CN106669402A - 一种气田含硫废气处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废气处理工艺，具体涉及一种气田含硫废气的处理方法。包括如下步骤：原料气经气液分离器分离出游离水；分离出游离水的原料气经文丘里管一射流进入吸收塔内；脱硫溶液进入吸收塔与步骤二的原料气进行混合，在吸收塔内原料气中的二价硫直接转化成硫磺，净化气从吸收塔顶部经除沫器排出；生成的硫磺颗粒经过滤机或压滤机后，得到硫磺滤饼，滤饼进入熔硫釜中得到硫磺产品；脱硫溶液在吸收塔中反应之后流入闪蒸罐，闪蒸后脱硫富液进入再生塔；再生塔中的脱硫富液经氧化再生，空气经风机增压和文丘里管射流与脱硫富液混合，混合脱硫溶液以鼓泡或曝气形式进入再生塔；再生后脱硫贫液经溶液循环泵进入板框过滤机或压滤机，经过滤后脱硫溶液进入吸收塔进行循环使用。

Description

一种气田含硫废气处理方法
技术领域
本发明涉及废气处理工艺，具体涉及一种气田含硫废气的处理方法。
背景技术
气田含硫废气具有一些共同特征：气体流量通常不大，在几百方/天至几万方/天范围；含硫物种类主要以H2S为主，可能伴有少量有机硫，如果经过燃烧则变为SO2；废气中H2S浓度变化较大，低时至几百毫克每立方，高时可达百分之几甚至十几。根据上述特征，脱硫方法选择上主要考虑使用氧化还原吸收法，固体吸附法和碱液吸收法等。
针对中小规模含硫气体脱硫，氧化还原吸收法是较为理想的方法，常用的有lo-cat法。该法属铁碱法，主要成分络合剂与Fe3+离子形成配合物，以Fe3+氧化H2S形成元素S，富液经空气再生循环使用。该法综合性质稳定，降解较少，操作成本低，已成为中小规模含硫化氢气体脱硫的主流方法。可适用在硫化氢浓度几百毫克/方至100％硫化氢浓度的气体脱硫。
气田含硫尾气净化技术又分为干法和湿法，在净化酸性气的同时实现硫磺资源化的主要方法有如下几种：
1)克劳斯(Claus)燃烧法(干法)：以固体催化剂在1000℃以上高温条件下将H2S气体转化为硫磺产物。所得硫磺产物纯度很高，但克劳斯燃烧法的应用前提是：酸性气浓度30％以上，每天需提供硫磺产生量不低于15吨的气量，这些均局限了克劳斯燃烧法的应用范围。
不仅如此，克劳斯燃烧法处理酸性气之后的尾气SO 2排放浓度高达数千ppm，工业上仍需经过尾气加氢-吸收-解吸提浓-燃烧的尾气再处理过程，才能使尾气的排放达到标准。
2)水相催化氧化法(湿法)：以络合铁(Lo-Cat)或PDS(双核酞菁钴酸盐)为催化剂，以其碱性(pH～8)水溶液为氧化吸收剂，空气中的氧气为再生剂，达到酸性气净化和H2S硫磺资源化的双重目的。但是，在运行过程中催化剂降解，大量副盐的产生及高毒性外排污水的难处理一直是该法技术应用的瓶颈。
显然，面向低浓度、气量较少的酸性气体，克劳斯燃烧法是不经济的，甚至无法运行。而水相湿式氧化法又难以适应高浓度、气量较少的酸性气处理的市场需求，特别是当前硫磺资源化技术运用中的尾气难达标和难处理废水等的二次污染问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足提供一种气田含硫废气的处理方法。
本发明的技术方案是：
一种气田含硫废气处理方法，包括如下步骤：
(一)原料气经气液分离器分离出游离水；
(二)分离出游离水的原料气经文丘里管一射流混合进入吸收塔内；
(三)脱硫溶液进入吸收塔与步骤(二)的原料气进行混合，在吸收塔内原料气中的二价硫直接转化成硫磺，净化气从吸收塔顶部排出；
