CN109289462A - 用于多工况含硫气体排放的超重力脱硫系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于多工况含硫气体排放的超重力脱硫系统，所述系统包括：多个工况气体输入口；硫化氢吸收单元；管路控制单元；焚烧炉；以及氧化硫吸收单元。本发明提供的用于多工况含硫气体排放的超重力脱硫系统，通过管路通断实现不同工况对应进入至少一个超重力装置，当应急工况连通时，至少两个超重力装置可并联或串联，从而增加了超重力装置的调节方式，同时提高了含硫气体的吸收效率，正常工况时含硫气体进入其中一个超重力装置，另一个超重力装置停机设置，在不影响超重力脱硫的效率避免多个超重力装置造成大量资源和人力浪费。

Description

用于多工况含硫气体排放的超重力脱硫系统

技术领域

本发明涉及超重力脱硫技术领域。更具体地，涉及一种用于多工况含硫气体排放的超重力脱硫系统。

背景技术

含硫气体(SO₂、COS、SO₃、H₂S等)是造成大气污染的最主要污染物之，我国从2014年起开始实施的大气污染物排放标准GB16297-1996明确规定排放烟气中SO₂含量小于200mg·m^－3。为了达到SO₂的排放指标，开发更高效的SO₂污染控制技术和设备成为大气污染治理的关键。

炼油厂过程气中也含有大量的硫化物，如SO₂、COS、H₂S等。目前工业含硫气体一般以传统吸收塔作为脱硫主体设备，随着超重力技术的发展，超重力技术越来越多地应用于含硫气体的吸收，在GB2491177A的专利中，应用了超重力装置进行脱硫，该装置采用超重力装置替换传统吸收塔，脱硫效果明显。在CN106902625的专利中，应用超重力装置进行克劳斯尾气中含硫气体的脱除，能够脱除高浓度含硫气体，脱硫效率高。

传统克劳斯工艺是一种比较成熟的多单元处理技术，其本质上是将硫化氢和二氧化硫反应生成硫磺而回收硫资源的方法。在克劳斯尾气脱硫体系中，正常情况下输出的是经过克劳斯工艺处理的较低浓度含硫气体的工况，但其容易出现克劳斯制硫工序突发停工导致输出高浓度酸性气体的应急工况。为了处理应急工况，往往需要多级超重力装置，而当其在正常工况下，克劳斯尾气存在胺法或氧化还原法(络合铁法)无法脱除的有机硫，含量较高且浓度随工况变化较大，单级超重力装置的脱硫效果已经可以达到脱硫极限，多级超重力装置无疑造成了大量的资源和人力的浪费。

发明内容

有鉴于此，为了解决多级超重力装置在处理诸如克劳斯尾气脱硫工艺的正常工况时造成了大量资源和人力的浪费的问题，本发明实施例提供一种用于多工况含硫气体排放的超重力脱硫系统，所述系统包括：

多个工况气体输入口，每个工况气体输入口对应输入一种工况的含硫气体，所述含硫气体至少包括硫化氢；

硫化氢吸收单元，包括第一硫化氢吸收单元和第二硫化氢吸收单元，所述第一吸收单元包括相连通的第一超重力装置和容有硫化氢吸收液的第一储液槽，所述第二吸收单元包括相连通的第二超重力装置和容有硫化氢吸收液的第二储液槽；

管路控制单元，通过管路连接每个所述工况气体输入口与硫化氢吸收单元，用于通过管路通断实现所述工况气体输入口、第一超重力装置和第二超重力装置与不同工况对应的连通通路；

焚烧炉，与所述硫化氢吸收单元的气体出口连接；

氧化硫吸收单元，连接于所述焚烧炉的气体出口，用于吸收氧化硫。

在一个优选的实施例中，所述工况气体输入口包括输入第一工况含硫气体的第一输入口和输入第二工况含硫气体的第二输入口，所述管路控制单元包括：

连接所述第一输入口和所述第一超重力装置气体进口的第一通路、连接所述第一输入口和所述第二超重力装置气体进口的第二通路、连接所述第二输入口和所述第一超重力装置气体进口的第三通路、连接所述第二输入口和所述第二超重力装置气体进口的第四通路，以及

