CN103381331A - 一种处理硫磺回收尾气硫化氢的方法及其装置 - Google Patents

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蒋国贤
刘芳
谭强
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何敬昌
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Abstract

本发明公开了一种处理硫磺回收尾气硫化氢的方法，具体步骤如下：a、首先将20%～80%的吸收液输入常温吸收段内与底部进入的硫磺回收尾气逆流接触进行第一级常温吸收；b、接着将剩余的吸收液输入低温吸收段的上部与来自常温吸收段的尾气逆流接触进行第二级低温吸收并排出尾气；c、完成第二级低温吸收后的低温吸收段的吸收液输入常温吸收段内与输入的常温吸收液混合后再次进行常温吸收，常温吸收后的吸收液从常温吸收段的底部排出。本发明通过双级双温吸收工艺可有效提高硫化氢的回收率达到99.99%，控制尾气进入焚烧段的硫化氢含量在130～50ppm以内，从而大大降低了排放尾气中SO2的量，以满足越来越严格的环保要求。

Description

一种处理硫磺回收尾气硫化氢的方法及其装置
技术领域
 本发明涉及硫磺回收尾气处理技术领域，尤其涉及用于处理硫磺回收装置中产生的含硫化氢尾气并能减少SO2的排放的技术，具体地说是一种处理硫磺回收尾气硫化氢的方法及其装置。
背景技术
随着世界各国保护大气环境的标准日益严格，对硫磺回收装置的硫磺回收率要求愈来愈高。我国于1997年1月1日开始实施的强制性标准《大气污染物综合排放标准》(GB16297～1996)，不仅规定了尾气中SO2的最高允许排放速率，也规定了最高允许排放浓度，即对现有污染源和新污染源最高允许排放质量浓度分别为1200 mg/m3和960 mg/m3。对目前国内天然气净化厂和炼油厂中的硫磺回收装置而言，使用SCOT 法尾气处理工艺可以达到标准规定的排放要求。可满足现行国家环保标准GB16297《大气污染物综合排放标准》的要求。
提高硫磺回收率实质上是改善SCOT 脱硫装置选择性脱除H2S的效率，但由于装置在常压下操作，尾气中H2S分压很低，改善选吸效率要比高压装置更困难。根据国内外的技术开发和工业实践经验，采取以下3方面的措施是有效的，若想达到99.9% 或更高的硫磺回收率。往往必须采取综合措施。(1)改进SCOT工艺的脱硫溶剂是提高选吸脱硫效率的有效途径之一，20世纪80年代以后，大多数装置都改用甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液脱硫，排放废气中二氧化硫的含量500～600 mg/Nm3；(2)除脱硫溶剂外，通过改进工艺参数来优化操作也颇为重要，一种是富液分成两段再生，只将一小部分第一再生段所得的半贫液，在第二再生段中以较高的蒸汽/溶液比再生为H2S含量极低的所谓“超贫液”；(3)另一种是降低贫液入塔温度。
专利号200710048360.9，一种硫磺回收及尾气处理装置及其硫磺回收及尾气处理的方法；专利号200710049014.2，改良低温克劳斯硫磺回收方法等文献中均采用一个吸收塔，一种吸收塔的的吸收液温度进行尾气吸收，其吸收效果欠佳，吸收后的尾气中硫化氢气体的浓度较高。传统的单级单温尾气吸收工艺的主要缺点是：废气中二氧化硫的含量较高，约500～960mg/Nm3，在一些环保要求高的地区，传统的尾气吸收工艺不能满足要求，需要进一步改进随着环保要求的日益严格，硫磺回收排放废气中二氧化硫的含量要求会越来越高，远远小于960mg/Nm3，旧的工艺已不能满足要求，需要进一步改进。到目前为止，在建的硫磺回收装置根据建设项目所在地的类别，有的装置要求二氧化硫的含量小于400 mg/Nm3，甚至在有些地区要求二氧化硫的含量小于200mg/Nm3。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种低温吸收和常温吸收相结合并能有效提高吸收率的处理硫磺回收尾气硫化氢的方法及其装置。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种处理硫磺回收尾气硫化氢的方法，其特征在于所述的方法步骤如下：
