CN205381962U - 液硫脱气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液硫脱气系统。该脱气系统包括：液硫池，具有含硫废气出口，用以排出液硫池中的含硫废气；制硫反应单元，具有含硫废气入口和脱硫尾气出口，用以将含硫废气制成硫单质，制硫反应单元与液硫池相连通；尾气焚烧炉，具有脱硫尾气入口和净化尾气排出口，脱硫尾气入口与制硫反应单元的脱硫尾气出口相连通；压缩机设置在液硫池和制硫反应单元之间，通过含硫废气出口与液硫池相连通，并通过含硫废气入口与制硫反应单元相连通。在液硫池与尾气焚烧炉之间设置制硫反应单元和压缩机，将液硫池脱除的含硫废气经制硫反应单元重新转换成硫单质，再经尾气焚烧炉焚烧，能减少尾气中硫的排放量，减低环境污染，且提高硫的回收率。

Description

液硫脱气系统

技术领域

本实用新型涉及煤化工领域，具体而言，涉及一种液硫脱气系统。

背景技术

硫回收装置在生产过程中，会有部分H₂S气体溶解在液体硫磺中，这部分溶解的H₂S在包装成型过程中会逸散出来，这样就会对操作人员造成伤害甚至是伤亡，故在工艺流程中设置了液硫脱气单元。

传统的液硫脱气流程是：如图1所示，硫回收装置制硫部分生产出的液体硫磺通过自身重力流入到液硫池1’，通过气氨入口管线11’往液硫池1’中注入气氨(作为催化剂)，再经过液硫提升泵12’增压后喷洒，将溶于液体硫磺中的H₂S分离出来。分离出来的H₂S气体通过蒸汽抽集器13’送至尾气焚烧炉3’，高温焚烧后生成毒性较小的SO₂之后，再经过蒸汽过热器23’和尾气余热锅炉32’就由烟囱10’直接排入到大气中。

上述液体硫磺脱除经脱气之后排出的废气，只是经过高温焚烧之后就直接排入大气中，这样未经过回收处理措施所排放的废气会对环境造成极大的污染。国家现行的大气污染物排放标准中，对于烟气中SO₂的含量要求低于980mg/Nm³。从同类装置的运行情况来看，上述废气对烟气中硫含量贡献大约为100mg/Nm³，约占硫排放总量的1/9。

随着国家对环保方面的逐渐重视，大气污染物排放标准也在日趋严格，降低污染物排放势在必行。在这个大方向下，必须对液体硫磺中脱除的废气进行综合治理与回收。因此，急需对现有技术中的液硫脱气单元进行改进，以提供一种新的高效的硫回收方法，减少环境污染。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种液硫脱气系统，以解决现有技术中含硫废气的脱除效率低，二氧化硫排放量高的缺陷。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种液硫脱气系统，该脱气系统包括：液硫池，具有含硫废气出口，用以排出液硫池中的含硫废气；制硫反应单元，与液硫池相连通，制硫反应单元具有含硫废气入口和脱硫尾气出口，用以将含硫废气制成硫单质；尾气焚烧炉，具有脱硫尾气入口和净化尾气排出口，脱硫尾气入口与脱硫尾气出口相连通；以及压缩机，设置在液硫池和制硫反应单元之间，通过含硫废气出口与液硫池相连通，并通过含硫废气入口与制硫反应单元相连通。

进一步地，制硫反应单元包括：制硫燃烧炉；制硫余热锅炉，制硫燃烧炉与制硫余热锅炉位于同一壳体中；三级冷凝器，三级冷凝器包括第一级冷凝器、第二级冷凝器和第三级冷凝器；二级转化器，二级转化器包括第一级转化器和第二级转化器；以及过程换热器，过程换热器包括过程换热器管程和过程换热器壳程；其中，制硫余热锅炉依次经由第一级冷凝器、第一级转化器、过程换热器管程、第二级冷凝器、过程换热器壳程、第二级转化器与第三级冷凝器相连通；第三级冷凝器通过第一余热回收管线与尾气焚烧炉相连通。

进一步地，制硫燃烧炉上设有高温过程气排出管，高温过程气排出管上设有高温掺和阀，且高温掺和阀位于第一级冷凝器与第一级转化器之间的管线上。

进一步地，制硫反应单元还包括：硫封罐和尾气分液罐，硫封罐分别通过第一冷凝液排出管线与第一级冷凝器相连通、通过第二冷凝液排出管线与第二级冷凝器相连通，以及通过第三冷凝液排出管线与第三级冷凝器相连通。