连接第一超重力装置的气体出口和第二超重力装置的气体进口的控制管路；

其中，所述第一至第四通路上均设置至少一个第一开关，所述控制管路上设置第二开关。

在另一个优选的实施例中，所述管路控制单元还包括：

处理器，根据所述工况气体输入口输出的含硫气体输出控制指令，所述第一开关和第二开关响应于所述控制指令打开或关闭。

在又一个优选的实施例中，所述硫化氢吸收单元还包括：

与所述工况气体输入口和所述焚烧炉连接的硫化氢吸收塔，以及该连接管路上靠近所述焚烧炉设置的第三开关；

其中，所述硫化氢吸收塔的气体出口还连接在所述第一通路上，并通过第三开关控制所述硫化氢吸收塔气体出口与所述焚烧炉气体入口连通，通过第一通路上靠近所述第一超重力装置一端设置的第一开关控制所述硫化氢吸收塔气体出口与所述第一超重力装置气体进口连通。

在又一个优选的实施例中，所述第一工况含硫气体为克劳斯系统前酸气，所述第二工况含硫气体为克劳斯尾气。

在又一个优选的实施例中，所述硫化氢吸收单元还包括：

设于连接第一超重力装置和第一储液槽的管路上的第一循环泵，以及连接第二超重力装置和第二储液槽的管路上的第二循环泵。

在又一个优选的实施例中，所述氧化硫吸收单元包括：

与焚烧炉气体出口连接的第三超重力装置；

与第三超重力装置连接的第三储液槽；以及

设于连接第三超重力装置和第三储液槽的管路上的第三循环泵；

其中，所述第三储液槽中容有氧化硫吸收液。

在又一个优选的实施例中，所述氧化硫吸收单元包括还包括：

电除雾器，连接在所述第三超重力装置的气体出口管路上。

在又一个优选的实施例中，所述系统还包括：

气液分离罐，设于所述第一超重力装置、第二超重力装置与所述焚烧炉的连接管路上。

在又一个优选的实施例中，所述系统还包括：

再生单元，与所述硫化氢吸收单元的液体出口连接，用于使硫化氢吸收液的贫液再生为富液。

本发明的有益效果如下：

本发明提供一种用于多工况含硫气体排放的超重力脱硫系统，通过管路通断实现不同工况对应进入至少一个超重力装置，当应急工况连通时，至少两个超重力装置可并联或串联，从而增加了超重力装置的调节方式，同时提高了含硫气体的吸收效率，正常工况时含硫气体进入其中一个超重力装置，另一个超重力装置停机设置，在不影响超重力脱硫的效率避免多个超重力装置造成大量资源和人力浪费。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明实施例中的用于多工况含硫气体排放的超重力脱硫系统结构流程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

图1示出本发明实施例提供的用于多工况含硫气体排放的超重力脱硫系统结构示意图，请参见图1所示，该系统包括：多个工况气体输入口，每个工况气体输入口对应输入一种工况的含硫气体，含硫气体至少包括硫化氢(H₂S)；硫化氢吸收单元20，包括第一硫化氢吸收单元和第二硫化氢吸收单元，第一硫化氢吸收单元包括相连通的第一超重力装置211和容有硫化氢吸收液的第一储液槽212，以及设于连接第一超重力装置211和第一储液槽212的管路上的第一循环泵213。第二吸收单元包括相连通的第二超重力装置221和容有硫化氢吸收液的第二储液槽222，以及连接第二超重力装置221和第二储液槽222的管路上的第二循环泵223；管路控制单元，通过管路连接每个工况气体输入口与硫化氢吸收单元20，用于通过管路通断实现工况气体输入口、第一超重力装置211和第二超重力装置221与不同工况对应的连通通路；焚烧炉52，与硫化氢吸收单元20的气体出口连接，可以将气体中的硫化氢、碳氧化硫等可燃烧气体燃烧为氧化硫；氧化硫吸收单元4040，连接于焚烧炉52的气体出口，用于吸收氧化硫，经过硫化氢吸收单元的气体出口的气体含有极少量的未完全脱除的H₂S、碳氧化硫(COS)等，因此焚烧炉的作用为将上述气体通过燃烧氧化为氧化物氧化硫(SO₂)、二氧化碳(CO₂)等，其中CO₂可以不经过处理排放，SO₂需要经过氧化硫吸收单元40吸收处理后排放。

