CN106914100A - 一种含硫气体中的脱硫装置 - Google Patents

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Abstract

一种含硫气体中的脱硫装置，处理装置包括吸收塔、解析塔和反应器，吸收塔的顶部设置有能排出达标气体的排放口，吸收塔的上部设置能通入多元醇溶液的进口，吸收塔的下部与能通入含SO2气体的进气管道相连通，吸收塔的底部通过管道与解析塔的上部进口相连通，已吸收SO2气体的吸收液流至吸收塔底部并经管道与解析塔相连通，解析塔的底部设置经解析后的吸收混合液出口，解析塔中设置提高吸收混合液温度的加热器，解析塔的顶部通过管道与反应器相连通，反应器与酸性气进管相连通，反应器的排气口通过管道与进气管道相连通，反应器顶部设置有将H2S和SO2反应后的水蒸气排出的蒸汽出口，反应器的底部设置有硫排出口。其优点在于：结构简单，气体脱硫效果好。

Description

一种含硫气体中的脱硫装置
技术领域
本发明涉及酸性气体处理领域，尤其指一种含硫气体中H2S和SO2的处理装置。
背景技术
硫回收是通过化学方法吸收、处理排放尾气或原料气中的H2S或SO2等含硫物质，生产硫磺、硫酸、含硫化合物并使尾气能够达标排放的工艺技术。随着我国《大气污染综合排放标准》GB 16297-1996的执行，迫使国内的炼油企业不断改进工艺，燃煤锅炉基本配套烟气脱硫、脱硝及除尘装置，降低尾气的排硫量。特别是近几年，随着煤化工的发展，煤气化后的合成气体中含硫量高，成分复杂，对硫回收工段的技术要求也更加苛刻。因此硫回收技术的发展非常快，采用先进技术回收尾气中的硫资源是实现企业可持续发展的重要步骤，此举既减少了硫资源的浪费，又保护了生态环境。除了炼油行业酸性尾气，大型天然气田的工艺处理，各种化工含硫酸性尾气的处理等都涉及到硫回收及环保问题，随着国家对工业污染的进一步重视，如何开发新的硫回收工艺技术，提高优质硫资源的回收率和达标排放，是我们面临的社会责任。
克劳斯(Claus)法是一种比较成熟的多单元处理技术，是目前应用最为广泛的硫回收工艺。但其受到反应温度下化学反应的平衡和传统克劳斯工艺本身的限制，传统二级催化剂转化流程硫回收率90～95％，三级95～98％，影响整个硫磺回收装置的回收率。所以为了改善克劳斯装置效能、提高硫磺回收率和尾气达标排放，不断有开发的新技术对传统的克劳斯工艺进行改进，来满足不同进料条件。在优化硫磺回收装置的流程中，首要考虑的问题是进料酸气的组成，常规克劳斯工艺要求酸气中H2S含量要大于50％，但往往酸气中H2S的含量非常低(5～50％左右)，且有时还含有大量的CO2。贫酸气不能满足常规克劳斯燃烧炉的操作温度要求，且火焰稳定性差，所以需要对常规工艺实施改进。另外，酸气中可能含有NH3和烃类物质，也会引发后续的一系列问题。所以同样也需对常规克劳斯工艺进行改进，以求处理这些污染物。
现有一种专利号为CN201320566647.1名称为《一种煤制天然气的酸性气体处理装置》的中国实用新型专利公开了一种煤制天然气的酸性气体处理装置，该装置包括碎煤低温甲醇洗单元、硫回收A单元、水煤浆低温甲醇洗单元、硫回收B单元和尾气处理单元；所述碎煤低温甲醇洗单元与所述硫回收A单元连接，所述水煤浆低温甲醇洗单元与所述硫回收B单元连接，所述硫回收A单元和所述硫回收B单元一起连接到所述尾气处理单元。该实用新型提供的煤制天然气的酸性气体处理装置，可以处理煤制天然气双气化工艺产生的酸性气体，总硫回收率高且尾气排放达标，并且减少建设装置投资和装置运行管理成本，然而，该装置需要使用大量的盐水，脱硫率较低，因此该处理装置还需进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种含硫气体中的脱硫装置，本处理装置结构巧妙，脱硫效果好、效率高，且脱除的硫能回收利用。