CN111773895A - 一种含硫工艺气湿法脱硫装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工技术领域，公开了一种含硫工艺气湿法脱硫装置，该装置为第一脱硫设备，包含脱硫塔组合体，以及第一高效反应器（GXR型反应器），固定安装于所述脱硫塔组合体塔壁外侧；该装置还可包含第二和/或第三和/或第四脱硫设备，通过多级脱硫设备的组合，实现对不同负荷或硫含量工艺气的脱硫，保证其整体脱硫效率≥99.9%，本发明的脱硫装置整体结构紧凑，占地大大地减少；气流流动畅通，阻力降小，节能降耗，且各部件公用率高，节省了大量材料，设备投资更省。

Description

一种含硫工艺气湿法脱硫装置及工艺
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种含硫工艺气湿法脱硫装置及工艺。
背景技术
在石油化工、天然气化工及煤化工等行业的工业生产系统中，含硫的工艺气主要存在于天然气（包含沼气）化工、石油炼化加氢装置、煤化工煤焦油加氢装置等化工单元，均含有高浓度的H2S等含硫工艺气。按照硫回收处理和环保技术要求，需要对该类含硫工艺气中H2S进行净化处理并对硫加以回收利用。
尤其对于煤化工行业领域，在煤焦油加氢装置中的脱硫化氢塔的酸性水汽提产生的含硫工艺气、煤焦油加氢装置溶剂再生汽提含硫工艺气（汽提分液罐分离出来）等含硫工艺酸性气。依据加氢装置规模不等，对于30×104~60×104t/a的煤焦油加氢装置而言，其含硫的工艺酸性气的气量一般在100~1000Nm3/h左右不等，H2S含量在60~97%(vol%)不等，其回收硫折纯硫量在2000~8000t/a左右。
对于石油天然气和沼气化工及煤化工等领域中的含硫工艺气中，依据装置规模不等，其含硫的工艺气气量不同，以及H2S含量在0.1~50%(vol%)不等。规模大的装置硫回收量从年产千吨级到上万吨级，甚至几十万吨级。
针对净化处理含硫工艺气回收硫的工艺以往主要采用克劳斯法（包括改良的超优克劳斯法等类似方法）回收硫磺的工艺。工艺气回收硫磺工艺的克劳斯法一般采用转化、冷凝、分硫及硫磺造粒成形、过程气再热、克劳斯尾气再处理或醇胺吸收系统等工序处理的过程。并且克劳斯尾气处理（如醇胺吸收系统）的工艺需要消耗醇胺溶剂，同时溶剂需要不断再生而消耗大量蒸汽等，从而导致增加新的能耗，运行成本高。克劳斯装置因流程长且工艺复杂、对其设备材质要求较高，从其综合性价比方面对比，一般适用年产1万吨以上的产能较大的装置，对于年产1万吨级及其以下的硫回收克劳斯的小型装置，国内建设很少，且其经济合理性较差，一般不宜采用。
近年来，针对较多新建独立的煤焦油加氢装置的含硫工艺酸性气、以及石油天然气（包含沼气）化工及煤化工化工行业的含硫工艺气的脱硫及硫回收装置中，有许多装置的含硫工艺气回收硫量在1万吨/年以下（大多为2000~8000t/a左右）。若采用克劳斯装置，其经济合理性和综合性价比均较差，因此不宜采用克劳斯法。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提供一种含硫工艺气湿法脱硫装置及工艺，通过本发明脱硫装置的脱硫效率高，结构紧凑、占地少、具有气流流动畅通、阻力降小、各部件公用率高、设备投资省。
为达到上述目的本发明提供的第一个技术方案为：
一种含硫工艺气湿法脱硫装置，该装置为第一脱硫设备，包含：
脱硫塔组合体，该脱硫塔组合体从顶端至底端依次设有工艺净化气出口、第一除雾段、填料塔、半富液液位段、第一气液分离器、富液液位段和塔座；以及
第一高效反应器（GXR型反应器），固定安装于所述脱硫塔组合体塔壁外侧，且与所述第一气液分离器连通，该第一高效反应器顶端设有含硫工艺气进口，内部设有多层第一雾化喷头；
其中，所述第一气液分离器用于将从第一高效反应器进来的气液混合物进行分离。
进一步的，所述第一高效反应器内安装的多层第一雾化喷头为1层或2层液体高效雾化喷头。
进一步的，所述半富液液位段包含升气帽、受液盘和降液管，主要作用是将所述脱硫塔组合体中上部的半富液进行分流，其一部分半富液截流在其受液盘上的半富液液位段中，经反应泵送到所述第一高效反应器中形成半内循环，而超出半富液内循环量的另一部分半富液，经半富液受液盘中的降液管，经高出其受液盘液位段溢流到所述富液液位段下部形成液封，保证多余的半富液自动流入所述富液液位段，而富液液位段的气体不进入降液管中。
进一步的，所述填料塔包含1、2或3段填料吸收段，其中的填料为标准型的规整填料或颗粒填料（材质为不锈钢、碳钢、塑料、轻瓷或陶瓷、瓷塑等均可）；并在每段填料吸收段顶部设有气液再分布器，在靠近塔顶的填料吸收段顶部设有塔顶进液液体分布器；所述气液再分布器一般为工业吸收塔的槽盘式气液分布器；塔顶进液液体分布器可为槽盘式气液分布器、也可为槽式分布器、或管式分布器、或分布管式喷头分布器等标准件。
进一步的，所述第一除雾段包含第一除雾器和除雾冲洗装置，塔内工艺气经填料吸收段和第一除雾器段后，从塔顶出脱硫塔组合体。
进一步的，所述富液液位段的外侧壁上安装有液位计，在对应的液体出口管道上安装有液位控制阀，液位计与液位控制阀形成调控连锁报警，自动控制液位高度。
进一步的，该装置还包含第二脱硫设备（DGX型反应器），该第二脱硫设备通过管道与所述第一脱硫设备连接，包含：
高效反应段，内部设有多层第二雾化喷头，喷出脱硫液与所述工艺气逆流接触，发生脱硫吸收反应；
混合反应段，设有气液混合喷射器、高效混合器受液槽筒体，其混合喷射器的喷射流速为10~20m/s，用于所述工艺气与脱硫液的二次反应；
气液分离段；
第一储液槽段，用于储存反应后的脱硫液；以及
