CN205517191U - 一种对含硫气体进行脱硫的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种对含硫气体进行脱硫的装置，属于脱硫领域。该装置中，脱硫反应器顶部设有空气进口、酸气进口和碱液进口，上部设有循环液进口、下部设有吹扫气进口，底部设有硫浆液出口。空气鼓风机通过与脱硫反应器的空气进口相连通，空气吹扫器与脱硫反应器的吹扫气进口相连通，碱液输入泵与脱硫反应器的碱液进口连接，硫浆循环泵与脱硫反应器的硫浆液出口相连通，真空过滤器与硫浆循环泵相连通。第一切换阀设在硫浆液出口与硫浆循环泵进口的连接管道上，第二切换阀设在硫浆循环泵与真空过滤器之间的连接管道上，第三切换阀设在连通循环液进口和硫浆循环泵的连接管道上，第四切换阀设在连通硫浆液出口和硫浆循环泵出口的连接管道上。

Description

一种对含硫气体进行脱硫的装置

技术领域

本实用新型涉及脱硫领域，特别涉及一种对含硫气体进行脱硫的装置。

背景技术

对于含有硫化氢的天然气、酸气或者尾气来说，必须对其进行脱硫处理以进行净化。目前，常采用碱性水溶液吸收H₂S，以使H₂S气体与碱液发生反应生成HS^-，同时使用高价态铁离子将其氧化成高价态的硫单质，使HS^-转化成硫磺，而高价态铁离子被还原成低价态铁离子。以上工艺适用于高碳硫比的天然气净化、中等含硫且处理量不太大的天然气净化、来自醇胺工艺再生塔贫酸气处理、其它排放废气的处理，而且以上工艺具有直接将硫化氢氧化成单质硫；在脱除硫化氢的同时不脱除二氧化碳；净化度高，净化气中硫化氢≤20mg/m3；自循环流程工艺的吸收和再生在一个反应器中进行，常压下操作，能耗低等优点，在对环保要求日益严格的今天，该工艺备受瞩目。所以，基于该工艺提供一种含硫气体的脱硫装置十分必要。

现有技术提供了这样一种对含硫气体进行脱硫的装置，包括脱硫反应器、碱液输送泵、鼓风机、硫浆泵、真空过滤器、以及连接管道。通过使用鼓风机向所述脱硫反应器中输送空气，同时使用碱液输送泵向脱硫反应器中输送碱液，含硫化氢的气体进入脱硫反应器吸收区底部、空气由鼓风机送入脱硫反应器氧化区底部，由于空气量远高于酸气量，使得氧化区的气含率高于吸收区，在氧化区和吸收区之间形成了密度差，脱硫反应器中的络合铁溶液靠密度差在脱硫反应器内部自动循环，酸气中的硫化氢溶解后电离，与反应器内的络合铁反应生成硫单质下沉到反应器底部，形成硫浆，被还原的铁离子进入氧化区后，在空气的氧化作用下再生。所生成的硫浆经硫浆泵输送至真空过滤器中进行过滤，以除去其中含有的硫。

然而，设计人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术提供的装置的脱硫反应器底部以及连接管道中容易发生硫颗粒堵塞问题。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种能有效解决脱硫反应器底部以及连接管道发生堵塞现象的对含硫气体进行脱硫的装置。具体技术方案如下：

一种对含硫气体进行脱硫的装置，所述装置包括：脱硫反应器、碱液输入泵、空气鼓风机、空气吹扫器、硫浆循环泵、真空过滤器、第一切换阀、第二切换阀、第三切换阀、第四切换阀以及连接管道；

所述脱硫反应器内装填有络合铁溶液，所述脱硫反应器的顶部设置有独立的空气进口、酸气进口和碱液进口，上部设置有循环液进口、下部设置有吹扫气进口，底部设置有硫浆液出口；