(四)脱硫溶液在吸收塔中反应之后流入闪蒸罐，闪蒸后的脱硫溶液进入再生塔；
(五)再生塔中的脱硫溶液经氧化再生，空气经风机增压经文丘里管二射流与脱硫富液混合，混合脱硫溶液以鼓泡或曝气形式进入再生塔；
(六)再生后脱硫富液经溶液循环泵进入过滤装置经过滤后脱硫溶液进入吸收塔进行循环使用；
(七)生成的硫磺颗粒经过滤装置过滤后，得到硫磺滤饼，硫磺滤饼进入熔硫釜中得到硫磺产品。
具体的，所述脱硫贫液分两路进入吸收塔的中上部和底部，吸收塔使用鼓泡塔或填料塔或其他塔盘形式，净化气中H2S＜10mg/m3。
具体的，所述进入再生塔后再生的脱硫溶液再生时间大于等于30min。
具体的，所述的脱硫溶液为非水溶液体，呈中性偏弱酸性，主要成分为三氯化铁、氯化亚铁、氯化锌、氯化锰、吡咯烷酮、氯化吡啶、氯化咪唑、有机胺、有机磷、聚醚、磷酸酯和表面活性剂中的几种，其中三价铁离子含量为30～40g/L。
具体的，所述吸收塔内温度为20～80℃,压力为0-6.0Mpa(G)。
具体的，再生塔内温度为20～80℃，压力为常压。
具体的，所述的过滤装置为板框过滤机或压滤机
本发明提供的含硫废气处理工艺与传统lo-cat工艺相似，而与其相比具有的优点在于如下几点：
1、本发明提供的脱硫工艺脱硫溶液中的活性成分具有适易的氧化能力，氧载体为三价铁，将H2S直接氧化成元素硫的同时自身转变成二价铁，然后经空气再生将其氧化为三价铁，脱硫溶液得以再生循环使用，同时H2 S中的H被氧化为H2 o，以复合脱硫液体为催化剂去除H2 S反应可表示如下：H2 S+O2→S+H2 O；
2、脱硫溶液具有疏水特性，原料气中的水分和反应过程中脱硫所产生的水及产物固体硫磺均自动与脱硫溶剂分层而被分离，不会稀释脱硫溶液，而且可实现产物从脱硫剂中分离回收；
3、运行过程中无需再添加任何辅助药剂，简化工艺和操作，且无废水、废气和废渣产生；
4、脱硫溶液在室温条件下就可以实现高效脱硫，又具有良好的耐热特性，可在120℃条件下循环操作，最优化使用条件在70℃-90℃条件下既可以显著提高其脱硫效率和脱硫性能，又可以加速其再生效率；
5、该脱硫溶液为非水溶液体系，呈中性偏弱酸性，因此脱硫操作中不存在废水排放等二次污染问题；
6、本发明提供的脱硫工艺与当前主流湿式氧化脱硫lo-cat工艺相似，净化气H2S浓度可降至10mg/m3，本脱硫溶液硫容不低于1g/L，使装置能耗降低，提高净化效率；
7、脱硫溶液操作温度可在20～180℃之间，在该温度范围内溶液不会发生化学降解和热降解，溶液不易蒸发损失，因此日常溶剂补充量很少，降低了操作成本，而其他lo-cat等常规水溶液氧化体系均存在不同程度降解变质倾向，经常需要定期补充溶液；
8、本发明提供的脱硫工艺由于脱硫溶液在反应过程中不会热分解变质，因此可以将硫磺滤饼加热熔融，液态硫磺与脱硫液依靠密度差自然沉降分离，下层为液硫，排放出来冷却固化为亮黄色固体，纯度达到97％以上；
9、本发明所提供的工艺适用范围为常压至高压，单井脱硫或油气田常压含硫化氢尾气脱硫均可。含硫量从0-100％均适用，处理规模几千方～50万方以内均可；
10、可以实现撬装化设计，占地节省，方便施工安装。
附图说明
图1是本发明使用的工艺流程图。
其中1气液分离器 2文丘里管一 3吸收塔 4闪蒸罐 5过滤装置 6脱硫溶液循环泵7熔硫釜 8再生塔 9文丘里管二 10风机。
具体实施方式
具体实施例1
一种气田含硫废气处理方法，包括如下步骤：
(一)原料气经气液分离器1分离出游离水；
