CN104474850B - 液硫池尾气处理方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液硫池尾气处理方法与装置，提供了一种液硫池尾气处理方法，该方法包括以下步骤：(a)将液硫池尾气送入配备了蒸汽夹套的换热旋流罐，利用换热与旋流分离耦合技术除去尾气中夹带的液硫滴，得到一次净化气；(b)将所得的一次净化气送入旋流吸收塔，在其中洗涤硫液滴，并吸收H₂S和SO₂，得到二次净化气；以及(c)将所得的二次净化气与旋流吸收塔内置的雾化器喷嘴喷出的雾滴混合，然后送入旋流吸收塔内置的旋流吸收器以吸收含硫气体，得到三次净化气。还提供了一种液硫池尾气处理装置。

Description

液硫池尾气处理方法与装置

技术领域

本发明属于石油化工的工艺环保领域，涉及一种装置成本低、环境效益好的液硫池尾气净化方法和装置。具体地说，本发明提供了一种结合换热旋流、旋流吸收工艺于一体的多级脱硫净化方法，以及实施该方法的装置。

背景技术

当前，我国大气污染状况十分严重，二氧化硫污染保持在较高水平，严重威胁着人类的身体健康。因此，为严格控制大气的二氧化硫排放量，国家有关部门出台了大气污染物综合排放新标准，要求新建硫磺装置二氧化硫排放浓度小于400mg/Nm³，特殊地区排放浓度小于200mg/Nm³。该标准对硫磺回收技术和催化剂提出了更高要求。中国石化等企业积极实施绿色低碳发展战略和继续“十二五”规划目标开展技术攻关，开发降低硫磺装置二氧化硫排放的新工艺，满足新的环保法规要求，把降低硫磺装置烟气二氧化硫排放浓度作为炼油板块争创世界一流的重要指标之一，要求2015年二氧化硫排放浓度达到世界先进水平(400mg/Nm³)、部分企业达到世界领先水平(200mg/Nm³)。

与世界领先水平(200mg/Nm³)所对应的，要求克劳斯硫磺尾气净化后进入焚烧炉的尾气硫化氢含量必须小于50mg/Nm³。克劳斯硫磺回收单元液硫池尾气处理是一个难题。由于液硫池硫磺尾气成分复杂，气体中不光含有硫化氢、二氧化碳，还含有二氧化硫等组分，胺溶剂捕集吸收后，形成氢硫酸、亚硫酸和稀硫酸等，对设备有不小的腐蚀；而且也含有13.5％的氧气，会导致MDEA(甲基乙二胺)等胺溶剂氧化失效；硫磺也存在硫粉、硫雾等形式，不仅难以捕集，还容易堵塞塔板、管口等，设备仅在运行3个月后即停工清理堵塞等情况，无法做到长周期运行；最后，就是经过水洗脱硫罐后，气体中仍然含有300mg/L以上的硫化氢气体，以及夹带大量液滴，直接排放空气会造成空气污染，需要进入焚烧炉焚烧，增加了设备投资和能耗。总之，现有的克劳斯硫磺尾气处理方法使得尾气中的硫含量依旧很高，且脱硫过程中容易引起塔板堵塞，造成装置停工，造成环境污染和能源浪费，增加设备投资则会降低经济效益。

来自各级硫冷凝器的液硫自流至液硫池，液硫池中的硫包括可溶性的H₂S和H₂S_x(多硫化氢)，造成硫磺成型厂房和液硫罐区H₂S浓度超标。因此，为使排放尾气中H₂S含量降低到安全程度(10mg/L以内)，加强对液硫池尾气处理过程中工艺和设备的改进研究很有必要。

当前针对尾气脱硫处理办法，现有技术中有一些报道。例如，中国专利申请CN10341053210A公开了一种脱除废液、废气中硫化氢并回收硫磺的工艺，用碳酸钠溶液吸收汽提出来的硫化氢，生成碳酸氢钠溶液，然后用氧气再生，从而脱除H₂S。此方法虽然可以脱除H₂S,但此过程中需要消耗碳酸钠和氧气两种物质，且脱除过程缓慢、耗时长。

