CN104826459A

CN104826459A - 一种用于酸性气处理的文丘里反应器

Info

Publication number: CN104826459A
Application number: CN201410046326.8A
Authority: CN
Inventors: 陈新; 彭德强; 王璐瑶; 陈建兵; 孟凡飞; 王岩; 王阳峰; 孟凡忠
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2034-02-10
Also published as: CN104826459B

Abstract

本发明公开了一种酸性气反应器，所述反应器由上至下分为三段，上段为液相储槽，中段为直筒反应管，由上至下依次为进料段、收缩段、喉管段、扩张段和出料段，下段为具有下端放净口的液封筒，液封筒包括液封内筒和液封外筒；进料段上部与液相储槽形成套装结构，出料段下部与液封筒形成套装结构，液相储槽设有气相入口，气相入口位置高于进料段上端入口，液相储槽侧壁上设有循环液入口；直筒反应管的管壁设有吸收液入口，吸收液入口位于喉管上部；液封内筒和液封外筒为套装结构，液封内筒位于出料段下部，液封外筒外壁上设有气相出口和液相出口。与现有反应器相比，本发明反应器反应效率高，设备规模小，不易堵塞，适合酸性气和碱液的吸收反应。

Description

一种用于酸性气处理的文丘里反应器

技术领域

本发明涉及一种酸性气反应器，适用于酸性气气体净化领域，尤其适用于含硫氢化物等酸性气体的净化和污染物资源化的处理方法和装置。

背景技术

炼厂酸性气主要来自于酸性水汽提、循环氢脱硫、干气脱硫等装置，酸性气中主要含H₂S、CO₂。目前大部分小型炼厂的酸性气基本上采用燃烧后排放的处理方法。这种方法一方面造成资源的浪费，另一方面给环保带来了巨大的压力，影响企业的发展空间。为保护环境和确保资源的充分利用，对小型炼厂的酸性气进行回收利用势在必行。

随着国家环保要求的进一步加大，对二氧化硫排放作出了更加严格的限制。许多中小炼油厂对酸性气中的硫化氢治理与利用作出了新的尝试，并取得了很好的效果。其主要方向是将硫化氢用于生产高附加值的硫氢化钠、硫酸、硫酸盐、硫脲等化工产品，达到污染治理和回收硫，增加效益的双重目标。但是，装置的长周期、连续运行还存在一定的问题。

CN101143714A公开了一种利用高含烃的酸性气制备硫酸的方法，硫化氢酸性气体按比例分别进入第一、第二硫化氢燃烧炉中燃烧，从第一燃烧炉出来的高温炉气，通过炉气冷却器，被空气冷却到一定温度，然后进入第二燃烧炉与补充的含硫化氢酸性气体继续与炉气中剩余空气一起燃烧，第二燃烧炉出来的高温炉气进入余热锅炉储热，再进入净化工段、转化工段、干吸工段进行常规制酸。此工艺方法只能生产98%工业硫酸，不能生产价值更高的发烟硫酸，同时，由于硫酸的运输、储存均有一定难度，因此，炼油厂附近稳定的市场需求是限制其发展的重要因素。

CN1836767A公开了一种炼油厂酸性气的处理方法，利用酸性气作为水泥厂立窑的燃料，酸性气在窑内燃烧时，其中的H₂S成分与水泥料发生化学反应而生成CaSO₄，其他有害成分也被烧结而转化，从根本上解决酸性气处理的难题，同时，酸性气作为一种气体燃料，使水泥厂节能燃料，实现环境保护及解决燃料的双重目的，但是，这种方法有一定的局限性，不易于推广。

小型炼厂酸性气制备硫酸氢钠、亚硫酸盐、硫化钠等化工产品的过程中，均会产生反应器腐蚀、反应器局部结晶严重等问题，影响装置正常运行。有厂家对生产化工产品反应器进行了立式反应塔进行酸性气碱法生产化工产品，但但是由于塔内结晶造成管线堵塞，装置无法正常运行；采用卧式反应罐，利用流真空泵实现碱液和硫化氢均匀混合试验装置。酸性气经三级碱液吸收后，硫化氢脱除率可达95%以上，在经保护罐吸收后，尾气实现达标排放，可满足《恶臭污染物排放标准》（GB14554-1993）要求。但是依然存在管线结晶堵塞、产品质量不高等问题。还有厂家采用鼓泡塔反应器建成了用酸性气中的硫化氢生产硫氢化钠实验装置，生产过程有极大的改善，但生产周期无法保证，反应一段时间后，反应罐内有大量的碳酸钠生成,造成装置无法正常运行，产品质量不高。目前，对于小型炼厂酸性气来说，需要一种综合考虑安全、环保、经济性等因素的酸性气处理方法及酸性气反应器。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种酸性气反应器，与现有的反应器相比，本发明反应器反应效率高，设备规模小，不易堵塞，适用于酸性气和碱液的吸收反应过程及酸性气净化装置，适用于炼厂酸性气的处理。

