CN105107380B - 湿式氧化脱硫工艺的超重力富氧氧化再生方法及专用设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了湿式氧化脱硫工艺的超重力富氧氧化再生方法，所述方法包括：脱硫富液和来自制氧机的富氧空气分别进入超重力机，在填料中发生氧化反应，将催化剂再生。超重力机出来的气体进入气液分离罐，经捕雾除水后，根据氧气浓度直接排空，或循环至制氧系统前段，重新富集氧气。氧化再生后的催化剂溶液进入稳压罐，稳压罐与气液分离罐之间联通，以稳定超重力机的压力。稳压罐的溶液通过压力压出，作为再生后的溶液继续与硫化氢反应。本发明能显著提高氧化率高，同时处理量大，占地面积小。

Description

湿式氧化脱硫工艺的超重力富氧氧化再生方法及专用设备

技术领域：

本发明涉及湿式氧化脱硫工艺的超重力富氧氧化再生方法及专用设备，适用于各种湿式氧化法的催化剂再生过程。

背景技术：

湿式氧化法脱硫是将被溶液吸收的硫化氢在液相中氧化成元素硫并分离出去的工艺。 它具有脱除精度高，操作弹性大，运行成本低等特点，根据脱硫过程使用催化剂的不同，湿式氧化脱硫工艺分为砷基工艺、钒基工艺、铁基工艺三种，砷基工艺由于脱硫效率低，较少使用 ；钒基工艺具有代表性的方法是 ADA 法 ，栲胶法，钒基工艺存在硫容低、钒对环境造成污染等缺点，受到环保限制。铁基工艺即络合铁脱硫工艺的代表工艺如mrichem公司的LO-CAT工艺，Shell和 Dow公司开发的 Sulferox法等，由于络合铁脱硫工艺具有无毒、高效、高活性及高选择性等优点而被广泛使用。该工艺可分为硫化氢的吸收和催化剂氧化再生两个过程，硫化氢在碱液中的溶解度较大，吸收易于进行，反应器的选择也比较多样，如LO-CAT工艺吸收反应器有鼓泡塔，填料塔，文丘里，静态混合器等多种形式。而在氧化过程中，由于氧气在络合铁溶液中的溶解度低，氧化反应器一直采用的持液量大、气体停留时间长的鼓泡塔，鼓泡塔有结构简单，运行稳定的特点，但体积庞大，传质效率低，制约了络合铁工艺小型化，橇装化的发展。

超重力是新型过程强化设备，已经应用于络合铁脱硫工艺，中国专利200710101508.0 报告了一种超重力络合铁脱硫硫化氢的方法，该方法的吸收器采用超重力，氧化器采用鼓泡塔，氧化设备庞大，效率低。中国专利201110076120.6和中国201310353789.4也报道类似方法，但氧化过程是使用空气在常压下进行，由于氧气的分压低，氧气溶解度低，导致亚铁氧化率低，限制了工艺的处理能力。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种减小氧化设备尺寸，缩短氧化再生时间，氧化效率高，提高了湿法氧化脱硫工艺的处理量，氧气利用高，能耗很低的湿式氧化脱硫工艺的超重力富氧氧化再生方法及专用设备。

本发明的目的可以通过如下措施来达到：湿式氧化脱硫工艺的超重力富氧氧化再生方法，其包括如下步骤：

1)脱硫富液和来自制氧机的富氧空气分别进入超重力机，在填料中发生氧化反应，将催化剂再生，其中超重力机压力不低于0.06MPag；富氧空气的氧气浓度在25%至99%之间；富氧空气气量高于理论气量的1.2倍至2倍；超重力机转速在300rmp至2000rmp之间，

理论气量计算公式：Q=（V*C/56/4）*22.4/η

其中Q：理论气量，单位Nm3/h；

V：进入超重力机的富液流量，单位m3/h；

C：富液中铁离子含量，单位g/L；

η：富氧空气中的氧气分率；

2)超重力机出来的气体进入气液分离罐，经捕雾除水后排空，根据富氧空气氧气含量和富液金属离子浓度，调整再生后富氧空气的去处，若氧气浓度低于35%，直接排空，若氧气浓度高于35%则回到制氧系统前端循环使用，重新富集氧气；

3)氧化再生后的催化剂溶液进入稳压罐，稳压罐与气液分离罐之间联通，以稳定超重力机的压力，稳压罐的溶液通过压力压出，作为再生后的溶液继续与硫化氢反应。

湿式氧化脱硫工艺的超重力富氧氧化再生设备，其特征在于其包括制氧机，制氧机连接超重力机，超重力机的出气口连接气液分离罐，超重力机的出液口连接稳压罐，气液分离罐与稳压罐联通。