塔裙座。
进一步的，所述高效反应段内部设有的多层第二雾化喷头为1层或2层向上喷出的液体高效雾化喷嘴。
进一步的，所述第一储液槽段的外侧壁上安装有液位计，在对应的液体出口管道上安装有液位控制阀，液位计与液位控制阀形成调控连锁报警，自动控制液位高度。
进一步的，该装置包含第一脱硫设备、第一脱硫设备和第二脱硫设备时，还可以包含第三脱硫设备，该第三脱硫设备包含：
第一专用反应器和气液分离设备，通过管道与所述第一或第二脱硫设备连接；
其中，所述第一专用反应器的高径比为10:1~5:1，下部设有气液进口混合器，内部安装有第一不锈钢波纹填料。
进一步的，所述第一不锈钢波纹填料为125Y，250Y，350Y，450Y，500Y等型号不锈钢规整孔板波纹填料，和BX500、CY700等型号不锈钢丝网波纹填料。强化气液传质、反应。
进一步的，该装置包含第一脱硫设备、第一脱硫设备和第二脱硫设备、第一脱硫设备和第三脱硫设备、第一至第三脱硫设备时，还可以包含第四脱硫设备，该第四脱硫设备包含：
第二专用反应器和填料式脱硫塔，通过管道与所述脱硫设备连接；
其中，所述填料式脱硫塔由底部至顶部依次设有第二储液槽段、第二气液分离器、填料吸收反应段、进液分布器和第二除雾器；所述第二专用反应器的高径比为10:1~5:1，内部安装有第二不锈钢波纹填料。
进一步的，所述第二不锈钢波纹填料为125Y，250Y，350Y，450Y，500Y等型号不锈钢规整孔板波纹填料，和BX500、CY700等型号不锈钢丝网波纹填料。强化气液传质、反应。
进一步的，所述脱硫塔组合体和填料式脱硫塔的空塔气速为液泛速度的40~80%。
本发明采用的第二个技术方案为：
一种采用上述含硫工艺气湿法脱硫装置进行脱硫的工艺。
进一步的，该装置仅包含第一脱硫设备时，用于H2S含量在0.1(vol%)以内的含硫工艺气的各种气量的脱硫净化处理，此时脱硫工艺为：
含硫工艺气进入第一高效反应器，与第一雾化喷头喷出的脱硫液逆流接触发生第一次脱硫吸收反应；
经第一次脱硫反应后的气液混合物进入第一气液分离器发生气液分离；
经气液分离后的液体向下进入富液液位段；
经气液分离后的气体向上依次经过半富液液位段、填料塔、第一除雾段后净化排出；
此工艺的脱硫效率可达98.5%以上。
进一步，所述脱硫液中含有催化剂，该催化剂为一种含有钛菁钴磺酸盐系或有机络合剂+水溶基铁系的化合物。
进一步的，该装置包含2个脱硫设备时，可用于气量在5000Nm3/h以上，且H2S含量在0.1~0.2(vol%)以内的含硫工艺气的脱硫净化处理；或气量在100~200Nm3/h左右，H2S含量在60~97%(vol%)含硫的酸性气的脱硫净化处理；总的脱硫效率可达99%以上。
进一步的，该装置包含3个脱硫设备时，可用于气量在10000Nm3/h以上，且H2S含量在0.2~0.5(vol%)以内的含硫工艺气的脱硫净化处理；以及气量在200~400Nm3/h左右，H2S含量在60~97%(vol%)含硫的酸性气的脱硫净化处理；总的脱硫效率可达99.5%以上。
进一步的，该装置包含4个脱硫设备时，可用于气量在10000Nm3/h以上，且H2S含量在0.5(vol%)以上的含硫工艺气的脱硫净化处理；以及气量在400Nm3/h以上，H2S含量在60~97%(vol%)含硫的酸性气的脱硫净化处理；总的脱硫效率可达99.9%以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.本发明依据负荷高低或硫含量高低不同形成相应的单个或多个脱硫设备，达到单级或多级脱硫工艺，保证其整体脱硫效率≥99.9%（比现有常规同等量级脱硫装置的脱硫率提高10%以上的效率），使净化气满足国家排放技术要求。本发明的脱硫装置整体结构紧凑，占地大大地减少；气流流动畅通，阻力降小，节能降耗，且各部件公用率高，节省了大量材料，设备投资更省。
2.本发明通过设置多个脱硫设备，大大地提高了脱硫反应效率、提高了脱硫液的硫容，消除了常规脱硫吸收反应设备的硫堵问题。并保证了整个含硫工艺气脱硫的精度和效率，降低了整体设备的投资，经济性更佳。
3.本发明的第三和第四脱硫设备中均装填有规整填料，能够大幅提高气液传质反应速度，使脱硫效率大幅提高，从而能够大幅降低后级含硫工艺气脱硫塔的脱硫负荷，减小含硫工艺气脱硫塔的设备尺寸。
附图说明
图1为本发明实施例1的脱硫装置示意图；
图2为本发明实施例1的脱硫装置工艺图；
图3为本发明实施例2中第一脱硫设备示意图；
图4为本发明实施例2中第二脱硫设备示意图；
图5为本发明实施例2的脱硫工艺简化图；
图6为本发明实施例3中第三脱硫设备示意图；
图7为本发明实施例3的脱硫工艺简化图；
图8为本发明实施例4中第四脱硫设备示意图；
图9为本发明实施例4的脱硫工艺简化图；
图10为本发明实施例5中第二脱硫设备示意图；
图11为本发明实施例5的脱硫装置及工艺示意图；
图12为本发明实施例6的脱硫装置及工艺示意图；
图13为本发明实施例7的脱硫装置及工艺示意图；
图14为本发明实施例8的脱硫装置及工艺示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明实施例中脱硫效率为：本装置脱除的H2S的量（进装置含硫气中H2S的量-净化脱除至20ppm的量）与进装置含硫气中H2S的量的百分比。
实施例1
该装置仅包含第一脱硫设备A，其结构示意图如图1所示。
一种含硫工艺气湿法脱硫装置A，包含：
脱硫塔组合体100，该脱硫塔组合体从顶端至底端依次设有：工艺净化气出口101；第一除雾段102，包含第一除雾器102.1和除雾冲洗装置102.2，塔内含硫工艺气经脱硫净化后，从塔顶出脱硫塔组合体；