本发明提供一种酸性气反应器，所述反应器由上至下分为三段，上段为液相储槽，中段为直筒反应管，由上至下依次为进料段、收缩段、喉管段、扩张段和出料段，下段为具有下端放净口的液封筒，液封筒包括液封内筒和液封外筒；进料段上部与液相储槽形成套装结构，出料段下部与液封筒形成套装结构，液相储槽设有气相入口，气相入口位置高于进料段上端入口，液相储槽侧壁上设有循环液入口；直筒反应管的管壁设有吸收液入口，吸收液入口位于喉管段上部；液封内筒和液封外筒为套装结构，液封内筒位于出料段下部，液封外筒外壁上设有气相出口和液相出口。

本发明反应器中，气相出口位于液封内筒与液封外筒连接处上部的液封外筒的外壁上。

本发明反应器中，液相出口位于液封内筒与液封外筒连接处下部的液封外筒外壁上，且液相出口位置在液封内筒下端上面。

本发明反应器中，吸收液入口设置在收缩段上部的直筒反应管外壁上，优选设置在液相储槽下部与收缩段之间。

本发明反应器中，循环液入口位置低于进料段上端入口。

本发明反应器中，气相入口位于液相储槽上端。

本发明反应器中，进料段上端为开设齿槽，齿槽结构为扇形齿槽、方形齿槽、三角形齿槽中的一种，优选为三角形齿槽结构，齿槽宽度为3mm~20mm，优选5mm~8mm；其底部夹角为15~90°，优选30~60°。

本发明反应器中，出料段下端为开设齿槽，齿槽结构为扇形齿槽、方形齿槽、三角形齿槽中的一种，优选为三角形齿槽结构，齿槽宽度为3mm~20mm，优选5mm~8mm；其底部夹角为15~90°，优选30~60°。

本发明反应器中，液封内筒下端为开设齿槽，齿槽结构为扇形齿槽、方形齿槽、三角形齿槽中的一种，优选为三角形齿槽结构，齿槽宽度为3mm~20mm，优选5mm~8mm；其底部夹角为15~90°，优选30~60°。

本发明反应器中，出料段外壁圆周方向设置若干个气相通孔，具体可以为4～20个，优选6～10个。

本发明反应器中，吸收液入口连接液相分布器，液相分布器设置在直筒反应管中心线上，由上向下喷射吸收液，液相分布器可设置1~10个，优选4~6个。

与现有技术中的反应器相比，本发明反应器具有如下优点：

1、本发明酸性气反应器通过设置液相储槽和循环液入口，将产品液的一部分循环进入液相储槽，在液相储槽内形成溢流，在直筒反应管管壁上以壁流形态进行分布，在直筒反应管内壁形成均匀流液膜，以液膜为隔离板，不仅防止酸性气中的H₂S和碱液反应生成的结晶物析出粘附管壁，同时以液膜为吸热介质，取出反应热，有效防止产品溶液过度蒸发，保证生产过程稳定、连续长周期运转。

2、本发明的反应器采用文丘反应段，实现碱液与酸性气的快速、高效反应，保证反应深度及产品质量；采用液封槽及位差自流排料，阻止酸性气随液体排放进入产品中间罐内，实现气液分离及液封，保证产品中间罐内酸性气与液相产品隔绝，保证生产过程安全运行。

3、本发明反应器设备简单、投资少、便于安装、操作和维修。

附图说明

图1是本发明用于酸性气处理的文丘里反应器示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种文丘里酸性气反应器，所述反应器由上至下分为三段，上段为液相储槽13，中段为直筒反应管15，由上至下依次为进料段1、收缩段4、喉管段17、扩张段18和出料段16，下段为具有下端放净口8的液封筒，液封筒包括液封内筒6和液封外筒7；进料段上部与液相储槽形成套装结构，出料段下部与液封筒形成套装结构，液相储槽上端设有气相入口14，液相储槽侧壁上设有循环液入口3；液相储槽下端与收缩段上端之间的直筒反应管的管壁设有吸收液入口12，液封内筒和液封外筒为套装结构，液封内筒位于出料段下部，出料段外壁上沿圆周方向设有6个气相通孔，液封外筒外壁上设有气相出口11和液相出口10，气相出口11位于液封内筒与液封外筒连接处上部的液封外筒的外壁上，液相出口10位于液封内筒与液封外筒连接处下部的液封外筒外壁上，且液相出口位置高于液封内筒下端出口9。

