磺-再生的工艺路线，在很大程度上防止了硫磺堵塞超重力设备；同时设备尺寸大大缩小，液体循环量相对于现行的气相湿法脱硫化氢技术显著性降低。
2、本发明在超重力-络合铁脱硫前，采用内部构件少且简单的气液接触设备进行了预脱硫，显著降低进入超重力旋转填料床内气体中的硫化氢浓度，尤其是对于高浓度硫化氢气体脱硫能防止硫磺堵塞转子填料，
3、本发明采用先硫磺沉降再进行富液再生，这样防止富液再生堵塞再生超重力旋转填料床。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为沉降罐的剖面图；
图3为沉降罐的俯视图。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
一种氧化脱除气相中硫化氢的装置，该装置包括沉降罐1、第一抽离泵2.1、第一过滤膜3.1、超重力旋转填料床4、分离器5、平衡罐6和再生超重力机7；沉降罐1与超重力旋转填料床4之间依次连接有第一抽离泵2.1和第一过滤膜3.13；沉降罐1与分离器5之间连接有平衡罐6；超重力旋转填料床4与平衡罐6连通，沉降罐1与分离器5依次连接有第一抽离泵2.1和第一过滤膜3.1，沉降罐1与再生超重力机7之间依次连接有第二抽离泵2.2和第二过滤膜3.2，沉降罐1设置有再生来液口11、平衡罐来液口12、硫磺排除口13、溢流口14、再生口15和返回口16；返回口16的管道伸入沉降罐1内，沉降罐1上下分别设置有液位计17，沉降罐1下部锥体上设置有三个吹扫管18。
沉降罐1底部连接有真空过滤机8。再生超重力机7连接着风机9，所述再生超重力机7与风机9之间连接有第三过滤膜3.3。
氧化脱除气相中硫化氢的方法，该方法包括以下步骤：
1)首先将沉降罐1中的络合铁脱硫剂贫液从再生来液口11流出通过第一抽离泵2.1抽离，经过第一过滤膜3.1过滤后分别进入分离器5和超重力旋转填料床4中；
2)分离器5中的络合铁脱硫剂贫液与含有硫化氢的气体反应，吸收硫化氢的络合铁脱硫剂富液进入平衡罐6中，含有少量硫化氢的气体进过平衡罐6进入超重力旋转填料床4中，并与超重力旋转填料床4中的络合铁脱硫剂贫液反应，吸收硫化氢的络合铁脱硫剂富液进入平衡罐6中；
3)平衡罐6中的络合铁脱硫剂富液与硫磺沉降剂混合后一并通过平衡罐来液口12进入沉降罐1；
4)步骤3)中的络合铁脱硫剂富液进入沉降罐1后，络合铁脱硫剂富液中硫磺沉降后从硫磺排除口13排出，络合铁脱硫剂富液中从溢流口14流出通过第二抽离泵2.2抽离，经过第二过滤膜3.2过滤后分别进入再生超重力机7中，硫磺沉降排出后进过真空过滤机8，得到硫磺饼，过滤的滤液从返回口16返回沉降罐1中，
5)再生超重力机7中的络合铁脱硫剂富液与空气反应，再生成络合铁脱硫剂从再生口15进入沉降罐1。
本实施例中，处理气体：油田伴生气，气体标况密度0.748Kg/m3，硫化氢含量13060ppm，二氧化碳含量12％wt，气体压力0.8Mpa，气量100m3/h，络合铁脱硫剂温度45℃，脱硫剂贫液流量15m3/h，再生温度45℃，再生液流量20m3/h，再生空气温度50℃，再生空气为常压，再生空气流量1000m3/h。连续运行500h，超重力机N气相出口硫化氢浓度低于4ppm，运行过程中无硫磺堵塞。
超重力旋转填料床4和再生超重力机7均为超重力旋转填料床，它们的处理参数为：气量20-100m3/h，液量2-20m3/h，设计压力1.0Mpa；超重力机N的尺寸：转子外直径600mm，转子内直径200mm，转子高度200mm；超重力机R的尺寸：转子外直径700mm，转子内直径200mm，转子高度200mm；两台超重力机转速均为600rpm；管式反应器L的内直径200mm，液体采用喷嘴雾化；沉降罐容积5m3；
