CN105935547A - 污水汽提塔顶酸性气硫化氢气体回收方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了污水汽提塔顶酸性气硫化氢气体回收方法与装置，提供了一种污水汽提塔顶酸性气硫化氢气体回收方法，该方法流程为：污水汽提塔顶所排出酸性气和加热后的强碱性吸附液同时进入一级或多级旋流喷射吸附器；一级或多级旋流喷射吸附器中吸收了酸性气硫化氢气体的吸附液至循环液槽，经循环液槽盘管加热后用溶液循环泵抽送至脱附、再生一体化装置；脱附、再生一体化装置中利用金属离子催化剂氧化脱附出单质硫，并对其进行分离回收；多酚物质与空气中氧生成醌，醌将脱附、再生一体化装置中被还原的金属离子催化剂氧化复活，使其恢复氧化脱硫能力，完成吸附—脱硫、再生的循环。本发明还提供了污水汽提塔顶酸性气硫化氢气体回收的相关装置。

Description

污水汽提塔顶酸性气硫化氢气体回收方法与装置
技术领域
本发明属于石油化工与环保领域，涉及一种污水汽提塔顶酸性气硫化氢气体的回收方法，适用于污水汽提塔顶酸性气硫化氢气体回收过程。具体地说，本发明提供了污水汽提塔顶酸性气硫化氢气体的回收方法及装置。
背景技术
污水汽提装置是炼油厂重要的环保装置，用于净化原油加工过程中产生的含硫污水，并回收其中的NH3与H2S。污水汽提装置主要包含单塔常压汽提、单塔加压无侧线汽提、单塔加压侧线抽出汽提、双塔加压汽提四种工艺流程。一般认为，污水量较小或NH3与H2S浓度较低时，适合采用单塔常压、加压汽提工艺，该工艺不能回收NH3；单塔加压侧线抽出汽提工艺适合处理催化裂化与延迟焦化装置产生的NH3与H2S含量为中等水平的含硫污水；双塔加压汽提工艺可处理各种浓度范围的含硫污水。
H2S是一种无色刺激性气体，具有强烈的臭鸡蛋气味，极性分子，相对分子质量为34.08，嗅觉阈值约为0.00041ppm，相对密度为1.19（空气密度为1），熔点为-85.5℃，沸点为-60.4℃，易溶于水和乙醇。
目前常用的硫化氢脱除回收方法主要有两类：一类是湿法脱硫，包括物理吸收法、化学吸收法等，另一类是干法脱硫，包括物理吸附法、氧化法等，大部分方法都存在一定问题和不足。湿法脱硫中物理吸收法利用吸收液溶解硫化氢，但难以完全脱除，尾气中仍含有硫化氢。常规化学吸收法虽然脱除速度较快、吸收率较高，但极易腐蚀设备；在干法脱硫中，物理吸附法活性炭孔易堵塞，需定期更换吸附物质。克劳斯工艺生产单质硫具有一定市场，但克劳斯工艺在硫化氢含量低于60%时操作不平稳，并且工艺流程较复杂，在线仪表较多，设备台数较多，操作难度较大，占地空间大，工艺投资高，不适用于小规模的气体处理装置；LO-CAT工艺技术可靠，硫回收率达99%，但主要专利技术需引进，占地空间大，设备投资较高；ADA工艺对硫化氢选择性好，净化后气体含硫量可低于1×10-6，但该工艺溶液吸收硫化氢后氧化速度太慢，副产物多。
因此，本领域迫切需要开发一种能够降低成本，简化系统，同时提高效果的高浓度硫化氢气体去除方法及其装置。
发明内容
本发明提供了一种新的污水汽提塔顶酸性气硫化氢气体回收方法与装置，克服了现有方法与装置存在的不足。
一种污水汽提塔顶酸性气硫化氢气体回收方法，其特征在于：
（1）喷淋脱硫：污水汽提塔顶所排出酸性气进入一级或多级旋流喷射吸附器，同时加热后温度为30～80℃的强碱液作为硫化氢吸附液经泵也进入一级或多级旋流喷射吸附器；污水汽提塔顶酸性气从吸附器顶部入口切向进入，强碱性吸附液从吸附器侧壁小孔喷入；径向喷入的流线型吸附液被切向高速旋转的污水汽提塔顶酸性气持续切割，形成无数吸附液雾滴；经吸收后富含硫化物的吸附液从吸附器底部流出，流入循环液槽，净化后气体从吸附器顶部流出；
（2）脱附、再生：经喷淋脱硫的富含硫化物的吸附液经循环液槽盘管加热后用溶液循环泵抽送至脱附、再生一体化装置中部，空气同时由底部进入脱附、再生一体化装置；脱附、再生一体化装置中利用金属离子催化剂脱附出单质硫，金属离子催化剂被还原，产物硫从脱附反应器顶部离开，送入后续设备，分离回收；脱附、再生一体化装置中多酚物质与空气中氧气结合生成醌，醌将金属离子催化剂氧化复活，恢复氧化脱硫能力，完成方法的脱硫、再生循环。
优选的，步骤（1）中所述的多级旋流喷射吸附器为 2～5级。
优选的，步骤（1）中所述的单级旋流喷射吸附器操作压降为1～5kpa。
优选的，步骤（1）中所述的旋流喷射吸附器侧壁小孔直径为0.5～5mm。