a、首先将占吸收液总量的20%～80%的常温吸收液输入常温吸收段内与底部进入的硫磺回收尾气逆流接触，进行第一级常温吸收；
b、接着将剩余的吸收液处理成低温吸收液后输入低温吸收段的上部与来自常温吸收段的尾气逆流接触，进行第二级低温吸收，同时第二级低温吸收后的尾气从低温吸收段的顶部排出；
c、完成第二级低温吸收后的低温吸收段的吸收液输入常温吸收段内与输入的常温吸收液混合后再次在常温吸收段内进行常温吸收，常温吸收后的吸收液从常温吸收段的底部排出。
步骤（a）、（b）中的吸收液采用浓度为25%～60%的甲基二乙醇胺溶液。
步骤（a）中的常温吸收液温度为33℃～40℃；步骤（b）中的低温吸收液温度为10℃～35℃。
步骤（a）中的硫磺回收尾气中硫化氢的体积含量为1%～10%且硫磺回收尾气的温度不大于50℃。
一种处理硫磺回收尾气硫化氢的装置，其特征在于：该装置包括低温吸收段和常温吸收段，低温吸收段的下部和常温吸收段的上部相连通且低温吸收段的上部和常温吸收段的上部分别设有吸收液输入口，常温吸收段的底部设有吸收液输出口，常温吸收段的下部设有尾气输入口且低温吸收段的顶部设有尾气排出口。
所述的低温吸收段和常温吸收段共用一个吸收塔，低温吸收段位于常温吸收段的上方且低温吸收段的底部与常温吸收段的顶部相连通。
所述的低温吸收段和常温吸收段分别采用独立设置的吸收塔，低温吸收段的底部通过半贫液泵与常温吸收段的上部相连通且常温吸收段的顶部通过尾气输送管与低温吸收段的下部相连通。
所述的低温吸收段和常温吸收段采用的吸收塔为填料塔或者板式塔。
所述低温吸收段上的吸收液输入口与设有低温冷却器的吸收液输入管相连通。
所述的吸收液输出口与设有富液泵的吸收液输出管相连通。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明通过低温吸收和常温吸收相结合，可有效提高硫化氢的回收率达到99.99%，有效控制尾气排出口的硫化氢含量且能控制尾气进入焚烧段的硫化氢含量在130～50 ppm以内，从而大大降低了排放尾气中SO2的量，以满足越来越严格的环保要求。
附图说明
附图1为本发明的装置的单塔结构示意图；
附图2为本发明的装置的双塔结构示意图。
其中：1—低温吸收段；2—常温吸收段；3—吸收液输入口；4—吸收液输出口；5—尾气输入口；6—尾气排出口；7—半贫液泵；8—尾气输送管；9—低温冷却器；10—富液泵。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
一种处理硫磺回收尾气硫化氢的方法，该方法的步骤如下：a、首先将占吸收液总量的20%～80%的常温吸收液输入常温吸收段内与底部进入的硫磺回收尾气逆流接触，进行第一级常温吸收；b、接着将剩余的吸收液处理成低温吸收液后输入低温吸收段的上部与来自常温吸收段的尾气逆流接触，进行第二级低温吸收，同时第二级低温吸收后的尾气从低温吸收段的顶部排出；c、完成第二级低温吸收后的低温吸收段的吸收液输入常温吸收段内与输入的常温吸收液混合后再次在常温吸收段内进行常温吸收，常温吸收后的吸收液从常温吸收段的底部排出。上述步骤构成处理硫磺回收尾气硫化氢的双级双温吸收工艺的基本思路，一级是用低温吸收液吸收，一级是用常温吸收液吸收；另外根据不同的工况，低温吸收液与常温吸收液的比例根据具体工艺需要加以调整。
步骤（a）、（b）中的吸收液采用浓度为25%～60%的甲基二乙醇胺溶液。