再如，中国专利申请CN 200810201686提供了一种短流程循环氢脱硫方法与装置，其特点在于脱烃器、脱硫塔和置于脱硫塔中的脱胺器进行有效组合使设备投资成本低，占地面积小。循环氢混合气通过脱烃器，将分散相重烃液滴从连续相循环氢中分离出来，在脱硫塔中进一步分离所得的循环氢混合气，用水力旋流器脱除其中的胺液，得到净化的循环氢。脱硫过程耗时短，胺液也可回收利用。但由于脱硫过程中空气会影响胺液降解为羧酸，腐蚀装置，导致脱硫效率降低，且脱硫塔塔板易堵塞，容易造成装置停工。

再如，中国专利申请CN 102836631A提供了一种胺液液滴选择性脱出气体中硫化氢的方法与装置。N-甲基二乙醇溶液雾化为微液滴与含有硫化氢的混合气体进入微旋流器，在旋流场作用下，加速胺液吸收H₂S，实现了以高效率、低损耗完成对酸性气体的吸收和分离。此方法能有效脱除硫化氢，但脱硫过程中氧气仍会导致胺液降解为羧酸，腐蚀装置，导致脱硫效率降低。

再如，中国专利申请201310125233.X公开了克劳斯法制硫尾气净化的旋流强化方法与装置，该方法是将硫尾气加氢处理转化为H₂S后再进行旋流吸收，此方法虽然可以脱除硫气体，但针对液硫池脱硫处理装置来说，单质硫转化为气体后，硫气体含量增大，增加了后续装置脱硫负担，硫单质转化不完全还会导致装置堵塞，因此需要针对硫磺液硫池的具体特点设计合理的装置。

液硫池尾气处理中有两个难点，液硫液滴容易凝固堵塞管线和塔板、尾气中含有氧气致使常用的胺法脱硫化氢工艺不能使用，这两个问题一直都不能有效解决。显然，上述现有技术的方法都可以脱除废气中的硫化氢，但都没有考虑到硫磺液硫池尾气的特点，即其中夹带液硫滴，故局限性不可避免，液硫滴不经处理，容易堵塞水洗塔塔板等，耗时长，造成装置停工，影响生产，并且再经过焚烧后将会以二氧化硫的形式排放到大气中，形成污染。随着我国对环境问题的进一步重视，对大气二氧化硫排放量要求的进一步提高，采用新的液硫池尾气深度高效脱硫技术是大势所趋。

因此，本领域迫切需要开发出一种能够解决液硫池尾气脱硫过程中硫液滴容易引起塔板和管线堵塞、尾气中含有氧气致使常用的胺法脱硫化氢工艺不能使用的技术问题，并能够降低处理气态硫负荷，带来了良好的环境效益和经济效益的液硫池尾气脱硫净化方法。

发明内容

本发明提供了一种新颖的液硫池尾气处理方法与装置，解决了现有技术中存在的液硫池尾气处理中液硫液滴容易凝固堵塞管线和塔板、尾气中含有氧气致使常用的胺法脱硫化氢工艺不能使用的问题，装置成本低、环境效益好。