填料塔103：含有3段填料吸收段，填料为标准型的规整填料或颗粒填料（材质为不锈钢、碳钢、塑料、轻瓷或陶瓷、瓷塑等均可）；并在每段填料吸收段顶部设有气液再分布器103.1，在靠近塔顶的填料吸收段顶部设有塔顶进液液体分布器103.2。所述气液再分布器103.1一般为工业吸收塔的槽盘式气液分布器；塔顶进液液体分布器103.2为通用的树枝支管式分布喷淋管。
半富液液位段104：包含升气帽104.1、受液盘104.2和降液管104.3，主要作用是将所述脱硫塔组合体中上部的半富液进行分流，其一部分半富液截流在其受液盘上的半富液液位段中，经反应泵送到所述第一高效反应器中形成半内循环，而超出半富液内循环量的另一部分半富液，经半富液受液盘中的降液管，经高出其受液盘液位段溢流到所述富液液位段下部形成液封，保证多余的半富液自动流入所述富液液位段，而富液液位段的气体不进入降液管中；
第一气液分离器105、富液液位段106以及塔座107；以及
第一高效反应器108（GXR型反应器）：固定安装于所述脱硫塔组合体100塔壁外侧，且与所述第一气液分离器105连通，该第一高效反应器顶端设有含硫工艺气进口109，内部设有1层第一液体高效雾化喷头110；第一气液分离器105用于将从第一高效反应器进来的气液混合物进行分离。
该装置的脱硫工艺为：
脱硫工艺简化图如图2所示，含硫工艺气由工艺气进口109进入第一高效反应器108，与第一高效反应器108内部第一液体高效雾化喷头110喷出的脱硫液形成泡沫状区域，与气体形成逆流湍动，增大了气液接触面积；然后气液混合物一并再顺流至脱硫塔组合体100下部的第一气液分离器105中进行气液分离，分离后的脱硫液进入脱硫塔组合体100下部的富液液位段106。第一气液分离器105分离后的工艺气向上经脱硫塔组合体100中部的半富液液位段104中的受液盘104.2、升气帽104.1进入脱硫塔组合体100上中部的填料塔103，工艺气并经过各填料段的段间气液再分布器103.1后，再经脱硫塔组合体100上部的第一除雾段102后从塔顶的工艺净化气出口101出脱硫塔组合体100。
而在脱硫塔组合体中部设置的受液盘104.2上部的半富液分流为两部分，其一部分半富液截流在其受液盘104.2上的2米高的液位段中，受液盘104.2上半富液经盘上出口自流到反应泵，经泵加压送至脱硫塔组合体100塔前的高效反应器200中形成半富液内循环；而超出反应液半内循环量的另一部分半富液，经受液盘104.2中高出其受液盘液位段2米高的溢流降液管104.3溢流到脱硫塔组合体下部的富液液位段106的下部形成液封，保证多余的半富液自动流入富液液位段106，而富液液位段106上的工艺气不会进入降液管104.3中。
为了自动控制液位高度，在所述富液液位段106的外侧壁上安装有自动远传液位计和就地液位计，在脱硫塔组合体100下部的富液液位段106底部的液体出口管道上安装有液位控制阀，液位计与液位控制阀形成调控连锁报警，自动控制液位高度。底部的液体出口管的富液从其底部出口液位调节阀后的富液送至脱硫液再生系统。
本实施例1适用于含硫工艺气中H2S含量在0.1(vol%)以内的各种气量的脱硫净化处理，其脱硫效率可达98.5%以上。
实施例2
与实施例1相比，增加了第二脱硫设备200，该装置包含第一脱硫设备A和第二脱硫设备200（DGX型反应器），且第一脱硫设备A的第一高效反应器108内安装有2层液体高效雾化喷嘴。第一脱硫设备A和第二脱硫设备200的示意图分别如图3、4所示。
第二脱硫设备200通过管道与所述第一脱硫设备A连接，包含：
高效反应段201，内部设有2层第二雾化喷头201.1，为液体高效雾化喷头，喷出脱硫液与所述工艺气逆流接触，发生脱硫吸收反应；顶部设有含硫工艺气进口201.2；
气液分离段202，由锥形罩挡板202.1和环形挡板202.2构成；且气液分离段202顶部封头上侧设有工艺气净化出口202.3；
混合反应段203，设有气液混合喷射器203.1、高效混合器受液槽筒体203.2，所述高效混合器受液槽筒体203.2上壁圆周上开有6个φ80孔，其混合喷射器203.1的喷射流速为10~20m/s，用于所述工艺气与脱硫液的二次反应；
第一储液槽段204，用于储存反应后的脱硫液；以及塔座205。
为了自动控制液位高度，所述第一储液槽段204的外侧壁上安装有液位计，在对应的液体出口管道上安装有液位控制阀，液位计与液位控制阀形成调控连锁报警。
本实施例的脱硫工艺为：
脱硫工艺简化图如图5所示，含硫的工艺气经管道自第二脱硫设备200的顶部的含硫工艺气进口201.2进入向下流动进入高效反应段201，与内部的液体高效雾化喷头201.1喷出的脱硫液形成泡沫状区域，与气体形成特定的逆流湍动，增大了气液接触面积；然后气液混合物一并再顺流至内部气液混合喷射器203.1到混合反应段203进入高效混合器受液槽筒203.2，进行二次气液高效混合湍动的强化反应，相当于在同一个设备内进行了两次加强型的脱硫强化吸收反应。之后，在高效混合器受液槽筒203.2反应后的气体上升到气液分离段202的锥形罩挡板202.1，又经环形挡板202.2后，再由工艺净化气出口202.3送出设备，完成初次脱硫，进入第一脱硫设备。
由第二脱硫设备经管道送来的初次脱硫工艺气从工艺气进口109进入第一高效反应器108，与第一高效反应器108内部第一液体高效雾化喷头110喷出的脱硫液形成泡沫状区域，与气体形成逆流湍动，增大了气液接触面积；然后气液混合物一并再顺流至脱硫塔组合体100下部的第一气液分离器105中进行气液分离，分离后的脱硫液进入脱硫塔组合体100下部的富液液位段106。第一气液分离器105分离后的工艺气向上经脱硫塔组合体100中部的半富液液位段104中的受液盘104.2、升气帽104.1进入脱硫塔组合体100上中部的填料塔103，工艺气并经过各填料段的段间气液再分布器103.1后，再经脱硫塔组合体100上部的第一除雾段102后从塔顶的工艺净化气出口101出脱硫塔组合体100，完成脱硫。