进一步地，尾气分液罐通过制硫尾气排出管线与第三级冷凝器相连通。

进一步地，脱气系统还包括：尾气加氢反应单元，包括依次相连通的尾气加热器、加氢反应器、蒸汽发生器以及尾气急冷塔；尾气急冷塔顶部设有急冷尾气排出口；以及尾气吸收塔，通过急冷尾气排出口与尾气急冷塔相连通；其中，尾气加氢反应单元通过脱硫尾气出口与制硫反应单元相连通，尾气吸收塔通过脱硫尾气入口与尾气焚烧炉相连通；尾气加热器通过第二余热回收管线与尾气焚烧炉相连通。

进一步地，加氢反应器与蒸汽发生器之间设有在线氢分析仪。

进一步地，尾气急冷塔上部设有急冷水入口，底部设有急冷水出口；急冷水入口与急冷水出口通过急冷水循环管线相连通。

进一步地，急冷水循环管线上按照急冷水的循环方向，依次设置有急冷水泵、过滤器以及急冷水冷却器。

进一步地，液硫池还包括：气氨入口管线，经由液硫池的顶壁通入液硫池内部；液硫提升泵，设置在液硫池内部；以及抽空器，设有含硫提升液入口和含硫废气出口，含硫提升液入口通过含硫废液提升管线与液硫提升泵相连通。

进一步地，抽空器上还设有蒸汽入口，用于向抽空器中通入蒸汽。

应用本实用新型的技术方案，通过在现有的液硫池与尾气焚烧炉之间设置制硫反应单元和压缩机，将液硫池脱除的含硫废气经过制硫反应装置重新转换成硫单质，然后再经过尾气焚烧炉焚烧，不仅能够减少尾气中硫的排放量，减低环境污染，而且能够提高含硫废气中硫的回收率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中的液硫脱气系统的示意图；

图2示出了本实用新型一种优选的实施例所提供的液硫脱气系统；以及

图3示出了本实用新型另一种优选的实施例所提供的液硫脱气系统。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1’、液硫池；11’、气氨入口管线；12’、液硫提升泵；13’、蒸汽抽集器；3’、尾气焚烧炉；23’、蒸汽过热器；32’、尾气余热锅炉；10’、烟囱；

1、液硫池；2、制硫反应单元；3、尾气焚烧炉；4、压缩机；5、尾气加氢反应单元；6、尾气吸收塔；

11、气氨入口管线；12、液硫提升泵；13、抽空器；

21、制硫燃烧炉；22、制硫余热锅炉；24、三级冷凝器；25、二级转化器；26、过程换热器；27、高温掺和阀；28、尾气分液罐；

51、尾气加热器；52、加氢反应器；53、蒸汽发生器；54、尾气急冷塔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本实用新型。

随着国家对环保方面的逐渐重视，大气污染物排放标准也在日趋严格，降低污染物排放势在必行。在这个大方向下，必须对液体硫磺中脱除的废气进行综合治理与回收。

为了实现上述目的，在本实施例中提出一种液硫脱气系统，如图2所示，该脱气系统包括：液硫池1、制硫反应单元2、尾气焚烧炉3以及压缩机4；液硫池1具有含硫废气出口，用以排出液硫池1中的含硫废气；制硫反应单元2具有含硫废气入口和脱硫尾气出口，用以将含硫废气制成硫单质，制硫反应单元2与液硫池1相连通；尾气焚烧炉3具有脱硫尾气入口和净化尾气排出口，脱硫尾气入口与制硫反应单元2的脱硫尾气出口相连通；压缩机4设置在液硫池1和制硫反应单元2之间，通过含硫废气出口与液硫池1相连通，并通过含硫废气入口与制硫反应单元2相连通。

应用本实施例的脱气系统，液硫池1中液体硫磺排出的含硫废气经过压缩机4加压后，送入制硫反应单元2。通过制硫反应单元2，含硫废气中的硫元素转化为液体硫磺，进而从废气中脱除并回收，从而提高了含硫废气中硫元素的回收效率，有效地减小了废气中含硫量。制硫反应单元2产生的脱硫尾气通过尾气燃烧炉处理，再排放至大气中，排放烟气中SO₂含量低，有效地减少了环境污染。