优选的，步骤（2）中所述的金属离子催化剂有效硫容可达0.80g/L以上，脱硫后H2S含量可达5mg/Nm3以下。
优选的，步骤（2）中所述的金属离子催化剂可循环使用。
优选的，步骤（2）中所述的金属离子催化剂中含有离子型表面活性物质，可以降低溶液的表面张力，使单质硫易富集，易析出。
本发明所述的方法适用于适用于污水汽提塔顶酸性气工况。
另一方面，本发明提供了一种污水汽提塔顶酸性气硫化氢气体回收方法采用的装置，该装置包括：单级或多级旋流喷射吸附器，该喷射吸附器的上部设有污水汽提塔顶所排出酸性气的入口、强碱性吸附液的入口；该喷射吸附器的底部与收集吸附液的循环液槽管路连接；该喷射吸附器的顶部设有净化后气体出口；
以及与循环液槽管路连接用于脱附单质硫并回收的脱附、再生一体化装置。
进一步的，所述污水汽提塔顶酸性气从吸附器顶部的入口是切向进入。
进一步的，所述强碱性吸附液的入口是从吸附器侧壁小孔喷入。
本发明的方法特点如下：
（1）采用旋流喷射吸附器多级串联和并联，有效提高去除硫化氢效果，增加硫化氢气体处理量。
（2）金属离子催化剂脱硫效率高，再生完全，可长期循环使用。
（3）金属离子催化剂中含有离子型表面活性物质，可以降低溶液的表面张力，使单质硫易富集，易析出。
（4）该方法适用于污水汽提塔顶酸性气工况。
本发明的装置特点如下：
单级旋流喷射吸附器的脱硫吸附效率在99%以上。
该装置易集成，旋流喷射吸附器、脱附、再生一体化装置直径小，减少了装置的总占地面积和总投资。
附图说明
图1是本发明的单级旋流喷射吸附器方法流程图。
图2是本发明的多级旋流喷射吸附器方法流程图。
图3是本发明的旋流喷射吸附器内壁喷射示意图。
符号说明：
1强碱性吸附液储罐；2强碱性吸附液输送泵；3旋流喷射吸附器；4循环液槽；5循环泵 6脱附、再生一体化装置；7空气储罐；8污水汽提塔；9二级旋流喷射吸附器。
具体实施方式
本发明的技术构思如下：
如图2所示，炼化工厂排放的污水汽提塔顶酸性气进入单级或多级旋流喷射吸附器3和9，同时储罐1中强碱性吸附液由输送泵2输送至旋流喷射吸附器3和9中，3中去除硫化氢后的气体进入多级旋流喷射吸附器9净化；旋流喷射吸附器3和9中含硫化物吸附液进入循环液槽4，经循环液槽4加热后由循环泵5输送至脱附、再生一体化装置6中；储罐7中空气也进入脱附、再生一体化装置6，6产生的硫磺单质输送至后续设备进行回收处理，6中多酚物质与空气中氧生成醌，醌将脱附、再生一体化装置中被还原的金属离子催化剂氧化复活，使其恢复氧化脱硫能力，完成吸附—脱硫、再生的循环。
在本发明的第一方面，提供了一种污水汽提塔顶酸性气硫化氢气体的回收方法，该方法包括：
污水汽提塔顶酸性气进入一级或多级旋流喷射吸附器，同时加热后温度30～80℃的强碱液作为硫化氢吸附液经泵也进入一级或多级旋流喷射吸附器，硫化氢气体从吸附器顶部入口切向进入，强碱性吸附液从吸附器侧壁小孔喷入；径向喷入的流线型吸附液被切向高速旋转的硫化氢气体持续切割，形成无数吸附液雾滴；经吸收后富含硫化物的吸附液从吸附器底部流出，流入循环液槽，净化后气体从吸附器顶部流出；
富含硫化物的吸附液经循环液槽盘管加热后用溶液循环泵抽送至脱附、再生一体化装置中部，同时空气由底部进入。脱附、再生一体化装置中利用金属离子催化剂脱附出单质硫，金属离子催化剂被还原，产物硫从脱附反应器顶部离开，送入后续设备，分离回收；脱附、再生一体化装置中多酚物质与空气中氧气结合生成醌，醌将金属离子催化剂氧化复活，恢复氧化脱硫能力完成方法的脱硫、再生循环。
在本发明中，污水汽提塔顶酸性气和强碱性吸附液自身的流动形成离心场与压力梯度场，依靠离心场和压力梯度场进行旋流吸附。
在本发明中，多级旋流喷射吸附器进行串联或并联，可提高去除硫化氢效果，增加硫化氢处理量。
在本发明中，循环液槽既是加热装置，也是混合装置。
在本发明中，脱附、再生一体化装置中金属离子催化剂溶液从顶部喷淋，富含硫化物吸附液从底部逆流而上，充分接触反应。
在本发明的第二方面，提供了一种污水汽提塔顶酸性气硫化氢气体的回收装置，该装置包括：
单级或多级旋流喷射吸附器，用于吸附污水汽提塔顶酸性气中硫化氢；
与旋流喷射吸附器连接的循环液槽，用于加热流入其中的液体；
与循环液槽连接的脱附、再生一体化装置，用于脱附单质硫并回收，金属离子催化剂再生；
在本发明中，单级旋流喷射吸附器的脱硫吸附效率在99%以上。
多级旋流喷射吸附器可集成，脱附、再生一体化装置直径小，减少了装置总占地面积和总投资。
本发明方法和装置的优点在于：