本实施例2适用于气量在5000Nm3/h以上，且H2S含量在0.1~0.2(vol%)以内的各种含硫工艺气的脱硫净化处理，其脱硫效率可达99%以上。
实施例3
与实施例2相比，将第二脱硫设备换为了第三脱硫设备300，即该装置包含第一脱硫设备和第三脱硫设备，第三脱硫设备的示意图如图6所示。
所述第三脱硫设备300包含：第一专用反应器301和气液分离设备302，通过管道和所述第一脱硫设备连接。该第一专用反应器301下部设有气液进口混合器301.1，气液进口混合器301.1为工业通用的树枝型支管分布器类型；该第一专用反应器301的高径比为6:1，内部安装有规整排列的450Y不锈钢规整孔板波纹填料301.2，强化气液传质、反应；该气液分离设备302为丝网除沫器，内设B400不锈钢丝网波纹302.1。
本实施例的脱硫工艺为：
脱硫工艺简化图如图7所示，含硫工艺气由管道进入第一专用反应器301底侧部，与底部进入的脱硫贫液进入第一专用反应器301，含硫工艺气和脱硫贫液一并进入树枝型支管的气液混合器301.1，混合后再进入第一专用反应器301，含硫工艺气和脱硫贫液混合体在第一专用反应器301的450Y不锈钢规整孔板波纹填料301.2上充分湍动传质混合，进行强烈的吸收脱硫反应，反应后的气液混合物由管道送去气液分离设备302进行分离，分离出的液体经底部出口经液位调节阀通过富液总管送至脱硫液再生系统；而分离后的气体经丝网除沫器302.1后，从顶部出口管送去第一脱硫设备，完成初次脱硫；
由第三脱硫设备300经管道送来的初次脱硫工艺气从工艺气进口109进入第一高效反应器108，与第一高效反应器108内部第一液体高效雾化喷头110喷出的脱硫液形成泡沫状区域，与气体形成逆流湍动，增大了气液接触面积；然后气液混合物一并再顺流至脱硫塔组合体100下部的第一气液分离器105中进行气液分离，分离后的脱硫液进入脱硫塔组合体100下部的富液液位段106。第一气液分离器105分离后的工艺气向上经脱硫塔组合体100中部的半富液液位段104中的受液盘104.2、升气帽104.1进入脱硫塔组合体100上中部的填料塔103，工艺气并经过各填料段的段间气液再分布器103.1后，再经脱硫塔组合体100上部的第一除雾段102后从塔顶的工艺净化气出口101出脱硫塔组合体100，完成脱硫。
在第一脱硫设备100中的脱硫液封闭循环和内循环脱硫液循环流程为：在脱硫塔组合体100下部第一气液分离器105分离出来的富液进入富液液位段106，与受液盘104.2下来的一部分半富液混合。经脱硫塔组合体100上部填料塔103反应后的脱硫半富液自流到塔中受液盘104.2，受液盘半富液分流为两部分。一部分经受液盘104.2上的出口管送至反应液泵，经加压后由泵出口管送到第一高效反应器108中第一液体高效雾化喷头110喷出与工艺气反应，形成反应液的内循环；而受液盘104.2半富液另一部分经高出受液盘104.2为2米的溢流堰流至脱硫塔组合体100的半富液液位段104底部形成液封，与第一高效反应器108内循环的反应液在第一气液分离器105分离出来的富液在富液液位段106混合后，经脱硫塔组合体100底部出口的液位调节阀后，混合富液去富液总管送至脱硫液再生系统。
本实施例3适用于气量在5000Nm3/h以上，且H2S含量在0.1~0.2(vol%)以内的各种含硫工艺气的脱硫净化处理，其脱硫效率可达99%以上。
实施例4
与实施例2相比，将第二脱硫设备换为了第四脱硫设备，即该装置包含第一脱硫设备和第四脱硫设备，第四脱硫设备的示意图如图8所示。
该第四脱硫设备400包含第二专用反应器401和填料式脱硫塔402，通过管道与第一脱硫设备连接。
所述第二专用反应器401的高径比为7.2:1，下部设有气液进口混合器401.1，气液进口混合器401.1为工业通用的树枝型支管分布器类型；内部安装有规整排列的BX500不锈钢丝网波纹规整填料401.2，强化气液传强质、反应。
所述填料式脱硫塔402从底端至顶端依次设有第二储液槽段402.1、塔下部第二气液分离器402.2、填料吸收反应段402.3和枝管式进液分布器402.4、塔顶第二除雾器402.5，其中填料吸收反应段402.3装填有增强气液传质的散装填料或规整填料。
本实施例的脱硫工艺为：
脱硫工艺简化图如图9所示，含硫工艺气由气体管道进入第二专用反应器401底侧部，与再生系统送来的贫液经进液管及流量计进入第二专用反应器401，工艺气和脱硫贫液进入第二专用反应器401后在高效填料上401.2充分湍动传质混合，进行强烈的吸收脱硫反应，反应后的气液混合物由管道送至填料式脱硫塔402下部的第二气液分离器402.2中，液体在重力作用下流入第二储液槽段402.1，塔底富液出口经液位调节阀去富液总管送至脱硫液再生系统；分离出的气体向上，进入填料式脱硫塔402的填料反应吸收段402.3，气体与经枝管式进液分布器402.4均匀分布后向下流动的贫液在吸收段的高效填料表面逆流接触、进行传质吸收的脱硫反应，反应后的净化气塔顶的第二除雾器402.5除去雾沫后经出气管送至第一脱硫设备，完成初次脱硫。