一方面，本发明提供了一种液硫池尾气处理方法，该方法包括以下步骤：

(a)将液硫池尾气送入配备了蒸汽夹套的换热旋流罐，利用换热与旋流分离耦合技术除去尾气中夹带的液硫滴，得到一次净化气；

(b)将所得的一次净化气送入旋流吸收塔，在其中洗涤硫液滴，并吸收H₂S和SO₂，得到二次净化气；以及

(c)将所得的二次净化气与旋流吸收塔内置的雾化器喷嘴喷出的雾滴混合，然后送入旋流吸收塔内置的旋流吸收器以吸收含硫气体，得到三次净化气。

在一个优选的实施方式中，该方法还包括：

(d)将所得的三次净化气送入焚烧炉后排空，将旋流吸收塔底产物排入中间池以定期回收硫磺，将洗涤水送至汽提塔，并将所得的H₂S送至硫磺回收单元。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(a)中，在换热旋流罐及其管线周围设置蒸汽夹套换热，使换热旋流罐内温度达到120℃或更高；并在换热旋流罐中间区域通入蒸汽与换热旋流器换热。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(b)中，用污水汽提所得的净化水洗涤硫液滴，并吸收H₂S和SO₂，以降低所得的一次净化气中H₂S和SO₂的浓度。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(c)中，将所得的二次净化气与旋流吸收塔内置的雾化器喷嘴喷出的微米级雾滴混合，然后送入旋流吸收塔内置的旋流吸收器以吸收含硫气体，以进一步降低所得的二次净化气中H₂S和SO₂的浓度，其中，脱硫率达到96％或更高，所得的三次净化气的含硫率小于10ppm。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(c)中，换热旋流和旋流吸收的分离精度为2.5μm，对2.5μm或更大液滴的脱除效率超过95％，单级气液分离压力降为20mmH₂O柱。

另一方面，本发明提供了一种液硫池尾气处理装置，该装置包括：

与液硫池连接的换热旋流罐，其内置换热旋流器，外置蒸汽夹套，以利用换热与旋流分离耦合技术除去液硫池尾气中夹带的液硫滴，得到一次净化气；

与换热旋流罐连接的旋流吸收塔，其内置雾化器和旋流吸收器，以在其中洗涤硫液滴，并吸收H₂S和SO₂，得到二次净化气，并将所得的二次净化气与雾化器喷嘴喷出的雾滴混合，然后送入旋流吸收器以吸收含硫气体，得到三次净化气。

在一个优选的实施方式中，该装置还包括：

与旋流吸收塔连接的焚烧炉，用于将所得的三次净化气焚烧后排空；

与旋流吸收塔连接的中间池，用于将旋流吸收塔的塔底产物排入以定期回收硫磺；

与中间池连接的汽提塔，用于从洗涤水中回收H₂S并净化水。

在另一个优选的实施方式中，所述旋流吸收塔内部自下而上安装有“人”字形塔板、液体均布器、雾化器和旋流吸收器，其中，所述“人”字形塔板采用多层设计，单层塔板数量由塔截面面积而定，并且每块塔片由互成60°的两块平板构成。

在另一个优选的实施方式中，所述换热旋流器和旋流吸收器的芯管数量由液硫池尾气的处理量确定；采用多个喷嘴并联环形布置于旋流吸收塔的四周，并根据不同的喷雾量要求选择相应的喷嘴个数。

附图说明

根据结合附图进行的如下详细说明，本发明的目的和特征将变得更加明显，附图中：

图1是根据本发明的一个实施方式的液硫池尾气处理工艺流程图。

图2是根据本发明的一个实施方式的液硫池尾气处理工艺中使用的换热旋流罐的结构示意图。

图3是根据本发明的一个实施方式的液硫池尾气处理工艺中使用的旋流吸收塔的结构示意图。

具体实施方式

本申请的发明人在经过了广泛而深入的研究之后发现，液硫池尾气中夹带的液硫滴不经处理，容易堵塞水洗塔塔板等，造成装置停工，影响生产，并且再经过焚烧后将会以二氧化硫的形式排放到大气中，形成污染；因此，在尾气出口增设一台液硫脱除罐可以减轻后续脱硫的压力；对于旋流吸收塔除气态H₂S，采用液体均布器、雾化器和旋流吸收器有效组合，能够得到设备投资成本低，占地面积小，废气处理效果好的优点，并能有效解决脱硫罐堵塞造成装置停工以及尾气中H₂S含量过高不能达到国家排放标准的问题。基于上述发现，本发明得以完成。