在本实施例中，制硫反应单元2包括：制硫燃烧炉21、制硫余热锅炉22、三级冷凝器24、二级转化器25以及过程换热器26。其中，制硫燃烧炉21与制硫余热锅炉22位于同一壳体中；通过第一余热回收管线与尾气焚烧炉3相连通；三级冷凝器24包括第一级冷凝器、第二级冷凝器和第三级冷凝器；二级转化器25包括第一级转化器和第二级转化器；过程换热器26包括过程换热器管程和过程换热器壳程。制硫余热锅炉22依次经由第一级冷凝器、第一级转化器、过程换热器管程、第二级冷凝器、过程换热器壳程、第二级转化器与第三级冷凝器相连通。

在本实施例中，制硫燃烧炉21上设有高温过程气排出管，在高温过程气排出管上设有高温掺和阀27，且高温掺和阀27位于第一级冷凝器与第一级转化器之间的管线上。

在本实施例中，制硫反应单元2还包括：硫封罐和尾气分液罐28，硫封罐分别通过第一冷凝液排出管线与第一级冷凝器相连通、通过第二冷凝液排出管线与第二级冷凝器相连通，以及通过第三冷凝液排出管线与第三级冷凝器相连通。

优选地，尾气分液罐28通过制硫尾气排出管线与第三级冷凝器相连通。

制硫反应单元2的工作过程如下：

硫回收单元制硫部分生产出的液体硫磺自流至液硫池1，液硫脱除的废气经过压缩机4加压后进入制硫燃烧炉21进行燃烧处理，燃烧时所需氧气由工艺空气与外供氧提供，进炉空气量通过进炉酸性气与进炉空气的比值和H₂S/SO₂在线分析仪反馈数据严格控制。制硫燃烧炉21内酸性气中的NH₃和烃类组分被氧化分解，而其中占1/3体积的H₂S燃烧成SO₂，然后SO₂和H₂S发生高温克劳斯反应，约60～65％转化成单质硫并存在于高温过程气中。

从制硫燃烧炉21排出的高温过程气，小部分通过高温掺合阀调节第一级转化器的入口温度，大部分进入制硫余热锅炉22，用过程气的余热产生4.1MPa(G)饱和蒸汽，而过程气温度降至300～400℃进入第一级冷凝器冷却至150～160℃，过程气中的单质硫被冷凝为液体硫磺，在第一级冷凝器管程出口冷凝下来的液体硫磺与过程气分离，自底部进入硫封罐。

第一级冷凝器管程出口150～160℃的过程气，通过高温掺合阀与1000～1100℃的高温过程气混合后，温度达到210～230℃，进入第一级转化器，在催化剂的作用下，过程气中的H₂S和SO₂转化为单质硫。反应后的气体温度为300～320℃，进入过程换热器管程，再经第二级冷凝器换热至150～160℃，过程气中的单质硫冷凝为液体硫磺。第二级冷凝器冷凝下来的液体硫磺在管程出口与过程气分离，自底部流出进入硫封罐。

分离后的过程气再返回过程换热器壳程(设置在过程换热器与第二级转化器之间的调温阀，可以将第二级转化器的入口温度进行调节)至220～240℃进入第二级转化器。在催化剂的作用下，过程气中剩余的H₂S和SO₂进一步转化为单质硫。反应后的过程气进入第三级冷凝器冷却至150～160℃，过程气中的单质硫进一步被冷凝为液体硫磺。第三级冷凝器冷凝下来的液体硫磺在管程出口与过程气分离，自底部流出进入硫封罐。从第三级冷凝器出来的制硫尾气进入尾气分液罐28，经尾气分液罐28分液后进入尾气处理部分，尾气分液罐28冷凝下来的液体硫磺自底部流出进入硫封罐。

应用本实施例，通过制硫燃烧炉21中高温克劳斯反应以及第一级转化器和第二级转化器转化处理富含H₂S的废气，有效地将废气中的硫元素转化为硫单质，通过二级转化器25的转化与反应，提高了废气中硫元素的转化效率。同时，在制硫反应单元2中，设有三级冷凝器24。通过冷凝器的冷却冷凝作用，过程气中的硫单质被冷凝为液体硫磺并与过程气分离，进入硫封罐。这个过程中硫的转化回收率高达96％左右，有效地回收了废气中的硫元素，减小了废气中的含硫量，从而减少了废气对环境的污染。

在本实施例中，制硫反应单元2包括制硫余热锅炉22、高温掺合阀以及过程换热器26。制硫余热锅炉22、高温掺合阀以及过程换热器26利用脱气系统运行过程中产生的余热对过程气进行温度调节，为含硫废气中硫元素的转化回收过程提供了合适的温度，从而减小了脱气系统运行过程中用于加热的能耗，也减少了环境污染。