由第四脱硫设备400经管道送来的经初次脱硫工艺气进入第一高效反应器108，与第一高效反应器108内部第一液体高效雾化喷头110喷出的脱硫液形成泡沫状区域，与气体形成逆流湍动，增大了气液接触面积；然后气液混合物一并再顺流至脱硫塔组合体100下部的第一气液分离器105中进行气液分离，分离后的脱硫液进入脱硫塔组合体100下部的富液液位段106。第一气液分离器105分离后的工艺气向上经脱硫塔组合体100中部的半富液液位段104中的受液盘104.2、升气帽104.1进入脱硫塔组合体100上中部的填料塔103，工艺气并经过各填料段的段间气液再分布器103.1后，再经脱硫塔组合体100上部的第一除雾段102后从塔顶的工艺净化气出口101出脱硫塔组合体100，完成脱硫。
本实施例4适用于气量在5000Nm3/h以上，且H2S含量在0.1~0.2(vol%)以内的各种含硫工艺气的脱硫净化处理，其脱硫效率可达99%以上。
实施例5
与实施例2相比，增加了第三脱硫设备，且第二脱硫设备中高效反应段内部仅设有1层第二雾化喷头，即该装置包含第一脱硫设备、第二脱硫设备和第三脱硫设备（与实施例3中的第三脱硫设备相同），各脱硫设备间通过管道连接，第二脱硫设备结构如图10所示，本实施例的装置及工艺示意图如图11所示。
在本实施例中，所述第一脱硫设备100中第一高效反应器108内部安装有2层液体高效雾化喷嘴；所述第二脱硫设备200由高效反应段201、气液分离段202、混合反应段203、第一储液槽段204和塔座205构成，其中高效反应段201安装有2层液体高效雾化喷嘴201.1；所述第三脱硫设备300中第一专用反应器301的高径比为6:1，内部安装有规整排列的450Y不锈钢丝网波纹规整填料301，强化气液传强质、反应。
本实施例的脱硫工艺为：
含硫的工艺气经管道自第二脱硫设备200的顶部的含硫工艺气进口201.2进入向下流动进入高效反应段201，与内部的2层液体高效雾化喷头201.1喷出的脱硫液形成泡沫状区域，与气体形成特定的逆流湍动，增大了气液接触面积；然后气液混合物一并再顺流至内部气液混合喷射器203.1到混合反应段203进入高效混合器受液槽筒203.2，进行二次气液高效混合湍动的强化反应，相当于在同一个设备内进行了两次加强型的脱硫强化吸收反应。之后，在高效混合器受液槽筒203.2反应后的气体上升到气液分离段202的锥形罩挡板202.1，又经环形挡板202.2后，由工艺净化气出口202.3送出设备，完成初次脱硫，进入第三脱硫300设备。
初次脱硫的工艺气从第二脱硫设备200经管道进入第一专用反应器301底侧部，与底部进入的脱硫贫液进入第一专用反应器301，含硫工艺气和脱硫贫液一并进入树枝型支管的气液混合器301.1，混合后再进入第一专用反应器301，含硫工艺气和脱硫贫液混合体在第一专用反应器301的 450Y不锈钢规整孔板波纹填料301.2上充分湍动传质混合，进行强烈的吸收脱硫反应，反应后的气液混合物由管道送去气液分离设备302进行分离，分离出的液体经底部出口经液位调节阀通过富液总管送至脱硫液再生系统；而分离后的气体经丝网除沫器302.1后，从顶部出口管送去第一脱硫设备，完成二次脱硫。
由第三脱硫设备300经管道送来的二次脱硫工艺气从工艺气进口109进入第一高效反应器108，与第一高效反应器108内部第一液体高效雾化喷头110喷出的脱硫液形成泡沫状区域，与气体形成逆流湍动，增大了气液接触面积；然后气液混合物一并再顺流至脱硫塔组合体100下部的第一气液分离器105中进行气液分离，分离后的脱硫液进入脱硫塔组合体100下部的富液液位段106。第一气液分离器105分离后的工艺气向上经脱硫塔组合体100中部的半富液液位段104中的受液盘104.2、升气帽104.1进入脱硫塔组合体100上中部的填料塔103，工艺气并经过各填料段的段间气液再分布器103.1后，再经脱硫塔组合体100上部的第一除雾段102后从塔顶的工艺净化气出口101出脱硫塔组合体100，完成脱硫。
本实施例5适用于气量在10000Nm3/h以上，且H2S含量在0.2~0.5(vol%)以内的含硫工艺气的脱硫净化处理；以及气量在200~400Nm3/h左右，H2S含量在60~97%(vol%)含硫的酸性气的脱硫净化处理，其脱硫效率可达99.5%以上。
实施例6
与实施例2相比，增加了第四脱硫设备，即该装置包含第一脱硫设备、第二脱硫设备和第四脱硫设备（与实施例4中的第四脱硫设备相同），各脱硫设备间通过管道连接，其装置及工艺示意图如图12所示。
在本实施例中，所述第一脱硫设备100中第一高效反应器108内部安装有2层液体高效雾化喷嘴；所述第二脱硫设备200由高效反应段201、气液分离段202、混合反应段203、第一储液槽段204和塔座205构成，其中高效反应段201安装有2层液体高效雾化喷嘴201.1；所述第四脱硫设备400中第二专用反应器401的高径比为7.2:1，内部安装有规整排列的BX500不锈钢丝网波纹规整填料，强化气液传质、反应，填式脱硫塔402从底部至顶部依次设有第二储液槽段402.1、第二气液分离器402.2、填料吸收反应段402.3、枝管式进液分布器402.4和塔顶第二除雾器402.5构成，其中填料吸收反应段装填有增强气液传质的散装填料或规整填料。
本实施例的脱硫工艺为：
含硫的工艺气经管道自第二脱硫设备200的顶部的含硫工艺气进口201.2进入向下流动进入高效反应段201，与内部的2层液体高效雾化喷头201.1喷出的脱硫液形成泡沫状区域，与气体形成特定的逆流湍动，增大了气液接触面积；然后气液混合物一并再顺流至内部气液混合喷射器203.1到混合器反应段203进入混合器受液槽筒203.2，进行二次气液高效混合湍动的强化反应，相当于在同一个设备内进行了两次加强型的脱硫强化吸收反应。之后，在高效混合器受液槽筒203.2反应后的气体上升到气液分离段202的锥形罩挡板202.1，又经环形挡板202.2后，由工艺净化气出口202.3送出设备，完成初次脱硫，进入第四脱硫设备400。