本发明的技术构思如下：

提供了一种将除硫雾滴、洗硫雾滴、水吸收H₂S、水旋流吸收H₂S工艺组合的脱硫方法，包括：液硫池尾气进入含蒸汽夹套的换热旋流罐，利用换热与旋流分离耦合技术除去尾气中夹带的液硫滴，得到一次净化气；所得的一次净化气进入旋流吸收塔，用污水汽提装置所得的净化水洗涤硫液滴、吸收H₂S和SO₂，得到二次净化气；所得的二次净化气与雾化器喷嘴喷出的微米级雾滴混合，进入旋流吸收器吸收含硫气体，得到三次净化气，其中系统脱硫率达到96％以上，出口气体含硫率小于10ppm；三次净化气进入焚烧炉后排空，旋流吸收塔底产物排入中间池，定期回收硫磺，洗涤水至汽提塔，所得的H₂S至硫磺回收单元。

在本发明的第一方面，提供了一种液硫池尾气处理方法，该方法包括：

(a)液硫池尾气成分复杂，不光含有硫化氢、二氧化硫，还含有硫粉、硫雾等形式，故将液硫池尾气送入含蒸汽夹套的换热旋流罐，利用换热与旋流分离耦合技术除去尾气中夹带的液硫滴，得到一次净化气；

(b)将所得的一次净化气送入旋流吸收塔，用污水汽提所得的净化水洗涤硫液滴、吸收H₂S和SO₂，得到二次净化气，以降低气体中H₂S和SO₂的浓度；

(c)将所得的二次净化气与雾化器喷嘴喷出的微米级雾滴混合，进入旋流吸收器吸收含硫气体，得到三次净化气，以进一步降低尾气中H₂S和SO₂的含量，其中系统脱硫率达到96％以上；以及

(d)将所得的三次净化气进入焚烧炉后排空，旋流吸收塔底产物排入中间池以沉淀和定期回收硫磺，洗涤水至汽提塔，所得的H₂S至硫磺回收单元。

较佳地，在步骤(a)中，在换热旋流罐及管线周围设置蒸汽夹套以保证液硫温度保持在120℃以上，保证硫粉处于液硫状态，防止硫磺堵塞管线，实现换热分离硫磺液滴；并且，在换热旋流罐中间区域通入蒸汽与换热旋流器换热以防止硫磺堵塞旋流芯管；在该过程可以脱除尾气中80％的液硫。

在本发明中，在步骤(a)中，在旋流吸收塔前设置换热旋流罐，可以脱除大部分的液硫，防止在后续过程中由硫单质转化为二氧化硫，增加尾气中硫含量。

较佳地，在步骤(b)中，采用污水汽提净化水以快速冷却和洗涤残留的硫滴，吸收液硫和H₂S，并且该污水汽提净化水可以循环使用，以节约资源。

在本发明中，用汽提塔回收H₂S，并且汽提塔净化水循环利用以吸收含硫气体。

较佳地，在步骤(c)中，在旋流吸收塔中布置有“人”字形塔板以使气体分布更加均匀并使得硫磺微粒等不会停留在塔板上造成堵塞；采用雾化器将水分成很多小液滴，增加了气液接触面积，使得气液交换更充分，强化了吸收和洗涤效果。

较佳地，在步骤(c)中，雾化器喷嘴喷射得到微小水滴的平均粒径为7μm。

较佳地，本发明中使用的换热旋流器和旋流吸收器的分离精度为2.5μm，对2.5μm以上雾滴的脱除率达到95％以上，单级气液分离压力降为20mmH₂O柱。

较佳地，在液硫池中安装空气鼓泡器，可促使含硫气体从液硫中脱除。

在本发明中，雾滴和尾气混合相进入旋流吸收器，雾滴在旋流剪切流场作用下进行自转和公转，剪切力作用下雾滴界面膜破坏，气液接触面得到不停更新，增大了接触面积，强化了吸收和脱除H₂S，使得H₂S含量从200mg/L降低到10mg/L，完成了H₂S的深度吸收和旋流脱除。