步骤（a）中的常温吸收液温度为33℃～40℃；步骤（b）中的低温吸收液温度为10℃～35℃。
步骤（a）中的硫磺回收尾气中硫化氢的体积含量为1%～10%且硫磺回收尾气的温度不大于50℃。
如图1-2所示，一种处理硫磺回收尾气硫化氢的装置，该装置包括低温吸收段1和常温吸收段2，低温吸收段1的下部和常温吸收段2的上部相连通且低温吸收段1的上部和常温吸收段2的上部分别设有吸收液输入口3，常温吸收段2上的吸收液输入口3的位置可根据工艺需要加以变化，常温吸收段2的底部设有吸收液输出口4，常温吸收段2的下部设有尾气输入口5且低温吸收段1的顶部设有尾气排出口6，构成的上述处理硫磺回收尾气硫化氢的装置即为一种双级双温吸收装置。在该装置中，低温吸收段1和常温吸收段2采用的吸收塔为填料塔或者板式塔，采用填料塔时则优先选用高效的不锈钢填料；低温吸收段1上的吸收液输入口3与设有低温冷却器9的吸收液输入管相连通，低温吸收液可以通过液氨制冷冷却得到，在有氨作为原料或产品的装置中，氨制冷为首选，低温吸收液也可以通过冷媒公用工程冷却得到；吸收液输出口4与设有富液泵10的吸收液输出管相连通。
吸收塔可以是一个双级吸收塔，也可以是两个吸收塔，单塔和双塔的取舍根据具体情况选择。例如对于新建装置，为了节约设备投资、减少设备占地，优先选用一个双级吸收塔，此时低温吸收段1和常温吸收段2共用一个吸收塔，低温吸收段1位于常温吸收段2的上方且低温吸收段1的底部与常温吸收段2的顶部相连通，具体结构如图1所示。对于老厂改造项目，一般只需要在原有吸收塔上游增加一个低温段吸收塔，或者在原有吸收塔下游增加一个常温段吸收塔，此时低温吸收段1和常温吸收段2分别采用独立设置的吸收塔，低温吸收段1的底部通过半贫液泵7与常温吸收段2的上部相连通且常温吸收段2的顶部通过尾气输送管8与低温吸收段1的下部相连通，具体结构如图2所示。
实施例一
采用单塔吸收，采用高16m，型号为350Y规整填料塔，具体结构如图1所示。塔顶用低温吸收液吸收，常温吸收液在填料中间段进入吸收塔。尾气进塔流量1227kmol/h，H2S含量为2.7%（v)；吸收液采用浓度为30%的甲基二乙醇胺溶液且吸收液的总量为330t/h；低温吸收液的温度为25℃，流量为165t/h；常温吸收液的温度为38℃，流量为165t/h。
处理时，常温吸收液从常温吸收段2的上部进入常温吸收段2后与常温吸收段2下部进入的尾气逆流接触，进行第一级常温吸收；低温吸收液进入低温吸收段1的上部（即吸收塔的上半部分）与来自常温吸收段2（即吸收塔下半部分）的尾气逆流接触，进行第二级低温吸收；低温吸收段1的吸收液吸收硫化氢后，直接由吸收塔上半部分进入下半部分的第一级常温吸收段2，与常温吸收液混合后再次进行常温吸收；经过常温吸收后尾气中的H2S含量降到0.1%（v)，然后再进入低温吸收段1，从塔顶尾气排出口6排出的尾气中H2S含量降到121ppm（v)，这样的吸收效果可以保证排放的烟气中SO2含量为380mg/Nm3。
在该实施例中，如果低温吸收液的温度降低到20℃，从塔顶尾气排出口6排出的尾气中H2S含量可以降到80ppm（v)，这样的吸收效果可以保证排放的烟气中SO2含量为265mg/Nm3。
实施例二
对于老厂改造装置，采用原吸收塔作为常温段吸收塔，采用高8m，型号为350Y规整填料塔；新增加一个吸收塔作为低温段吸收塔，采用高8m，型号为350Y规整填料塔，具体结构如图2所示。尾气进塔流量1227kmol/h，H2S含量为2.7%（v)；吸收液采用浓度为35%的甲基二乙醇胺溶液且吸收液的总量为280t/h；低温吸收液的温度为30℃，流量为100t/h；常温吸收液的温度为38℃，流量为180t/h。