本发明提供的用于多工况含硫气体排放的超重力脱硫系统，通过管路通断实现不同工况对应进入至少一个超重力装置，当应急工况连通时，至少两个超重力装置可并联或串联，从而提高了该系统的脱硫极限，提高吸收效率。当正常工况连通时，克劳斯尾气等存在胺法或氧化还原法(络合铁法)无法脱除的有机硫，因此单个超重力装置已经达到脱硫极限，本发明通过管路的通断控制，使得正常工况时进入其中一个超重力装置，另一个超重力装置备用，从而避免多个超重力装置造成大量资源和人力浪费，并且不影响超重力脱硫的效率。

在本发明的具体实施例中，工况气体输入口包括输入第一工况含硫气体的第一输入口11和输入第二工况含硫气体的第二输入口12，第一工况含硫气体为克劳斯系统前酸气，第二工况含硫气体为克劳斯尾气。克劳斯系统前酸气即为克劳斯工艺停工时的应急工况产生的工业酸气(高浓度含硫气体)，克劳斯尾气即为正常工况下经过处理的尾气(低浓度含硫气体)。

可选的，本领域技术人员明了的是，含硫气体包括硫化氢、氧化硫、碳氧化硫等。

为了详细说明本发明如何实现不同工况气体与第一超重力装置211、第二超重力装置221切换连通方式，请结合图1所示，管路控制单元包括：连接第一输入口11和第一超重力装置211气体进口的第一通路、连接第一输入口11和第二超重力装置221气体进口的第二通路、连接第二输入口12和第一超重力装置211气体进口的第三通路、连接第二输入口12和第二超重力装置222气体进口的第四通路，以及连接第一超重力装置211的气体出口和第二超重力装置221的气体进口的控制管路；其中，第一至第四通路上均设置至少一个第一开关(图中的开关31-34)，控制管路上设置第二开关(图中所示的开关35和开关36)。

开关35、开关36和开关34配合可实现第一超重力装置211和第二超重力装置221的串联和并联，例如，开关34关闭，开关35打开，开关36关闭，此时第一超重力装置211与第二超重力装置221串联；开关34打开，开关35关闭，开关36打开，则第一超重力装置211与第二超重力装置221并联。

通过第一至第四通路以及控制管路的配合，使得管路控制单元可以使得任意一个工况的含硫气体通入任意一个超重力装置中，也可以将任意一个公开的含硫气体通入多个超重力装置中形成多级超重力体系，从而可以完成多工况的切换，一种工况对应的一种连通方式，不会有多余的超重力装置运行，节约人力物力。

当然，作为优选的，图1中示出的第一至第四通路包括部分公用的管路，该公用管路可以减小管路设置、有利于管路的有序管理，例如，当需要第一通路打开时，开关31打开，开关32闭合，开关33打开，开关34闭合，这样可以通过开关31-34各自的打开和关闭，实现第一至第四通路的切换。当然，在其他图中未示出的实施例中，第一至第四通路各自独立，同样可以实现本发明，在该四个独立的通路中，每个通路上设置一个第一开关，本发明不予赘述。

需要说明的是，开关可以是处理器通过无线信号控制、通过电信号控制，或者通过人工手动操控，上述方案均可以实现本发明。下面结合处理器进行示例性说明，处理器根据工况气体输入口输出的含硫气体输出控制指令，第一开关和第二开关响应于控制指令打开或关闭。以第二工况(应急工况)输出含硫气体为例，其输出口通过输出口气压反馈给处理器，处理器根据是否出气判断是否为第二工况含硫气体，从而输出控制信号，控制信号传输至第一和第二开关，第二通路上的第一开关、第四通路上的第一开关开启，其余开关关闭。从而，高浓度的克劳斯前酸气通过第二通路、第四通路分别进入第一超重力装置和第二超重力装置，形成并联的多级超重力脱硫体系。