本发明的液硫池尾气处理方法适用于液硫池尾气脱硫的所有工艺。

在本发明的第二方面，提供了一种液硫池尾气处理装置，该装置包括：

用于脱除液硫池尾气液硫的换热旋流罐，其内部包含换热旋流器，外部包含蒸汽夹套；

用于脱除H₂S气体的旋流吸收塔，其内部自下而上安装有“人”字形塔板、液体均布器、雾化器及旋流吸收器；以及

用于从洗涤水中回收H₂S和净化水的汽提塔，以及用于焚烧酸性气体的焚烧炉。

在本发明中，所述换热旋流罐和旋流吸收塔的旋流器芯管数量由尾气处理量确定。

较佳地，“人”字形塔板采用多层设计，单层塔板数量由塔截面面积而定；每块塔片由互成60°的两块平板构成，使得残留硫磺颗粒能够沿其外壁滑落，不会停留在塔板上造成堵塞。

较佳地，采用多个喷嘴并联环形布置于旋流吸收塔四周，并可根据不同的喷雾量要求选择相应的喷嘴个数。

在本发明中，在雾化器之下加装液体均布器以生成大液滴除去高浓度的H₂S，减轻处理硫的负荷，同时冷却高温液硫，洗去残留的固态硫磺。

较佳地，换热旋流罐溢流口和底流口设置活动管板以防止热胀冷缩，防止设备损坏。

以下根据附图详细说明本发明的装置结构及方法。

图1是根据本发明的一个实施方式的液硫池尾气处理工艺流程图。如图1所示，液硫池1(其中通入空气)尾气中包含硫粉、硫雾、硫液滴、硫化氢等气体，经由喷射泵14进入到换热旋流罐2中的换热旋流器9中，经过换热旋流器9的旋流分离作用，密度大的液硫等物质被分离至换热旋流器9的底流口进入液硫池1，水从换热旋流罐2中排出，一次净化气则从换热旋流器9的溢流口排出进入旋流吸收塔3底部，在此过程中，需要在蒸汽夹套8和换热旋流罐2中部通入0.4MPa、140℃热蒸汽，以保证硫磺处于液态防止装置堵塞；

一次净化气先经过气体分布器(“人”字形塔板13)均匀分布，气体中夹带的液硫被重复利用的污水汽提装置来的净化水冷却后洗涤至中间池4以定期回收硫磺，此时用“人”字形塔板13可以防止硫磺堵塞塔板，同时液体均布器12喷出大直径的水滴可以吸收H₂S和SO₂，降低酸性气的浓度得到二次净化气；

雾化器11将汽提净化水雾化为微小液滴在气流作用下与二次净化气混合进入旋流吸收器10的旋流场，H₂S被液滴界面吸收，由于液滴在旋流场中受到剪切力作用，界面更新快，从而加强对H₂S的反应吸收；含有H₂S的洗涤水进入中间池4，三次净化气则进入焚烧炉5焚烧后排出空气；

含有H₂S的洗涤水由循环泵送至汽提塔6，蒸汽也送至汽提塔6，汽提出的H₂S返回至硫磺生产单元(酸性气去硫磺回收单元)，净化水作为雾化器11和液体均布器12的水源循环利用，经凝结水罐7形成的凝结水排出。

图2是根据本发明的一个实施方式的液硫池尾气处理工艺中使用的换热旋流罐的结构示意图。如图2所示，换热旋流罐由活动管板和固定管板分成了溢流区、进口区、中间区和底流区四个区域，并且外置蒸汽夹套8；液硫池尾气夹带硫粉、硫液滴，以及硫化氢、二氧化硫和硫雾等气体，其中80％以上的硫以硫粉和液硫形式存在，气体中硫化氢和二氧化硫总含量为500ppm，尾气进入进口区后进入换热旋流器9的旋流芯管，在离心力作用下，密度大的硫液滴被甩至边壁处进入底流区，脱除了95％以上的液硫和硫粉；较轻的气体则通过内旋流进入溢流区得到一次净化气；为保证液硫不堵塞管线和装置，需要在管路、换热旋流罐周围和中间区通入140℃蒸汽换热，保证单质硫处于液态；产生的水或蒸汽从换热旋流罐排出。