完成初次脱硫的工艺气由第二脱硫设备200经气体管道进入第二专用反应器401底侧部，与再生系统送来的贫液经进液管及流量计进入第二专用反应器401，工艺气和脱硫贫液进入第二专用反应器401后先在其下部的气液混合器中混合后，一并进入高效填料，在其填料表面上充分湍动传质混合，进行强烈的吸收脱硫反应，反应后的气液混合物由管道送至填料式脱硫塔402下部的第二气液分离器402.2中，液体在重力作用下流入第二储液槽段402.1，塔底富液出口经液位调节阀去富液总管送至脱硫液再生系统；分离出的气体向上，进入填料式脱硫塔402的填料反应吸收段402.3，气体与经枝管式进液分布器402.4均匀分布后向下流动的贫液在吸收段的高效填料表面逆流接触、进行传质吸收的脱硫反应，反应后的净化气塔顶的第二除雾器402.5除去雾沫后经出气管送至第一脱硫设备，完成二次脱硫。
由第四脱硫设备400经管道送来的二次脱硫工艺气从工艺气进口109进入第一高效反应器108，与第一高效反应器108内部第一液体高效雾化喷头110喷出的脱硫液形成泡沫状区域，与气体形成逆流湍动，增大了气液接触面积；然后气液混合物一并再顺流至脱硫塔组合体100下部的第一气液分离器105中进行气液分离，分离后的脱硫液进入脱硫塔组合体100下部的富液液位段106，与受液盘104.2下来的一部分半富液混合后，经脱硫塔组合体100底部出口的液位调节阀后，送至脱硫液再生系统。其塔中受液盘104.2上的另一部分经受液盘104.2上的出口管送至反应液泵，经加压后由泵出口管送到Ⅰ型高效反应器108中高效雾化喷头110喷出与工艺气反应，形成反应液的内循环；第一气液分离器105分离后的工艺气向上经脱硫塔组合体100中部的半富液液位段104中的受液盘104.2、升气帽104.1进入脱硫塔组合体100上中部的填料塔103，工艺气并经过各填料段的段间气液再分布器103.1后，再经脱硫塔组合体100上部的第一除雾段102后从塔顶的工艺净化气出口101出脱硫塔组合体100，完成脱硫。
本实施例6适用于气量在10000Nm3/h以上，且H2S含量在0.2~0.5(vol%)以内的含硫工艺气的脱硫净化处理；以及气量在200~400Nm3/h左右，H2S含量在60~97%(vol%)含硫的酸性气的脱硫净化处理，其脱硫效率可达99.5%以上。
实施例7
与实施例3相比，增加了第四脱硫设备，即该装置包含第一脱硫设备、第三脱硫设备和第四脱硫设备（与实施例4中的第四脱硫设备相同），各脱硫设备间通过管道连接，其装置及工艺示意图如图13所示。
在本实施例中，所述第一脱硫设备100中第一高效反应器108内部安装有2层液体高效雾化喷嘴；所述第三脱硫设备300中第一专用反应器301的高径比为6:1，内部安装有450Y不锈钢规整孔板波纹填料，强化气液传质、反应；所述第四脱硫设备400中第二专用反应器401的高径比为7.2:1，内部安装有规整排列的BX500不锈钢丝网波纹规整填料，强化气液传质、反应，填式脱硫塔402从底部至顶部依次设有第二储液槽段402.1、第二气液分离器402.2、填料吸收反应段402.3、枝管式进液分布器402.4和塔顶第二除雾器402.5构成，其中填料吸收反应段装填有增强气液传质的散装填料或规整填料。
本实施例的脱硫工艺为：
含硫工艺气进入第一专用反应器301底侧部，与底部进入的脱硫贫液进入第一专用反应器301，含硫工艺气和脱硫贫液一并进入树枝型支管的气液混合器301.1，混合后再进入第一专用反应器301，含硫工艺气和脱硫贫液混合体在第一专用反应器301的 450Y不锈钢规整孔板波纹填料301.2上充分湍动传质混合，进行强烈的吸收脱硫反应，反应后的气液混合物由管道送去气液分离设备302进行分离，分离出的液体经底部出口经液位调节阀通过富液总管送至脱硫液再生系统；而分离后的气体经丝网除沫器302.1后；由分离器顶部出口管送去第四脱硫设备，完成初次脱硫。
完成初次脱硫的工艺气由第三脱硫设备经气体管道进入第二专用反应器401底侧部，与再生系统送来的贫液经进液管及流量计进入第二专用反应器401，先在其下部的气液混合器中混合后，一并进入高效填料，在其填料表面上充分湍动传质混合，进行强烈的吸收脱硫反应，反应后的气液混合物由管道送至填料式脱硫塔402下部的第二气液分离器402.2中，液体在重力作用下流入第二储液槽段402.1，塔底富液出口经液位调节阀去富液总管送至脱硫液再生系统；分离出的气体向上，进入填料式脱硫塔402的填料反应吸收段402.3，气体与经枝管式进液分布器402.4均匀分布后向下流动的贫液在吸收段的高效填料表面逆流接触、进行传质吸收的脱硫反应，反应后的净化气塔顶的第二除雾器402.5除去雾沫后经出气管送至第一脱硫设备，完成二次脱硫。
由第四脱硫设备400经管道送来的二次脱硫工艺气从工艺气进口109进入第一高效反应器108，与第一高效反应器108内部第一液体高效雾化喷头110喷出的脱硫液形成泡沫状区域，与气体形成逆流湍动，增大了气液接触面积；然后气液混合物一并再顺流至脱硫塔组合体100下部的第一气液分离器105中进行气液分离，分离后的脱硫液进入脱硫塔组合体100下部的富液液位段106，与受液盘104.2下来的一部分半富液混合后，经脱硫塔组合体100底部出口的液位调节阀后，送至脱硫液再生系统。其塔中受液盘104.2上的另一部分经受液盘104.2上的出口管送至反应液泵，经加压后由泵出口管送到Ⅰ型高效反应器108中高效雾化喷头110喷出与工艺气反应，形成反应液的内循环；第一气液分离器105分离后的工艺气向上经脱硫塔组合体100中部的半富液液位段104中的受液盘104.2、升气帽104.1进入脱硫塔组合体100上中部的填料塔103，工艺气并经过各填料段的段间气液再分布器103.1后，再经脱硫塔组合体100上部的第一除雾段102后从塔顶的工艺净化气出口101出脱硫塔组合体100，完成脱硫。