本发明同已有技术相比可产生如下积极效果：本发明提供一种超重力场下高效氧化再生脱硫富液的方法，它结合湿法氧化脱硫和超重力机的特点，，采用富氧空气取代空气氧化再生催化剂，极大地提高了氧气在催化剂中的溶解度，使得超重力强化传质的作用得到真正发挥，氧化率大幅度提高。该方法不仅减小了氧化设备的尺寸，同时缩短氧化再生的时间，提高了湿法氧化脱硫工艺的处理量。具体来说，本发明具有以下优点：

1、氧化效率高，单次氧化亚铁离子的氧化率在60%以上。

2、处理量大，超重力的强化传质作用和催化剂氧化再生率的提高，增大了湿法氧化脱硫工艺的处理能力；

3、消耗低，若采用空气鼓泡氧化，由于氧气利用率低，空气需过量很多才能满足氧化再生催化剂的要求，导致鼓风机的能耗大。而富氧空气可循环使用，大大提高了氧气利用率，能耗很低。

附图说明：

图1为本发明的超重力富氧氧化再生设备的结构示意图。

具体实施方式：

实施例：湿式氧化脱硫工艺的超重力富氧氧化再生方法，其包括如下步骤：

1)脱硫富液和来自制氧机的富氧空气分别进入超重力机，在填料中发生氧化反应，将催化剂再生，其中超重力机压力不低于0.06MPag；富氧空气的氧气浓度在25%至99%之间；富氧空气气量高于理论气量的1.2倍至2倍；超重力机转速在300rmp至2000rmp之间，其中理论气量由铁离子与氧气的反应式1/2 O₂ + H₂O +2Fe²⁺=OH^- + 2Fe³⁺计算得出：

理论气量计算公式：Q=（V*C/56/4）*22.4/η

其中Q:理论气量，单位Nm3/h；

V:进入超重力机的富液流量，单位m3/h；

C：富液中铁离子含量，单位g/L；

η：富氧空气中的氧气分率；

2)超重力机出来的气体进入气液分离罐，经捕雾除水后排空，根据富氧空气氧气含量和富液金属离子浓度，调整再生后富氧空气的去处，若氧气浓度低于35%，直接排空，若氧气浓度高于35%则回到制氧系统前端循环使用，重新富集氧气。

3)氧化再生后的催化剂溶液进入稳压罐，稳压罐与气液分离罐之间联通，以稳定超重力机的压力，稳压罐的溶液通过压力压出，作为再生后的溶液继续与硫化氢反应。

湿式氧化脱硫工艺的超重力富氧氧化再生设备（参见图1），其包括制氧机1，制氧机1连接超重力机2，超重力机2的出气口连接气液分离罐3，超重力机2的出液口连接稳压罐3，气液分离罐3与稳压罐3联通。

进行氧化再生时，脱硫富液和来自制氧机1的富氧空气分别进入超重力机2，在填料中发生氧化反应，将催化剂再生，超重力机2出来的气体进入气液分离罐3，经捕雾除水后，根据氧气浓度直接排空，或循环至制氧系统前段，重新富集氧气。氧化再生后的催化剂溶液进入稳压罐4，稳压罐4与气液分离罐3之间联通，以稳定超重力机2的压力。稳压罐4的溶液通过压力压出，作为再生后的溶液继续与硫化氢反应。

通过改变空气中氧气浓度，进而对富液氧化再生工艺进行评价。相关数据见下表。

实施例中所使用的催化剂为烟台新瑞环保科技有限公司提供的络合铁催化剂。超重力机转速1500rmp；

从实施例1和2、3、4、5的对比可以看出，在提高氧气浓度后，亚铁离子的氧化率显著提高。

上述实施例中的脱硫剂还可以采用其他已有的含有螯合铁离子的脱硫剂，以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.湿式氧化脱硫工艺的超重力富氧氧化再生方法，其包括如下步骤：

脱硫富液和来自制氧机的富氧空气分别进入超重力机，在填料中发生氧化反应，将催化剂再生，其中超重力机压力不低于0.06MPag；富氧空气的氧气浓度在25%至99%之间；富氧空气气量高于理论气量的1.2倍至2倍；超重力机转速在300rmp至2000rmp之间，

理论气量计算公式：Q=（V*C/56/4）*22.4/η

其中Q：理论气量，单位Nm³/h；

V：进入超重力机的富液流量，单位m³/h；

C：富液中铁离子含量，单位g/L；

η：富氧空气中的氧气分率；

超重力机出来的气体进入气液分离罐，经捕雾除水后排空，根据富氧空气氧气含量和富液金属离子浓度，调整再生后富氧空气的去处，若氧气浓度低于35%，直接排空，若氧气浓度高于35%则回到制氧系统前端循环使用，重新富集氧气；

氧化再生后的催化剂溶液进入稳压罐，稳压罐与气液分离罐之间联通，以稳定超重力机的压力，稳压罐的溶液通过压力压出，作为再生后的溶液继续与硫化氢反应。