图3是根据本发明的一个实施方式的液硫池尾气处理工艺中使用的旋流吸收塔的结构示意图。如图3所示，旋流吸收塔可实现两次吸收H₂S，分为一次吸收段和二次吸收段；一次净化气含有约5％的液硫和硫粉，以及硫雾、硫化氢等气体共同进入旋流吸收塔；经“人”字形塔板均布(其中水通入)，液体均布器喷出大粒径的液滴洗涤硫液滴和吸收H₂S和SO₂，大部分液硫和硫粉被洗涤下来；而标准状态下，H₂S在水中溶解度为3375ppm，汽提塔冷却水使气体冷却到70℃左右，H₂S在水中溶解度为1101ppm，500ppm的H₂S只需要45.4％(v/v)循环水量就可以吸收；SO₂在水中的溶解度非常大，为35000ppm(70℃)，即使是500ppm的SO₂只需要1％(v/v)的循环水量，用水量少且其与水反应，溶解速率高；在此过程中，60％左右的硫化氢和99％的二氧化硫气体被洗涤吸收，浓度降为200ppm左右，得到二次净化气；所得的气体与雾化器(其中水通入)喷出的微米级雾滴混合随气流进入二次吸收段的旋流芯管，在旋流器的剪切力场作用下，水雾滴界面不停的更新，强化对H₂S和SO₂吸收，其脱硫率大于96％；含有酸性气体的水雾滴(洗涤水)被分离至底流口，出口气体(三次净化气)含硫率小于10ppm。

本发明的主要优点在于：

(1)可以在同一流程中脱除不同状态、不同浓度的硫。固态液态硫单质采用换热旋流器除硫雾滴和液体均布器洗硫雾滴两级脱除法；气态硫则先以大粒径的水先吸收H₂S、SO₂、再进一步以粒径小的水雾旋流强化吸收H₂S、SO₂。

(2)通过增加蒸汽夹套采用换热与旋流耦合技术脱除大部分的固态硫、解决管线堵塞问题。

(3)用污水汽提净化水代替胺吸收H₂S和SO₂，解决胺对设备的腐蚀问题。

(4)旋流吸收器不仅作为分离设备还作为深度吸收反应设备。

(5)工艺流程经过三次净化，逐级脱硫，降低处理气态硫负荷，使H₂S从500mg/l降低到10mg/l，SO₂排放浓度降低到200mg/Nm³。

(6)本发明工艺耗时短，消耗资源少，能够有效地减少尾气中的硫含量，装置少节省了占地空间及资金投入。

实施例

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。

实施例1：本发明方法应用于中国石化股份有限公司某分公司15万吨/年硫磺 液硫池尾气脱硫系统

1.工艺流程

如图1所示，其中液硫池尾气夹带硫粉、硫液滴，以及硫化氢、二氧化硫和硫雾等气体，其中80％以上的硫以硫粉和液硫形式存在，而硫化氢和二氧化硫气体中硫仅占20％，硫化氢和二氧化硫总含量为500ppm。

2.关键设备

该工艺流程中的关键设备是含有换热旋流芯管的换热旋流罐和集“人”字形塔板、液体均布器、雾化器和旋流吸收器于一体的旋流吸收塔。其中，换热旋流芯管和旋流吸收器由旋流分离器组成，内表面形式采用双柱三锥体结构，进口料采用单进口类椭圆形螺旋线结构，既有效地抑制了大液滴弹跳对分离性能的不利影响，又提高了液滴的分离精度；液体均布器使液体分布均匀，雾化器将水雾化成小液滴增加了气液接触面积，可以使混合相吸收更充分，塔板采用“人”字形结构，可有效地防止设备堵塞。旋流吸收塔设备的处理量为2000m³/h，每根直径为200mm旋流管的处理量为400m³/h，故所需旋流管的数量为5根，安装采用并联结构，5根旋流管采用均布式分布，共1圈。