如图1所示，本发明为酸性气反应器，用于以酸性气和NaOH碱液为原料，进行酸碱反应，生成化工产品NaHS的酸性气处理过程。酸性气经气相入口14进入反应器，与吸收液入口12进入的NaOH吸收液经液相分布器3形成的均匀分布的液滴、液膜进行强效接触反应，实现两相吸收反应过程；反应后的气液混合相依次经过反应筒收缩段4、喉管段17、扩张段18，实现再次强效接触反应，实现气液充分反应，反应后的酸性气经设置在出料段外壁上沿圆周方向设置的气相通孔5离开反应筒后，由气相出口11进入下一工序。反应后的液相首先进入液封内筒6，经溢流进入液封外筒7，当液相累积到一定液位时，反应后的液相由位于液封外筒外壁上的液相出口10，实现位差自流排料。反应后的液相经液相出口部分送出装置，一部分产品液循环回液相储槽侧壁上设置的循环液入口3，重新进入反应器内，在整个反应器器壁上以壁流形态进行分布，在反应器内壁形成均匀流液膜，形成管壁溢流，与酸性气接触，部分发生反应，保证反应深度。碱液吸收酸性气为瞬间瞬态反应，放出大量反应热，普通反应器容易产生降膜蒸发，导致NaHS浓度陡升，而产生结晶析出，该结晶如果直接喷向反应器器壁，会粘结在反应器器壁，累积后堵塞管道。以液膜为隔离板，不仅防止结晶物析出粘附反应器内壁，同时，以液膜为吸热介质，取出反应热，有效防止NaHS溶液过度蒸发。

Claims

1.一种酸性气反应器，所述反应器由上至下分为三段，上段为液相储槽，中段为直筒反应管，所述直筒反应管由上至下依次为进料段、收缩段、喉管段、扩张段和出料段，下段为具有下端放净口的液封筒，液封筒包括液封内筒和液封外筒；进料段上部与液相储槽形成套装结构，出料段下部与液封筒形成套装结构，液相储槽设有气相入口，气相入口位置高于进料段上端入口，液相储槽侧壁上设有循环液入口；直筒反应管的管壁设有吸收液入口，吸收液入口位于喉管上部；液封内筒和液封外筒为套装结构，液封内筒位于出料段下部，液封外筒外壁上设有气相出口和液相出口。

2.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：气相出口位于液封内筒与液封外筒连接处上部的液封外筒的外壁上。

3.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：液相出口位于液封内筒与液封外筒连接处下部的液封外筒外壁上，且液相出口位置在液封内筒下端上面。

4.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：吸收液入口设置在收缩段上部的直筒反应管外壁上，优选设置在液相储槽下部与收缩段之间。

5.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：循环液入口位置低于进料段上端入口。

6.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：气相入口位于液相储槽上端。

7.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：进料段上端为开设齿槽，齿槽结构为扇形齿槽、方形齿槽和三角形齿槽中的一种，优选为三角形齿槽结构，齿槽宽度为3mm~20mm，优选5mm~8mm；其底部夹角为15~90°，优选30~60°。

8.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：出料段下端为开设齿槽，齿槽结构为扇形齿槽、方形齿槽和三角形齿槽中的一种，优选为三角形齿槽结构，齿槽宽度为3mm~20mm，优选5mm~8mm；其底部夹角为15~90°，优选30~60°。

9.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：液封内筒下端为开设齿槽，齿槽结构为扇形齿槽、方形齿槽和三角形齿槽中的一种，优选为三角形齿槽结构，齿槽宽度为3mm~20mm，优选5mm~8mm；其底部夹角为15~90°，优选30~60°。

10.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：出料段外壁圆周方向设置若干个气相通孔，具体可以为4～20个，优选6～10个。

11.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：吸收液入口连接液相分布器，液相分布器设置在直筒反应管中心线上，由上向下喷射吸收液，液相分布器可设置1~10个，优选4~6个。