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本含硫气体中的脱硫装置，其特征在于：所述处理装置包括吸收塔、解析塔和反应器，所述吸收塔的顶部设置有能排出脱硫后达标气体的排放口，所述吸收塔的上部设置能通入作为吸收液的多元醇溶液的进口，所述吸收塔的下部与能通入含SO2气体的进气管道相连通，所述吸收塔的底部通过管道与解析塔的上部进口相连通，已吸收SO2气体的吸收液流至吸收塔底部并经管道与解析塔相连通，所述解析塔的底部设置有经解析后的吸收混合液出口，所述解析塔中设置有提高吸收混合液温度的加热器，所述解析塔的顶部通过管道与反应器相连通，所述反应器与能通入H2S的酸性气进管相连通，所述反应器的排气口通过管道与进气管道相连通，所述反应器的顶部设置有将H2S和SO2反应后的水蒸气排出的蒸汽出口，所述反应器的底部设置有硫排出口。
作为改进，所述反应器上可优选设置有能检测反应器内腔温度的温度检测模块，所述温度检测模块通过导线与加热模块相连接，所述反应器与解析塔相连接的管道上，所述反应器与能通入H2S的酸性气进管连接处设置有流量检测器与流量控制阀。
进一步改进，所述反应器包括一级反应器与二级反应器，一级反应器中H2S和SO2反应后剩余的SO2气体进入二级反应器中继续反应，所述酸性气进管分别与一级反应器、二级反应器相连通，所述排气口设置在二级反应器上。
作为改进，所述处理装置还包括吸收液储存槽，所述多元醇溶液从管道通入吸收液储存槽中，所述吸收液储存槽通过管道与吸收液出口相连通，所述吸收液储存槽通过输送泵与吸收塔的吸收液进口相连通。
作为改进，所述吸收塔内可优选设置有N个喷淋吸收器，所述喷淋吸收器以上下间隔地置于吸收塔内，所述吸收液的进口与位于吸收塔内最上方的喷淋吸收器相连通，所述N为不是零的自然数。
作为改进，所述吸收塔中可优选设置有能降低吸收混合液温度的冷却器，所述冷却器位于喷淋吸收器的下方，所述冷却器为水冷却器，所述水冷却器分别与冷却水进管、冷却水出管相连通。
作为改进，所述解析塔内可优选设置有M个用于解析的喷淋器，所述加热器位于喷淋器中位置最低的喷淋器的下方，所述M为不是零的自然数。
作为改进，所述加热器可优选为蒸汽加热器，所述蒸汽加热器分别与蒸汽进气管、冷凝水出水管相连通，所述反应器的蒸汽出口通过管道与蒸汽进气管相连通。
作为改进，所述吸收塔的底部可优选通过循环泵与解析塔的上部相连通。
作为改进，所述硫排出口可优选通过管道与硫收集部相连通，反应器中产生的液态硫磺经管道与硫收集部相连通。
与现有技术相比，本发明的优点在于：将分别进行的含SO2气体处理和含H2S酸性气体处理用现有的Calus反应替代，使SO2和H2S反应生成单质硫和水蒸气，并将SO2与含SO2气体分离、SO2与H2S反应集成在本脱硫装置中进行，装置结构简单，占地面积小，建造成本低，运行费用少，安全系数高，经济可靠；采用本装置处理含硫气体，能实现超净排放，SO2气体的浓度在可控范围内可以做到小于20mg/Nm3，H2S含量小于3mg/Nm3，Nm3为体积单位，指在0摄氏度1个标准大气压下的气体体积；SO2气体与H2S反应产生的硫能回收利用，无废渣排放，节约资源，有利于环境保护；SO2气体与H2S反应产生的副产物水蒸气能通入至解析塔的加热器中作为热源使用，实现热量循环利用，降低生产成本，也可以将部分蒸汽通向外部使用，用途广泛。