处理时，常温吸收液从常温吸收段2的上部进入常温吸收段2后与常温吸收段2下部进入的尾气逆流接触，进行第一级常温吸收；低温吸收液进入低温吸收段1的上部与来自常温吸收段2并通过尾气输送管8传输的尾气逆流接触，进行第二级低温吸收；低温吸收段1的吸收液吸收硫化氢后，再进入常温吸收段2的吸收塔上与常温吸收液混合后再次进行常温吸收；经过常温吸收后的尾气中H2S含量降到0.08%（v)，然后再进入低温吸收段1，从塔顶尾气排出口6排出的尾气中H2S含量降到85ppm（v)，这样的吸收效果可以保证排放的烟气中SO2含量为260mg/Nm3。
在该实施例中，如果低温吸收液的温度降低到25℃，从塔顶尾气排出口6排出的尾气中H2S含量降到50ppm（v)，这样的吸收效果可以保证装置烟囱排放的烟气的SO2含量为186mg/Nm3。
本发明通过低温吸收和常温吸收相结合，可有效提高硫化氢的回收率达到99.99%，有效控制尾气排出口的硫化氢含量且能控制尾气进入焚烧段的硫化氢含量在130～50 ppm以内，从而大大降低了排放尾气中SO2的量，以满足越来越严格的环保要求。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种处理硫磺回收尾气硫化氢的方法，其特征在于所述的方法步骤如下：
a、首先将占吸收液总量的20%～80%的常温吸收液输入常温吸收段内与底部进入的硫磺回收尾气逆流接触，进行第一级常温吸收；
b、接着将剩余的吸收液处理成低温吸收液后输入低温吸收段的上部与来自常温吸收段的尾气逆流接触，进行第二级低温吸收，同时第二级低温吸收后的尾气从低温吸收段的顶部排出；
c、完成第二级低温吸收后的低温吸收段的吸收液输入常温吸收段内与输入的常温吸收液混合后再次在常温吸收段内进行常温吸收，常温吸收后的吸收液从常温吸收段的底部排出。
2.根据权利要求1所述的处理硫磺回收尾气硫化氢的方法，其特征在于：步骤（a）、（b）中的吸收液采用浓度为25%～60%的甲基二乙醇胺溶液。
3.根据权利要求1或2所述的处理硫磺回收尾气硫化氢的方法，其特征在于：步骤（a）中的常温吸收液温度为33℃～40℃；步骤（b）中的低温吸收液温度为10℃～35℃。
4.根据权利要求1或2所述的处理硫磺回收尾气硫化氢的方法，其特征在于：步骤（a）中的硫磺回收尾气中硫化氢的体积含量为1%～10%且硫磺回收尾气的温度不大于50℃。
5.一种根据权利要求1-4所述处理硫磺回收尾气硫化氢的方法的装置，其特征在于：该装置包括低温吸收段（1）和常温吸收段（2），低温吸收段（1）的下部和常温吸收段（2）的上部相连通且低温吸收段（1）的上部和常温吸收段（2）的上部分别设有吸收液输入口（3），常温吸收段（2）的底部设有吸收液输出口（4），常温吸收段（2）的下部设有尾气输入口（5）且低温吸收段（1）的顶部设有尾气排出口（6）。
6.根据权利要求5所述的处理硫磺回收尾气硫化氢的装置，其特征在于所述的低温吸收段（1）和常温吸收段（2）共用一个吸收塔，低温吸收段（1）位于常温吸收段（2）的上方且低温吸收段（1）的底部与常温吸收段（2）的顶部相连通。
7.根据权利要求5所述的处理硫磺回收尾气硫化氢的装置，其特征在于所述的低温吸收段（1）和常温吸收段（2）分别采用独立设置的吸收塔，低温吸收段（1）的底部通过半贫液泵（7）与常温吸收段（2）的上部相连通且常温吸收段（2）的顶部通过尾气输送管（8）与低温吸收段（1）的下部相连通。
8.根据权利要求5-7任一所述的处理硫磺回收尾气硫化氢的装置，其特征在于所述的低温吸收段（1）和常温吸收段（2）采用的吸收塔为填料塔或者板式塔。
9.根据权利要求5-7任一所述的处理硫磺回收尾气硫化氢的装置，其特征在于所述低温吸收段（1）上的吸收液输入口（3）与设有低温冷却器（9）的吸收液输入管相连通。
10.根据权利要求5-7任一所述的处理硫磺回收尾气硫化氢的装置，其特征在于所述的吸收液输出口（4）与设有富液泵（10）的吸收液输出管相连通。
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