换热旋流罐如图2所示。

旋流吸收塔如图3所示。

3.工艺控制

满负荷工况下，该工艺流程总进料量为2000m³/h，气体压力为6KPa(表压)，操作温度为120℃。

4.运行效果

在中国石化股份公司某分公司15万吨/年硫磺回收装置中，液硫池尾气中含有500ppm的H₂S、SO₂等气体。运行工况下，利用本发明装置的换热旋流吸收技术使得经过处理后的气体达到国家排放标准，可直接排放，并提高了脱硫效率，优化了整个脱硫过程，同时解决了脱硫过程中容易引起塔板堵塞、装置停工(平均运转周期仅为1～2个月)造成能源浪费的问题，且装置占地面积小，提高了经济效益。具体如下：

(a)装置长期运转

针对旋流吸收塔容易堵塞的问题，首先在其前面加入换热旋流罐，内部安装有旋流器组(根据处理量的要求为30根HL/G75的微旋流芯管(华东理工大学研制)并联组成)，能够有效脱除大部分的液态及固态硫磺；在旋流吸收塔中布置“人”字形塔板(3层)，使得硫磺微粒等不会停留在塔板上，其上布置均布器，使得气液交换更充分，强化吸收和洗涤效果，整套设备的运转周期延长至一年半以上，提高了经济效益，效果显著。

(b)减排效果

针对处理后尾气中硫含量偏高的问题,在液体均布器上方布置雾化器和旋流吸收器(由5根HL/G200微旋流芯管(华东理工大学研制)并联组成)，雾化器主要是通过8个喷嘴环形布置，将吸收溶剂转化为微雾滴与尾气充分混合，再通过旋流器组(30根HL/G75的微旋流芯管(华东理工大学研制)并联组成)脱除吸收了硫气体的微雾滴以达到净化气体的目的。本方法及装置使液体硫磺脱气的尾气中液硫滴的含量从1000mg/L降低到10mg/L以内，H₂S含量从500mg/L降低到10mg/L以内，二氧化硫排放浓度小于200mg/Nm³，可以通过烟囱直接排放到大气中，实现了减排效果,产生了良好的环境效益。

(c)节约成本

旋流吸收塔是集液体均布器、雾化器和旋流吸收器于一体的短流程工艺装置，采用了均布洗涤、物理化学吸收和旋流分离组合技术，占地面积小。中间池中的硫磺可回收，洗涤水进入汽提装置回收净化水，其H₂S质量分数小于50μg/g水，SO₂质量分数则小于0.2mg/g水，可循环用于液体均布器和雾化器的水源。本装置集多功能于一体，占地面积少，分离时间短，减小了设备投资成本，无废弃物，运行费用低，操作弹性大，具有显著的经济效益。

(d)降低处理气态硫负荷

在处理液硫池尾气时，对硫单质进行了处理，避免了因硫雾滴变成二氧化硫导致污染物浓度升高，增加气态硫处理负荷。本工艺流程采用水作为吸收剂，避免了胺作为吸收剂时氧化失效情况，并且水资源丰富、价格低廉，废水也可以回收利用，具有显著的环境效益。

中国石化股份公司某分公司15万吨/年硫磺回收装置中废气处理系统运行以来，过程平稳，操作便捷，弹性大、适应性强，结构紧凑，安装灵活，不需要反冲洗，达到并满足了工业生产和环境协调要求。同时，采用本发明短流程装置和高速旋流分离技术不但解决了旋流吸收塔容易堵塞问题，还保证了装置长期稳定运行，节约了装置投资成本，具有良好的经济和环境效益。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种液硫池尾气处理方法，该方法包括以下步骤：