(二)分离出游离水的原料气经文丘里管一2射流进入吸收塔3内，吸收塔内温度为20～180℃,压力为常压；
(三)脱硫溶液进入吸收塔3与步骤(二)的原料气进行混合，在吸收塔3内原料气中的二价硫直接转化成硫磺，净化气从吸收塔3顶部排出，所述脱硫贫液分两路进入吸收塔3的中上部和底部，吸收塔3使用鼓泡塔或填料塔，净化气可回收利用，净化气中H2S＜10mg/m3；
(四)脱硫溶液在吸收塔3中反应之后流入闪蒸罐4，经闪蒸罐4闪蒸过的脱硫贫液进入再生塔8，再生塔内温度为20～80℃，压力为常压；
(五)再生塔8中的脱硫溶液经氧化再生，空气经风机增压经文丘里管二射流与脱硫富液混合，混合脱硫溶液以鼓泡或曝气形式进入再生塔8；
(六)再生后脱硫富液经溶液循环泵6进入板框过滤机5经过滤后脱硫溶液进入吸收塔3进行循环使用；
(七)生成的硫磺颗粒经板框过滤机5过滤后，得到硫磺滤饼，硫磺滤饼进入熔硫釜中得到硫磺产品。
所述的脱硫溶液为非水溶液体，呈中性偏弱酸性，主要成分为三氯化铁、氯化亚铁、氯化锌、氯化锰、吡咯烷酮、氯化吡啶、氯化咪唑、有机胺、有机磷、聚醚、磷酸酯和表面活性剂中的几种，其中三价铁离子含量为30～40g/L。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种气田含硫废气处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(一)原料气经气液分离器(1)分离出游离水；
(二)分离出游离水的原料气经文丘里管一(2)射流进入吸收塔(3)内；
(三)脱硫溶液进入吸收塔(3)与步骤(二)的原料气进行混合，在吸收塔(3)内原料气中的二价硫直接转化成硫磺，净化气从吸收塔(3)顶部排出；
(四)脱硫溶液在吸收塔(3)中反应之后流入闪蒸罐(4)，闪蒸后的脱硫富液进入再生塔(8)；
(五)再生塔(8)中的脱硫溶液经氧化再生，空气经风机增压经文丘里管二(9)射流与脱硫富液混合，混合脱硫溶液以鼓泡或曝气形式进入再生塔(8)；
(六)再生后脱硫富液经溶液循环泵(6)进入过滤装置(5)经过滤后脱硫溶液进入吸收塔(3)进行循环使用；
(七)生成的硫磺颗粒经过滤装置(5)过滤后，得到硫磺滤饼，硫磺滤饼进入熔硫釜(7)中得到硫磺产品。
2.根据权利要求1所述的气田含硫废气处理方法，其特征在于，所述脱硫贫液分两路进入吸收塔(3)的中上部和底部，吸收塔(3)使用鼓泡塔、填料塔或其他塔盘形式，净化气中H2S＜10mg/m3。
3.根据权利要求1所述的气田含硫废气处理方法，其特征在于，所述进入再生塔(8)后再生的脱硫溶液再生时间大于等于30min。
4.根据权利要求1所述的气田含硫废气处理方法，其特征在于，所述的脱硫溶液为非水溶液体，呈中性偏弱酸性，主要成分为三氯化铁、氯化亚铁、氯化锌、氯化锰、吡咯烷酮、氯化吡啶、氯化咪唑、有机胺、有机磷、聚醚、磷酸酯和表面活性剂中的几种，其中三价铁离子含量为30～40g/L。
5.根据权利要求1所述的气田含硫废气处理方法，其特征在于，所述吸收塔(3)内温度为20～80℃,压力为0-6.0Mpa(G)。
6.根据权利要求1所述的气田含硫废气处理方法，其特征在于，所述再生塔(8)内温度为20～80℃，压力为常压。
7.根据权利要求1所述的气田含硫废气处理方法，其特征在于，所述的过滤装置(5)为板框过滤机或压滤机。
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