本实施例7适用于气量在10000Nm3/h以上，且H2S含量在0.2~0.5(vol%)以内的含硫工艺气的脱硫净化处理；以及气量在200~400Nm3/h左右，H2S含量在60~97%(vol%)含硫的酸性气的脱硫净化处理，其脱硫效率可达99.5%以上。
实施例8
与实施例7相比，增加了第二脱硫设备（与实施例2中的第二脱硫设备相同），即该装置包含第一脱硫设备、第二脱硫设备、第三脱硫设备和第四脱硫设备，各脱硫设备间通过管道连接，其装置及工艺示意图如图14所示。
在本实施例中，所述第一脱硫设备100中第一高效反应器108内部安装有2层液体高效雾化喷嘴；所述第二脱硫设备200由高效反应段201、气液分离段202、混合反应段203、第一储液槽段204和塔座205构成，其中高效反应段201安装有2层液体高效雾化喷嘴201.1；所述第三脱硫设备300中第一专用反应器301的高径比为6:1，内部安装有450Y不锈钢规整孔板波纹填料，强化气液传质、反应；所述第四脱硫设备400中第二专用反应器401的高径比为7.2:1，内部安装有规整排列的BX500不锈钢丝网波纹规整填料，强化气液传质、反应，填式脱硫塔402从底部至顶部依次设有第二储液槽段402.1、第二气液分离器402.2、填料吸收反应段402.3、枝管式进液分布器402.4和塔顶第二除雾器402.5构成，其中填料吸收反应段装填有增强气液传质的散装填料或规整填料。
各脱硫设备中的脱硫液，由再生后的贫液总管500设置有五条分支管道501、502、503、504、505（其中第四脱硫设备400为两条管道，第二专用反应器401和填料式脱硫塔402各设1条），与第二脱硫设备200、第三脱硫设备300内的第一专用反应器301，第四脱硫设备400内的第二专用反应器401和填料式脱硫塔402，第一脱硫设备中脱硫塔组合体100通过分支管道分别连接；其反应后的富液分别在脱硫塔组合体100的底部、第二脱硫设备200中高效反应段201、第三脱硫设备300中气液分离设备302、以及第四脱硫设备中填料式脱硫塔402均设置有富液出口，并分别通过其相应的液位出口管道，将富液送去再生系统。
在本实施例中，所述贫液总管500设置的五条分支管道501、502、503、504、505上均安装有贫液流量计506、507、508、509、510；所述第一脱硫设备中脱硫塔组合体100、第二脱硫设备200中高效反应段201、第三脱硫设备中气液分离设备302和第四脱硫设备中填料式脱硫塔402的外侧壁上安装有液位计511、512、513、514，在对应的液体出口管道上安装有液位控制阀515、516、517、518，液位计与液位控制调节阀形成控制连锁报警，达到自动控制液位高度的效果。
本实施例的脱硫工艺为：
含硫的工艺气经管道自第二脱硫设备200的顶部的含硫工艺气进口201.2进入向下流动进入高效反应段201，与内部的2层液体高效雾化喷头201.1喷出的脱硫液形成泡沫状区域，与气体形成特定的逆流湍动，增大了气液接触面积；然后气液混合物一并再顺流至内部气液混合喷射器203.1到混合器反应段进入高效混合器受液槽筒203.2，进行二次气液高效混合湍动的强化反应，相当于在同一个设备内进行了两次加强型的脱硫强化吸收反应。之后，在高效混合器受液槽筒203.2反应后的气体上升到气液分离段202的锥形罩挡板202.1，又经环形挡板202.2后，由工艺净化气出口202.3送出设备，完成初次脱硫，进入第三脱硫300设备。
初次脱硫的工艺气从第二脱硫设备200经管道进入第一专用反应器301底侧部，与底部进入的脱硫贫液进入第一专用反应器301，含硫工艺气和脱硫贫液一并进入树枝型支管的气液混合器301.1，混合后再进入第一专用反应器301，含硫工艺气和脱硫贫液混合体在第一专用反应器301的 450Y不锈钢规整孔板波纹填料301.2上充分湍动传质混合，进行强烈的吸收脱硫反应，反应后的气液混合物由管道送去气液分离设备302进行分离，分离出的液体经底部出口经液位调节阀通过富液总管送至脱硫液再生系统；而分离后的气体经丝网除沫器302.1后；由分离器顶部出口管送去第四脱硫设备，完成二次脱硫。
完成二次脱硫的工艺气由第三脱硫设备经气体管道进入第二专用反应器401底侧部，与再生系统送来的贫液经进液管及流量计进入第二专用反应器401，先在其下部的气液混合器中混合后，一并进入高效填料，在其填料表面上充分湍动传质混合，进行强烈的吸收脱硫反应，反应后的气液混合物由管道送至填料式脱硫塔402下部的第二气液分离器402.2中，液体在重力作用下流入第二储液槽段402.1，塔底富液出口经液位调节阀去富液总管送至脱硫液再生系统；分离出的气体向上，进入填料式脱硫塔402的填料反应吸收段402.3，气体与经枝管式进液分布器402.4均匀分布后向下流动的贫液在吸收段的高效填料表面逆流接触、进行传质吸收的脱硫反应，反应后的净化气塔顶的第二除雾器402.5除去雾沫后经出气管送至第一脱硫设备，完成三次脱硫。