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例的含硫气体中的脱硫装置，所述处理装置包括吸收塔1、解析塔2和反应器3，所述吸收塔1的顶部设置有能排出脱硫后达标气体的排放口，所述吸收塔1的上部设置能通入作为吸收液的多元醇溶液的进口，所述吸收塔1的下部与能通入含SO2气体的进气管道11相连通，所述吸收塔1的底部通过管道与解析塔2的上部进口相连通，已吸收SO2气体的吸收液流至吸收塔1底部并经管道与解析塔2相连通，所述解析塔2的底部设置有经解析后的吸收混合液出口，所述解析塔2中设置有提高吸收混合液温度的加热器21，所述解析塔2的顶部通过管道与反应器3相连通，所述反应器3与能通入H2S的酸性气进管31相连通，所述反应器3的排气口通过管道与进气管道11相连通，所述反应器3的顶部设置有将H2S和SO2反应后的水蒸气排出的蒸汽出口，所述反应器3的底部设置有硫排出口。所述反应器3上设置有能检测反应器3内腔温度的温度检测模块，所述温度检测模块通过导线与加热模块相连接，所述反应器3与解析塔2相连接的管道上，所述反应器3与能通入H2S的酸性气进管31连接处设置有流量检测器与流量控制阀。所述反应器3包括一级反应器3与二级反应器3，一级反应器中H2S和SO2反应后剩余的SO2气体进入二级反应器中继续反应，所述酸性气进管31分别与一级反应器、二级反应器相连通，所述排气口设置在二级反应器上。
处理装置还包括吸收液储存槽5，所述多元醇溶液从管道通入吸收液储存槽5中，所述吸收液储存槽5通过管道与吸收液出口相连通，所述吸收液储存槽5通过输送泵6与吸收塔1的吸收液进口相连通。吸收塔1内设置有N个喷淋吸收器13，所述喷淋吸收器13以上下间隔地置于吸收塔1内，所述吸收液的进口与位于吸收塔1内最上方的喷淋吸收器13相连通，所述N为不是零的自然数。吸收塔1中设置有能降低吸收混合液温度的冷却器12，所述冷却器12位于喷淋吸收器的下方，所述冷却器12为水冷却器，所述水冷却器分别与冷却水进管、冷却水出管相连通。所述解析塔2内设置有M个用于解析的喷淋器22，所述加热器21位于喷淋器22中位置最低的喷淋器22的下方。所述M为不是零的自然数。所述加热器21为蒸汽加热器，所述蒸汽加热器分别与蒸汽进气管、冷凝水出水管相连通，所述反应器3的蒸汽出口通过管道与蒸汽进气管相连通。所述吸收塔1的底部通过循环泵4与解析塔2的上部相连通。所述硫排出口通过管道与硫收集部相连通，反应器3中产生的液态硫磺经管道与硫收集部相连通。
工作原理：结合SO2和H2S两种气体性质及国内外现有处理工艺及技术现状，为达到国家环保治理要求，做到超净排放(系统排放尾气中SO2含量小于50mg/m3、H2S及粉尘含量小于5mg/m3)。
采用Calus反应，在反应器中H2S与SO2进行反应：
1、H2S+1/2SO2＝3/2nSn+H2O+48.05kJ/mol
多元醇溶液在一较低温度(＜50℃)和压力(常压到其它压力等级)下对SO2具有良好的选择性吸收效果(物理反应)，在较高温度下发生解析反应，溶液释放出被吸收的SO2，同时溶液保持原来的性质和状态，本身不发生任何化学反应和变化，降低温度后继续吸收气体中SO2，如此循环。反应原理如下：
2、HO(CH2CH2O)nH+SO2＝SO3H(CH2CH2O)nH
根据反应1与反应2的过程及原理，发明如下硫回收装置，装置主要分尾气中SO2气体的吸收捕集、多元醇吸收液回收再生、SO2和H2S在Calus反应器中在催化剂作用下生成单质硫，达到脱除、回收硫的目的，同时回收热量。
过程控制要点：
SO2吸收捕集过程：一般烟道气来的气体温度较高140℃左右，为达到多元醇最佳吸收效果，要对气体进行降温处理(同吸收SO2后富液进行换热，使吸收SO2后的溶液温度提高到75℃以上，再用冷却水或空气冷却)，温度降低到＜50℃。
吸收SO2气体后溶液解析过程：吸收SO2气体后的多元醇溶液称为富液，此溶液在提高温度后，溶液中SO2以气体方式释放处理，由于溶液有选择性吸收效果，其他气体不被吸收，所以解析气纯度较高，基本为SO2，此过程主要控制富液温度，解析后溶液为贫液，同时为达到良好吸收效果，要对解析液进行冷却降温处理。