所述空气鼓风机通过连接管道与所述脱硫反应器的空气进口相连通，所述空气吹扫器通过连接管道与所述脱硫反应器的吹扫气进口相连通，所述碱液输入泵通过连接管道与所述脱硫反应器的碱液进口连接，所述硫浆循环泵通过连接管道与所述脱硫反应器的硫浆液出口相连通，所述真空过滤器通过连接管道与所述硫浆循环泵相连通；

所述第一切换阀设置在所述硫浆液出口与所述硫浆循环泵的进口之间的连接管道上，所述第二切换阀设置在所述硫浆循环泵与所述真空过滤器之间的连接管道上，所述第三切换阀设置在用于连通所述循环液进口和所述硫浆循环泵的连接管道上，所述第四切换阀设置在用于连通所述硫浆液出口和所述硫浆循环泵的出口的连接管道上。

具体地，作为优选，所述脱硫反应器包括筒形本体和设置在所述筒形本体底部的锥形下端；

所述空气进口、所述酸气进口和所述碱液进口均设置在所述筒形本体的顶部，所述循环液进口设置在所述筒形本体的上部；

所述吹扫气进口设置在所述锥形下端的侧壁上，所述硫浆液出口设置在所述锥形下端的底部。

进一步地，所述装置还包括电控器，在位于所述锥形下端下游的连接管道上设置有压力传感器，所述电控器分别与所述压力传感器和所述硫浆循环泵电连接。

进一步地，所述装置还包括固体硫收集器，所述固体硫收集器与所述真空过滤器的固相出口相连通。

具体地，作为优选，当硫浆的流量为5m³/h时，位于所述脱硫反应器底部下游的连接管道的管径为DN25；

当硫浆的流量为10m³/h时，位于所述脱硫反应器底部下游的连接管道的管径为DN50；

当硫浆的流量为20m³/h时，位于所述脱硫反应器底部下游的连接管道的管径为DN50或者DN80；

当硫浆的流量为30m³/h时，位于所述脱硫反应器底部下游的连接管道的管径为DN80；

当硫浆的流量为40m³/h时，位于所述脱硫反应器底部下游的连接管道的管径为DN80或者DN100。

进一步地，在用于输送酸气和空气的连接管道上设置喷头。本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型实施例提供的对含硫气体进行脱硫的装置，通过使用4个切换阀组成切换组件，配合脱硫反应器、空气吹扫器、硫浆循环泵以及真空过滤器，来实现在脱除硫化氢的同时防止硫颗粒堵塞脱硫反应器底部及其以下的连接管道。具体工作原理如下：当需要过滤硫浆时，打开第一切换阀和第二切换阀，同时关闭第三切换阀和第四切换阀，此时脱硫反应器中产生的硫浆将由硫浆循环泵送至真空过滤器进行过滤；当不需要过滤硫浆时，关闭第一切换阀和第二切换阀，同时打开第三切换阀和第四切换阀，关闭真空过滤器，此时脱硫反应器上部的清液将通过硫浆循环泵泵送至脱硫反应器底部进行扰动，进一步防止硫颗粒堵塞现象。可见，本实用新型实施例提供的装置，通过切换阀门的配合切换，实现硫浆输送和硫浆循环两种流程，保证了脱硫反应器底部及管道内硫浆的良好流动性，对于防止硫磺堵塞具有积极的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的对含硫气体进行脱硫的装置的结构示意图。

附图标记分别表示：

1 脱硫反应器，

101空气进口，102酸气进口，103碱液进口，104循环液进口，

105吹扫气进口，106硫浆液出口，

2 碱液输入泵，

3 空气鼓风机，

4 空气吹扫器，

5 硫浆循环泵，

6 真空过滤器，

7 第一切换阀，

8 第二切换阀，

9 第三切换阀，

10 第四切换阀，

11 固体硫收集器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

如附图1所示，本实用新型实施例提供了一种对含硫气体进行脱硫的装置，该装置包括：脱硫反应器1、碱液输入泵2、空气鼓风机3、空气吹扫器4、硫浆循环泵5、真空过滤器6、第一切换阀7、第二切换阀8、第三切换阀9、第四切换阀10以及连接管道。