在本实施例中，尾气分液罐28通过膨胀，使过程气中夹带的单质硫转变为液体硫磺与其他气体分离，进一步进行液硫回收，提高硫收率，降低制硫尾气含硫量。

在本实施例中，如图3所示，上述脱气系统还包括：尾气加氢反应单元5和尾气吸收塔6。尾气加氢反应单元5包括依次相连通的尾气加热器51、加氢反应器52、蒸汽发生器53以及尾气急冷塔54；尾气急冷塔54顶部设有急冷尾气排出口；尾气吸收塔6通过急冷尾气排出口与尾气急冷塔54相连通；尾气加氢反应单元5通过脱硫尾气出口与制硫反应单元2相连通，尾气吸收塔6通过脱硫尾气入口与尾气焚烧炉3相连通；尾气加热器51通过第二余热回收管线与尾气焚烧炉3相连通。

在本实施例中，上述加氢反应器52与蒸汽发生器53之间设有在线氢分析仪；尾气急冷塔54上部设有急冷水入口，底部设有急冷水出口，其中，急冷水出口经由急冷水泵、过滤器、急冷水冷却器与急冷水入口相连通。

由尾气分液罐28出来的制硫尾气，经尾气加热器51，与尾气焚烧炉3排出的高温烟气换热、混氢后进入加氢反应器52。在加氢催化剂的作用下，SO₂及COS等被加氢水解，还原为H₂S。进入加氢反应器52的氢气根据加氢反应器52后的在线氢分析仪给出的H₂浓度信号进行调节。从加氢反应器52出来的反应气经蒸汽发生器53生产低压饱和蒸汽回收热量后进入尾气急冷塔54，与急冷水直接接触降温。塔底急冷水经急冷水泵升压、过滤器过滤、急冷水冷却器冷却后重新打入塔内循环使用。因尾气温度降低而凝析下来的、多余的急冷水进入酸性水罐后送至变换单元冷凝液汽提塔处理，将变换单元产生的低温冷凝液用蒸汽进行汽提，将其中的NH₃和CO₂等组分汽提处理，产生较为纯净的冷凝液。急冷降温后的尾气自塔顶出来进入尾气吸收塔6，用胺液再生部分贫液泵送来的MDEA(N-甲基二乙醇胺，此处指贫胺液)溶液吸收其中的H₂S，从而进一步减少了废气中H₂S的含量。胺液再生部分是将吸收了H₂S、CO₂的MDEA(简称富胺液)进行再生，释放出溶解在其中的H₂S和CO₂，变成贫胺液，进入尾气吸收塔重复利用。

尾气吸收塔6顶出来的净化气进入尾气焚烧炉3燃烧，在尾气焚烧炉3内，净化气中残余的H₂S被燃烧为SO₂，烃类分解成CO₂和H₂O，高温烟气经蒸汽过热器(未图示)和尾气加热器51回收余热后，由烟囱排放净化尾气。净化尾气中SO₂含量低，同时排放废热较少，从而减少了环境污染。

在本实施例中，液硫池1还包括：气氨入口管线11，液硫提升泵12和抽空器13。气氨入口管线11经由液硫池1的顶壁通入液硫池1内部；液硫提升泵12设置在液硫池1内部；抽空器13设有含硫提升液入口和含硫废气出口，含硫提升液入口通过含硫废液提升管线与液硫提升泵12相连通。

在本实施例中，抽空器13上还设有蒸汽入口，用于向所述抽空器13中通入蒸汽。

硫回收单元制硫部分生产出的液体硫磺自流至液硫池1，由于H₂S气体溶于液体硫磺之后会形成多硫化物，此种多硫化物较难分离。为了更加有效的脱除此种多硫化物，通过气氨入口管线11向液硫池1中注入氨，在氨的作用下，多硫化物转化为H₂S，易于从液体硫磺中分离。液体硫磺经过液硫提升泵12循环进行喷洒闪蒸(喷洒闪蒸是指经过液硫脱气泵从液硫池的一侧提升后送到另一侧喷洒，相当于节流膨胀，溶解在液硫中的H2S就释放出来。)，提高了液体硫磺中H₂S废气的脱除效率。抽空器13是向蒸汽入口通入蒸汽，在含硫废气出口处形成负压，使含硫废气被抽出送至制硫燃烧炉焚烧。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种液硫脱气系统，其特征在于，所述脱气系统包括：