Calus反应过程：Calus反应是现有技术，此反应为成熟工艺，主要利用原始的Calus硫回收中间的一步反应过程。此过程主要控制进反应器气体温度，到达反应活性温度，同时控制反应床层温度。为使反应后混合器中无H2S气体，所以要严格控制进反应器中SO2和H2S量，使SO2反应过剩，一般设1～2级反应器。二级反应的反应器3包括第一级反应器和第二级反应器，在第一级反应器中H2S与SO2反应后剩余的SO2进入第二级反应器中继续与H2S反应，第二级反应器中脱硫气再通入吸收塔1中。

Claims (10)

1.一种含硫气体中的脱硫装置，其特征在于：所述处理装置包括吸收塔(1)、解析塔(2)和反应器(3)，所述吸收塔(1)的顶部设置有能排出脱硫后达标气体的排放口，所述吸收塔(1)的上部设置能通入作为吸收液的多元醇溶液的进口，所述吸收塔(1)的下部与能通入含SO2气体的进气管道(11)相连通，所述吸收塔(1)的底部通过管道与解析塔(2)的上部进口相连通，已吸收SO2气体的吸收液流至吸收塔(1)底部并经管道与解析塔(2)相连通，所述解析塔(2)的底部设置有经解析后的吸收混合液出口，所述解析塔(2)中设置有提高吸收混合液温度的加热器(21)，所述解析塔(2)的顶部通过管道与反应器(3)相连通，所述反应器(3)与能通入H2S的酸性气进管(31)相连通，所述反应器(3)的排气口通过管道与进气管道(11)相连通，所述反应器(3)的顶部设置有将H2S和SO2反应后的水蒸气排出的蒸汽出口，所述反应器(3)的底部设置有硫排出口。
2.根据权利要求1所述的脱硫装置，其特征在于：所述反应器(3)上设置有能检测反应器(3)内腔温度的温度检测模块，所述温度检测模块通过导线与加热模块相连接，所述反应器(3)与解析塔(2)相连接的管道上，所述反应器(3)与能通入H2S的酸性气进管(31)连接处设置有流量检测器与流量控制阀。
3.根据权利要求2所述的脱硫装置，其特征在于：所述反应器(3)包括一级反应器(3)与二级反应器(3)，一级反应器中H2S和SO2反应后剩余的SO2气体进入二级反应器中继续反应，所述酸性气进管(31)分别与一级反应器、二级反应器相连通，所述排气口设置在二级反应器上。
4.根据权利要求1至3中任一所述的脱硫装置，其特征在于：所述处理装置还包括吸收液储存槽(5)，所述多元醇溶液从管道通入吸收液储存槽(5)中，所述吸收液储存槽(5)通过管道与吸收液出口相连通，所述吸收液储存槽(5)通过输送泵(6)与吸收塔(1)的吸收液进口相连通。
5.根据权利要求1至3中任一所述的脱硫装置，其特征在于：所述吸收塔(1)内设置有N个喷淋吸收器(13)，所述喷淋吸收器(13)以上下间隔地置于吸收塔(1)内，所述吸收液的进口与位于吸收塔(1)内最上方的喷淋吸收器(13)相连通，所述N为不是零的自然数。
6.根据权利要求1至3中任一所述的脱硫装置，其特征在于：所述吸收塔(1)中设置有能降低吸收混合液温度的冷却器(12)，所述冷却器(12)位于喷淋吸收器(13)的下方，所述冷却器(12)为水冷却器，所述水冷却器分别与冷却水进管、冷却水出管相连通。
7.根据权利要求1至3中任一所述的脱硫装置，其特征在于：所述解析塔(2)内设置有M个用于解析的喷淋器(22)，所述加热器(21)位于喷淋器(22)中位置最低的喷淋器(22)的下方，所述M为不是零的自然数。
8.根据权利要求1至3中任一所述的脱硫装置，其特征在于：所述加热器(21)为蒸汽加热器，所述蒸汽加热器分别与蒸汽进气管、冷凝水出水管相连通，所述反应器(3)的蒸汽出口通过管道与蒸汽进气管相连通。
9.根据权利要求1至3中任一所述的脱硫装置，其特征在于：所述吸收塔(1)的底部通过循环泵(4)与解析塔(2)的上部相连通。
10.根据权利要求1至3中任一所述的脱硫装置，其特征在于：所述硫排出口通过管道与硫收集部相连通，反应器(3)中产生的液态硫磺经管道与硫收集部相连通。
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