当然，对于上述实施例，如果第四通路上的第一开关和第二开关开启，其余开关关闭，则克劳斯前酸气通过第四通路先进入第一超重力装置，再通过第二开关进入第二超重力装置，从而形成串联的多级超重力脱硫体系。因此，该管路控制单元还能够进行串联并联的切换，显然，串联和并联的多级超重力体系的脱硫效果不同，并联更多地适用于气量较大的工况，串联更多地适用于浓度更高的工况，从而本发明可切换的工况数目更多，能够适应更多不同的工况。

在上述实施例中，一个工况气体输入口可能输入的含硫浓度不同的气体，因此，可以设置气体浓度检测器。

为了使由第一、第二超重力装置气体出口输出的脱除硫化氢后的气体不含水(主要成分为吸收液)，可以在其气体出口的管路上设置气液分离罐51，以脱除气体中的水分。

本领域技术人员明了，第一储液槽212和第二储液槽222可以设置常规可再生和/或不可再生的吸收液，以碱法脱硫的吸收液为例，其起主要脱硫作用的是氢氧化钠(NaOH)，该碱法脱硫化氢的机理如下：

H₂S+2NaOH→Na₂S+2H₂O (1)

pH值较低时发生以下反应：

H₂S+Na₂S→2NaHS (2)

再生：2NaHS+2NaOH→2Na₂S+2H₂O (3)

碱性较高时，(1)式为主要反应式，碱性降低到中性甚至弱酸性时，则按(2)式发生反应，排放液为NaHS和Na₂S的混合液。

因此，在本实施例中，对于一些可再生的吸收液，可以设置再生单元(图中的214、224以及62)，在一些碱法脱硫的实施例中，再生单元与硫化氢吸收单元的液体出口连接，用于使硫化氢吸收液的贫液再生为富液，再生单元内可发生公式(3)的反应。

同样的，在优选实施例中，氧化硫吸收单元40也可以通过超重力装置吸收，具体的，该实施例中，氧化硫吸收单元40包括：与焚烧炉52气体出口连接的第三超重力装置41；与第三超重力装置41连接的第三储液槽43；以及设于连接第三超重力装置41和第三储液槽43的管路上的第三循环泵44；其中，第三储液槽43中容有氧化硫吸收液。在一些可选实施例中，可以设置常规可再生和/或不可再生的吸收液，以碱法脱硫的吸收液为例，其起主要脱硫作用的是氢氧化钠(NaOH)，

碱法脱二氧化硫反应原理为：

2Na(OH)+SO₂+H₂O→Na₂SO₃+2H₂O (4)

Na₂SO₃+H₂SO₃→2NaHSO₃ (5)

副反应：Na₂SO₃+1/2O₂→Na₂SO₄ (6)

再生：NaHSO₃+NaOH→Na₂SO₃+H₂O (7)

碱性较高时，(4)式为主要反应式，碱性降低到中性甚至弱酸性时，则按(5)式发生反应，排放液为Na₂SO₃，吸收时应尽量减少氧化副反应的进行。

上述实施例中，为了使由第三超重力装置61气体出口输出的脱除氧化硫后的气体不含水(主要成分为脱硫剂)，可以在其气体出口的管路上设置电除雾器53，以脱除气体中的水分。

进一步的，在氧化硫吸收单元40中，其还可以包括设于第三储液槽43第三循环泵44之间的管路过滤器42，用于过滤管路防止管路堵塞；电加热器54，设于第三超重力装置41的气体出口管路上，用于进一步除水；引风机55，设于第三超重力装置41的气体出口管路上，用于增加气体传输能力，此外，该吸收单元中的贫液通过第三循环泵44可以传输至废水单元62，废水单元62可以经过处理形成循环的工1艺水61，再次进入第三超重力装置41，这样形成了一个可循环利用的脱氧化硫体系，排出的达标氧化硫通过烟囱56排出至大气中，本发明不予赘述。

克劳斯系统尾气通过管路控制单元进入第一或第二超重力装置(用一备一)采用MDEA脱硫化氢，脱除后的气体经过燃烧炉燃烧直接排放到空气中。此时不需要氧化硫吸收单元40进行处理即可达标。