液硫池(1)，具有含硫废气出口，用以排出所述液硫池(1)中的含硫废气；

制硫反应单元(2)，与所述液硫池(1)相连通，所述制硫反应单元(2)具有含硫废气入口和脱硫尾气出口，用以将所述含硫废气制成硫单质；

尾气焚烧炉(3)，具有脱硫尾气入口和净化尾气排出口，所述脱硫尾气入口与所述脱硫尾气出口相连通；以及

压缩机(4)，设置在所述液硫池(1)和所述制硫反应单元(2)之间，通过所述含硫废气出口与所述液硫池(1)相连通，并通过所述含硫废气入口与所述制硫反应单元(2)相连通。

2.根据权利要求1所述的脱气系统，其特征在于，所述制硫反应单元(2)包括：

制硫燃烧炉(21)；

制硫余热锅炉(22)，所述制硫燃烧炉(21)与所述制硫余热锅炉(22)位于同一壳体中；

三级冷凝器(24)，所述三级冷凝器(24)包括第一级冷凝器、第二级冷凝器和第三级冷凝器；

二级转化器(25)，所述二级转化器(25)包括第一级转化器和第二级转化器；以及

过程换热器(26)，所述过程换热器(26)包括过程换热器管程和过程换热器壳程；

其中，所述制硫余热锅炉(22)依次经由所述第一级冷凝器、第一级转化器、过程换热器管程、第二级冷凝器、过程换热器壳程、第二级转化器与所述第三级冷凝器相连通；所述第三级冷凝器通过第一余热回收管线与所述尾气焚烧炉(3)相连通。

3.根据权利要求2所述的脱气系统，其特征在于，所述制硫燃烧炉(21)上设有高温过程气排出管，所述高温过程气排出管上设有高温掺和阀(27)，且所述高温掺和阀(27)位于所述第一级冷凝器与所述第一级转化器之间的管线上。

4.根据权利要求2所述的脱气系统，其特征在于，所述制硫反应单元(2)还包括：硫封罐和尾气分液罐(28)，所述硫封罐分别通过第一冷凝液排出管线与所述第一级冷凝器相连通、通过第二冷凝液排出管线与所述第二级冷凝器相连通，以及通过第三冷凝液排出管线与所述第三级冷凝器相连通。

5.根据权利要求4所述的脱气系统，其特征在于，所述尾气分液罐(28)通过制硫尾气排出管线与所述第三级冷凝器相连通。

6.根据权利要求1所述的脱气系统，其特征在于，所述脱气系统还包括：

尾气加氢反应单元(5)，包括依次相连通的尾气加热器(51)、加氢反应器(52)、蒸汽发生器(53)以及尾气急冷塔(54)；所述尾气急冷塔(54)顶部设有急冷尾气排出口；以及

尾气吸收塔(6)，通过所述急冷尾气排出口与所述尾气急冷塔(54)相连通；

其中，所述尾气加氢反应单元(5)通过所述脱硫尾气出口与所述制硫反应单元(2)相连通，所述尾气吸收塔(6)通过所述脱硫尾气入口与所述尾气焚烧炉(3)相连通；所述尾气加热器(51)通过第二余热回收管线与所述尾气焚烧炉(3)相连通。

7.根据权利要求6所述的脱气系统，其特征在于，所述加氢反应器(52)与所述蒸汽发生器(53)之间设有在线氢分析仪。

8.根据权利要求6或7所述的脱气系统，其特征在于，所述尾气急冷塔(54)上部设有急冷水入口，底部设有急冷水出口；所述急冷水入口与所述急冷水出口通过急冷水循环管线相连通。

9.根据权利要求8所述的脱气系统，其特征在于，急冷水循环管线上按照急冷水的循环方向，依次设置有急冷水泵、过滤器以及急冷水冷却器。

10.根据权利要求1所述的脱气系统，其特征在于，所述液硫池(1)还包括：

气氨入口管线(11)，经由所述液硫池(1)的顶壁通入所述液硫池(1)内部；

液硫提升泵(12)，设置在所述液硫池(1)内部；以及

抽空器(13)，设有含硫提升液入口和所述含硫废气出口，所述含硫提升液入口通过含硫废液提升管线与所述液硫提升泵(12)相连通。

11.根据权利要求10所述的脱气系统，其特征在于，所述抽空器(13)上还设有蒸汽入口，用于向所述抽空器(13)中通入蒸汽。