采用旋流喷射吸附器多级串联或并联，有效提高去除硫化氢效果；金属离子催化剂脱硫效率高，再生完全，可循环使用；金属离子催化剂中含有离子型表面活性物质，可以降低溶液的表面张力，使单质硫易富集，易析出；该方法适用于污水汽提塔顶酸性气工况；该装置易集成，旋流喷射吸附器、脱附、再生一体化装置直径小，减少了装置的总占地面积和总投资。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明进一步说明，实施例并不限制本发明的范围。
实施例1
单级旋流喷射吸附器2000 Nm3/h污水汽提塔顶酸性气硫化氢气体回收
具体方法流程如图1所示，污水汽提塔顶酸性气主要数据为：流量2000 Nm3/h，温度90~110℃，压力为0.2~0.5MPa，含硫化氢46.2（v%）。
采用单级旋流喷射吸附器回收硫化氢，使脱除后硫化氢含量降至10ppm以下，单级效率在99%以上，大大提高了硫化氢回收效果。
实施例2
污水汽提塔顶含高浓度硫化氢酸性气回收，按照本发明方法和装置进行。
方法流程：
具体方法流程如图2所示，主要操作条件如下表所示：
表1 多级旋流喷射吸附器主要操作条件
表2 脱附、再生一体化装置主要操作参数
技术效果：由于采用多级旋流喷射吸附器回收硫化氢，每级效率在99%以上，总体效率在95%以上，大大提高了硫化氢去除效果与处理量。采用可再生循环的金属离子催化剂，使硫磺单质回收率极大提高。和其他方法及装置相比，本发明的方法及装置简化了系统，节省了成本，能产生极大的经济效益。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种污水汽提塔顶酸性气硫化氢气体回收方法，其特征在于：
（1）喷淋脱硫：污水汽提塔顶所排出酸性气进入一级或多级旋流喷射吸附器，同时加热后温度为30～80℃的强碱液作为硫化氢吸附液经泵也进入一级或多级旋流喷射吸附器；污水汽提塔顶酸性气从吸附器顶部入口切向进入，强碱性吸附液从吸附器侧壁小孔喷入；径向喷入的流线型吸附液被切向高速旋转的污水汽提塔顶酸性气持续切割，形成无数吸附液雾滴；经吸收后富含硫化物的吸附液从吸附器底部流出，流入循环液槽，净化后气体从吸附器顶部流出；
（2）脱附、再生：经喷淋脱硫后富含硫化物的吸附液经循环液槽盘管加热后用溶液循环泵抽送至脱附、再生一体化装置中部，空气同时由底部进入脱附、再生一体化装置；脱附、再生一体化装置中利用金属离子催化剂脱附出单质硫，金属离子催化剂被还原，产物硫从脱附反应器顶部离开，送入后续设备，分离回收；脱附、再生一体化装置中多酚物质与空气中氧气结合生成醌，醌将金属离子催化剂氧化复活，恢复氧化脱硫能力，完成方法的脱硫、再生循环。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的多级旋流喷射吸附器为2～5级。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的单级旋流喷射吸附器操作压降为1～5kpa。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的旋流喷射吸附器侧壁小孔直径为0.5～5mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的金属离子催化剂有效硫容可达0.80g/L以上，脱硫后H2S含量可达5mg/Nm3以下。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的金属离子催化剂可循环使用。
7.如权利要求1所述一种污水汽提塔顶酸性气硫化氢气体回收方法采用的装置，其特征在于，该装置包括：单级或多级旋流喷射吸附器，该喷射吸附器的上部设有污水汽提塔顶所排出酸性气的入口、强碱性吸附液的入口；该喷射吸附器的底部与收集吸附液的循环液槽管路连接；该喷射吸附器的顶部设有净化后气体出口；
以及与循环液槽管路连接用于脱附单质硫并回收的脱附、再生一体化装置。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述污水汽提塔顶酸性气从吸附器顶部的入口是切向进入。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述强碱性吸附液的入口是从吸附器侧壁小孔喷入。
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