克劳斯前酸气通过第一超重力装置211和第二超重力装置221串联，采用碱法脱硫化氢，脱后气体经燃烧炉燃烧，烧后气体经氧化硫吸收单元40吸收，以保证二氧化硫达标排放。

进一步的，在第一至第三超重力装置中的任意一个中，其填料可以为负载有机硫水解催化剂填料，从而能够水解羰基硫，以尽可能脱除有机硫。

通过上述实施例的详细描述，可以显然知晓，可以自动或手动切换对应不同工况的串联、并联、以及单级或多级的超重力装置，从而能够适应不同的工况对应的含硫气体，避免了大量资源和人力的浪费，并且不影响超重力脱硫的效率。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种用于多工况含硫气体排放的超重力脱硫系统，其特征在于，所述系统包括：

多个工况气体输入口，每个工况气体输入口对应输入一种工况的含硫气体，所述含硫气体至少包括硫化氢；

硫化氢吸收单元，包括第一硫化氢吸收单元和第二硫化氢吸收单元，所述第一吸收单元包括相连通的第一超重力装置和容有硫化氢吸收液的第一储液槽，所述第二吸收单元包括相连通的第二超重力装置和容有硫化氢吸收液的第二储液槽；

管路控制单元，通过管路连接每个所述工况气体输入口与硫化氢吸收单元，用于通过管路通断实现所述工况气体输入口、第一超重力装置和第二超重力装置与不同工况对应的连通通路；

焚烧炉，与所述硫化氢吸收单元的气体出口连接；

氧化硫吸收单元，连接于所述焚烧炉的气体出口，用于吸收氧化硫。

2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述工况气体输入口包括输入第一工况含硫气体的第一输入口和输入第二工况含硫气体的第二输入口，所述管路控制单元包括：

连接所述第一输入口和所述第一超重力装置气体进口的第一通路、连接所述第一输入口和所述第二超重力装置气体进口的第二通路、连接所述第二输入口和所述第一超重力装置气体进口的第三通路、连接所述第二输入口和所述第二超重力装置气体进口的第四通路，以及

连接第一超重力装置的气体出口和第二超重力装置的气体进口的控制管路；

其中，所述第一至第四通路上均设置至少一个第一开关，所述控制管路上设置第二开关。

3.根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述管路控制单元还包括：

处理器，根据所述工况气体输入口输出的含硫气体输出控制指令，所述第一开关和第二开关响应于所述控制指令打开或关闭。

4.根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述硫化氢吸收单元还包括：

与所述工况气体输入口和所述焚烧炉连接的硫化氢吸收塔，以及该连接管路上靠近所述焚烧炉设置的第三开关；

其中，所述硫化氢吸收塔的气体出口还连接在所述第一通路上，并通过第三开关控制所述硫化氢吸收塔气体出口与所述焚烧炉气体入口连通，通过第一通路上靠近所述第一超重力装置一端设置的第一开关控制所述硫化氢吸收塔气体出口与所述第一超重力装置气体进口连通。

5.根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述第一工况含硫气体为克劳斯系统前酸气，所述第二工况含硫气体为克劳斯尾气。

6.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述硫化氢吸收单元还包括：

设于连接第一超重力装置和第一储液槽的管路上的第一循环泵，以及连接第二超重力装置和第二储液槽的管路上的第二循环泵。

7.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述氧化硫吸收单元包括：

与焚烧炉气体出口连接的第三超重力装置；

与第三超重力装置连接的第三储液槽；以及

设于连接第三超重力装置和第三储液槽的管路上的第三循环泵；

其中，所述第三储液槽中容有氧化硫吸收液。

8.根据权利要求7所述系统，其特征在于，所述氧化硫吸收单元包括还包括：

电除雾器，连接在所述第三超重力装置的气体出口管路上。

9.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述系统还包括：

气液分离罐，设于所述第一超重力装置、第二超重力装置与所述焚烧炉的连接管路上。

10.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述系统还包括：

再生单元，与所述硫化氢吸收单元的液体出口连接，用于使硫化氢吸收液的贫液再生为富液。