(a)将液硫池尾气送入配备了蒸汽夹套的换热旋流罐，利用换热与旋流分离耦合技术除去尾气中夹带的液硫滴，得到一次净化气；

(b)将所得的一次净化气送入旋流吸收塔，在其中洗涤硫液滴，并吸收H₂S和SO₂，得到二次净化气；以及

(c)将所得的二次净化气与旋流吸收塔内置的雾化器喷嘴喷出的雾滴混合，然后送入旋流吸收塔内置的旋流吸收器以吸收含硫气体，得到三次净化气。

2.如权利要求1所述的液硫池尾气处理方法，其特征在于，该方法还包括：

(d)将所得的三次净化气送入焚烧炉后排空，将旋流吸收塔底产物排入中间池以定期回收硫磺，将洗涤水送至汽提塔，并将所得的H₂S送至硫磺回收单元。

3.如权利要求1或2所述的液硫池尾气处理方法，其特征在于，在步骤(a)中，在换热旋流罐及其管线周围设置蒸汽夹套换热，使换热旋流罐内温度达到120℃或更高；并在换热旋流罐中间区域通入蒸汽与换热旋流器换热。

4.如权利要求1或2所述的液硫池尾气处理方法，其特征在于，在步骤(b)中，用污水汽提所得的净化水洗涤硫液滴，并吸收H₂S和SO₂，以降低所得的一次净化气中H₂S和SO₂的浓度。

5.如权利要求1或2所述的液硫池尾气处理方法，其特征在于，在步骤(c)中，将所得的二次净化气与旋流吸收塔内置的雾化器喷嘴喷出的微米级雾滴混合，然后送入旋流吸收塔内置的旋流吸收器以吸收含硫气体，以进一步降低所得的二次净化气中H₂S和SO₂的浓度，其中，脱硫率达到96％或更高，所得的三次净化气的含硫率小于10ppm。

6.如权利要求1或2所述的液硫池尾气处理方法，其特征在于，在步骤(c)中，换热旋流和旋流吸收的分离精度为2.5μm，对2.5μm或更大液滴的脱除效率超过95％，单级气液分离压力降为20mmH₂O柱。

7.一种液硫池尾气处理装置，该装置包括：

与液硫池(1)连接的换热旋流罐(2)，其内置换热旋流器(9)，外置蒸汽夹套(8)，以利用换热与旋流分离耦合技术除去液硫池尾气中夹带的液硫滴，得到一次净化气；

与换热旋流罐(2)连接的旋流吸收塔(3)，其内置雾化器(11)和旋流吸收器(10)，以在其中洗涤硫液滴，并吸收H₂S和SO₂，得到二次净化气，并将所得的二次净化气与雾化器(11)喷嘴喷出的雾滴混合，然后送入旋流吸收器(10)以吸收含硫气体，得到三次净化气。

8.如权利要求7所述的液硫池尾气处理装置，其特征在于，该装置还包括：

与旋流吸收塔(3)连接的焚烧炉(5)，用于将所得的三次净化气焚烧后排空；

与旋流吸收塔(3)连接的中间池(4)，用于将旋流吸收塔(3)的塔底产物排入以定期回收硫磺；

与中间池(4)连接的汽提塔(6)，用于从洗涤水中回收H₂S并净化水。

9.如权利要求7或8所述的液硫池尾气处理装置，其特征在于，所述旋流吸收塔(3)内部自下而上安装有“人”字形塔板(13)、液体均布器(12)、雾化器(11)和旋流吸收器(10)，其中，所述“人”字形塔板(13)采用多层设计，单层塔板数量由塔截面面积而定，并且每块塔片由互成60°的两块平板构成。

10.如权利要求7或8所述的液硫池尾气处理装置，其特征在于，所述换热旋流器(9)和旋流吸收器(10)的芯管数量由液硫池尾气的处理量确定；采用多个喷嘴并联环形布置于旋流吸收塔(3)的四周，并根据不同的喷雾量要求选择相应的喷嘴个数。