由第四脱硫设备400经管道送来的三次脱硫工艺气从工艺气进口109进入第一高效反应器108，与第一高效反应器108内部第一液体高效雾化喷头110喷出的脱硫液形成泡沫状区域，与气体形成逆流湍动，增大了气液接触面积；然后气液混合物一并再顺流至脱硫塔组合体100下部的第一气液分离器105中进行气液分离，分离后的脱硫液进入脱硫塔组合体100下部的富液液位段106；塔内气液分离器105分离后的工艺气向上经脱硫塔组合体100中部的半富液液位段104中的受液盘104.2、升气帽104.1进入脱硫塔组合体100上中部的脱硫塔填料段103，工艺气经过各填料段和段间气液再分布器103.1及塔顶进液液体分布器103.2后，再经脱硫塔组合体100顶部的塔顶除雾段102后从塔顶的工艺净化气出口101出脱硫塔，完成脱硫净化，经脱硫合格的净化气送出系统去用户使用。
而在脱硫塔组合体中部设置的受液盘104.2上部的半富液分流为两部分，其一部分半富液截流在其受液盘104.2上的2米高的液位段中，受液盘104.2上的半富液经其盘上出口自流到反应泵，经泵加压送至脱硫塔组合体100塔前的第一高效反应器108中形成半富液内循环；而超出反应液半内循环量的另一部分半富液，经受液盘104.2中高出其受液盘液位段2米高的溢流降液管104.3溢流到脱硫塔组合体下部的富液液位段106的下部形成液封，保证多余的半富液自然形成2米的液位并自动流入富液液位段106，而富液液位段106上的工艺气不会进入降液管104.3中。
其中，所述脱硫液中催化剂是一种含有钛菁钴磺酸盐系或有机络合剂+水溶基铁系的化合物；所述含硫工艺气在填料式脱硫塔402、脱硫塔组合体100的空塔气速为液泛速度的40~80%。
本实施例8适用于气量在10000Nm3/h以上，且H2S含量在0.5(vol%)以上的含硫工艺气的脱硫净化处理；以及气量在400Nm3/h以上，H2S含量在60~97%(vol%)含硫的酸性气的脱硫净化处理，其总的脱硫效率可达99.9%以上。
上述各实施例中存在多种脱硫设备时，各脱硫设备及相应工艺前后顺序可互换，通过上述实施例的脱硫装置及工艺，实现了含硫气体的高效湿法脱硫的相应的净化处理工艺；利用本发明实施例的各种脱硫装置及工艺进行脱硫净化处理后的净化气中的H2S均能达到20ppm以下。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种含硫工艺气湿法脱硫装置，其特征在于，该装置为第一脱硫设备，包含：
脱硫塔组合体，该脱硫塔组合体从顶端至底端依次设有工艺净化气出口、第一除雾段、填料塔、半富液液位段、第一气液分离器、富液液位段和塔座；以及
第一高效反应器，固定安装于所述脱硫塔组合体塔壁外侧，且与所述第一气液分离器连通，该第一高效反应器顶端设有含硫工艺气进口，内部设有多层第一雾化喷头。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述半富液液位段包含升气帽、受液盘和降液管，其中，所述半富液液位段中半富液一部分用作第一高效反应器的脱硫液，另一部分经所述降液管溢流到所述富液液位段。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述填料塔包含1、2或3段填料吸收段，每段填料吸收段顶部设有气液再分布器，靠近塔顶的填料吸收段顶部设有塔顶进液液体分布器。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一除雾段包含第一除雾器和除雾冲洗装置。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包含第二脱硫设备，该第二脱硫设备通过管道与所述第一脱硫设备连接，包含：
高效反应段，内部设有1层或2层第二雾化喷头，喷出脱硫液与所述工艺气逆流接触，发生脱硫吸收反应；
混合反应段，设有气液混合喷射器、高效混合器受液槽筒体，用于所述工艺气与脱硫液的二次反应；
气液分离段；
第一储液槽段，用于储存反应后的脱硫液；以及
塔裙座。
6.如权利要求1或5所述的装置，其特征在于，该装置还包含第三脱硫设备，该第三脱硫设备包含：
第一专用反应器和气液分离设备，通过管道与所述第一或第二脱硫设备连接；
其中，所述第一专用反应器下部设有气液进口混合器，内部安装有第一不锈钢波纹填料。
7.如权利要求1或5所述的装置，其特征在于，该装置还包含第四脱硫设备，该第四脱硫设备包含：
第二专用反应器和填料式脱硫塔，通过管道与所述脱硫设备连接；
其中，所述填料式脱硫塔由底部至顶部依次设有第二储液槽段、第二气液分离器、填料吸收反应段、进液分布器和第二除雾器；所述第二专用反应器内部安装有第二不锈钢波纹填料。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置还包含第四脱硫设备，该第四脱硫设备包含：
第二专用反应器和填料式脱硫塔，通过管道与所述脱硫设备连接；
其中，所述填料式脱硫塔由底部至顶部依次设有第二储液槽段、第二气液分离器、填料吸收反应段、进液分布器和第二除雾器；所述第二专用反应器内部安装有第二不锈钢波纹填料。
9.一种如权利要求1-4任一所述含硫工艺气湿法脱硫装置的脱硫工艺，其特征在于，该工艺包含如下步骤：
含硫工艺气进入第一高效反应器，与第一雾化喷头喷出的脱硫液逆流接触发生第一次脱硫吸收反应；
经第一次脱硫反应后的气液混合物进入第一气液分离器发生气液分离；
经气液分离后的液体向下进入富液液位段；
经气液分离后的气体向上依次经过半富液液位段、填料塔、第一除雾段后净化排出。
10.一种采用如权利要求5所述的含硫工艺气湿法脱硫装置进行脱硫的工艺。
11.一种采用如权利要求6所述的含硫工艺气湿法脱硫装置进行脱硫的工艺。
12.一种采用如权利要求7所述的含硫工艺气湿法脱硫装置进行脱硫的工艺。
13.一种采用如权利要求8所述的含硫工艺气湿法脱硫装置进行脱硫的工艺。
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