分离器5可以为自动力波洗涤器、静态混合器或者带雾化喷嘴的管式反应器。
络合铁的组成属于国家规定范围。本发明没有介绍的属于现有技术。
尽管上述实施例对本实用新型做出了详尽的描述，但它仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本实用新型保护范围。

Claims (6)

1.氧化脱除气相中硫化氢的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)首先将沉降罐(1)中的络合铁脱硫剂贫液从再生来液口(11)流出通过第一抽离泵(2.1)抽离，经过第一过滤膜(3.1)过滤后分别进入分离器(5)和超重力旋转填料床(4)中；
2)分离器(5)中的络合铁脱硫剂贫液与含有硫化氢的气体反应，吸收硫化氢的络合铁脱硫剂富液进入平衡罐(6)中，含有少量硫化氢的气体经过平衡罐(6)进入超重力旋转填料床(4)中，并与超重力旋转填料床(4)中的络合铁脱硫剂贫液反应，吸收硫化氢的络合铁脱硫剂富液进入平衡罐(6)中；
3)平衡罐(6)中的络合铁脱硫剂富液与硫磺沉降剂混合后一并通过平衡罐来液口(12)进入沉降罐(1)；
4)步骤3)中的络合铁脱硫剂富液进入沉降罐(1)后，络合铁脱硫剂富液中硫磺沉降后从硫磺排除口(13)排出，络合铁脱硫剂富液中从溢流口(14)流出通过第二抽离泵(2.2)抽离，经过第二过滤膜(3.2)过滤后分别进入再生超重力机(7)中；
5)再生超重力机(7)中的络合铁脱硫剂富液与空气反应，再生成络合铁脱硫剂从再生口(15)进入沉降罐(1)。
2.根据权利要求1所述的氧化脱除气相中硫化氢的方法，其特征在于，所述步骤4)中，硫磺沉降排出后经过真空过滤机(8)，得到硫磺饼，过滤的滤液从返回口(16)返回沉降罐(1)中。
3.一种如权利要求1所述氧化脱除气相中硫化氢的装置，其特征在于：所述装置包括沉降罐(1)、第一抽离泵(2.1)、第一过滤膜(3.1)、超重力旋转填料床(4)、分离器(5)、平衡罐(6)和再生超重力机(7)；所述沉降罐(1)与超重力旋转填料床(4)之间依次连接有第一抽离泵(2.1)和第一过滤膜(3.1)；所述沉降罐(1)与分离器(5)之间连接有平衡罐(6)；所述超重力旋转填料床(4)与平衡罐(6)连通，所述沉降罐(1)与分离器(5)依次连接有第一抽离泵(2.1)和第一过滤膜(3.1)，所述沉降罐(1)与再生超重力机(7)之间依次连接有第二抽离泵(2.2)和第二过滤膜(3.2)，所述沉降罐(1)设置有再生来液口(11)、平衡罐来液口(12)、硫磺排除口(13)、溢流口(14)、再生口(15)、返回口(16)。
4.根据权利要求3所述氧化脱除气相中硫化氢的装置，其特征在于，所述返回口(16)的管道伸入沉降罐(1)内，所述沉降罐(1)上还设置有液位计(17)和吹扫管(18)。
5.根据权利要求3所述氧化脱除气相中硫化氢的装置，其特征在于，所述沉降罐(1)底部连接有真空过滤机(8)。
6.根据权利要求3所述氧化脱除气相中硫化氢的装置，其特征在于，所述再生超重力机(7)连接着风机(9)，所述再生超重力机(7)与风机(9)之间连接有第三过滤膜(3.3)。
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