其中，脱硫反应器1内装填有络合铁溶液，脱硫反应器1的顶部设置有独立的空气进口101、酸气进口102和碱液进口103，上部设置有循环液进口104、下部设置有吹扫气进口105，底部设置有硫浆液出口106。

空气鼓风机3通过连接管道与脱硫反应器1的空气进口101相连通，空气吹扫器4通过连接管道与脱硫反应器1的吹扫气进口105相连通，碱液输入泵2通过连接管道与脱硫反应器1的碱液进口103连接，硫浆循环泵5通过连接管道与脱硫反应器1的硫浆液出口106相连通，真空过滤器6通过连接管道与硫浆循环泵5相连通。

第一切换阀7设置在硫浆液出口106与硫浆循环泵5的进口之间的连接管道上，第二切换阀8设置在硫浆循环泵5与真空过滤器6之间的连接管道上，第三切换阀9设置在用于连通循环液进口104和硫浆循环泵5的连接管道上，第四切换阀10设置在用于连通硫浆液出口106和硫浆循环泵5的出口的连接管道上。

本实用新型实施例提供的对含硫气体进行脱硫的装置，通过使用4个切换阀组成切换组件，配合脱硫反应器1、空气吹扫器4、硫浆循环泵5以及真空过滤器6，来实现在脱除硫化氢的同时防止硫颗粒堵塞脱硫反应器1底部及其以下的连接管道。具体工作原理如下：当需要过滤硫浆时，打开第一切换阀7和第二切换阀8，同时关闭第三切换阀9和第四切换阀10，此时脱硫反应器1中产生的硫浆将由硫浆循环泵5送至真空过滤器6进行过滤；当不需要过滤硫浆时，关闭第一切换阀7和第二切换阀8，同时打开第三切换阀9和第四切换阀10，关闭真空过滤器6，此时脱硫反应器1上部的清液将通过硫浆循环泵5泵送至脱硫反应器1底部进行扰动，进一步防止硫颗粒堵塞现象。可见，本实用新型实施例提供的装置，通过切换阀门的配合切换，实现硫浆输送和硫浆循环两种流程，保证了脱硫反应器1底部及管道内硫浆的良好流动性，对于防止硫磺堵塞具有积极的作用。

可以理解的是，在脱硫反应器1顶部还设置有尾气出口，以将反应产生的尾气排出。

具体地，在本实用新型实施例提供的对含硫气体进行脱硫的装置中，空气吹扫器4用于对脱硫反应器1底部进行吹扫，以减少硫颗粒结块现象，优选地，空气吹扫器4可采用脉冲式空气吹扫，如此以方便地调整吹扫频率。硫浆循环泵5用于将硫浆送至真空过滤器6中进行过滤，以产生硫磺，由于硫磺颗粒小、软，易进入动静环之间，在动静环的摩擦下，硫磺颗粒聚集结块，易造成机械密封损坏，基于此，本实用新型实施例中，硫浆循环泵5采用单端面自冲洗机械密封。设计人研究发现，随着硫磺不断地生成，脱硫反应器1锥形下端的硫磺浓度逐渐升高，且越到底部出口位置，硫磺的浓度越高，这使得硫浆的流动性能变差，极易产生堵塞。由于脱硫反应器1上部清液硫含量约为0.4％(wt)，脱硫反应器1的锥形下端的硫浆浓度为5％-10％(wt)，本实用新型提供的装置通过硫浆循环泵5将脱硫反应器1内上部清液通过各切换阀的配合操作送入锥形下端进行扰动，提高了硫浆的流动性，避免硫磺堵塞。作为优选，为防止硫磺堵塞时冲洗方便，各连接阀门选用球阀。

具体地，脱硫反应器1包括筒形本体和设置在筒形本体底部的锥形下端。其中，空气进口101、酸气进口102和碱液进口103均设置在筒形本体的顶部，循环液进口104设置在筒形本体的上部；吹扫气进口105设置在锥形下端的侧壁上，硫浆液出口106设置在锥形下端的底部。本实用新型实施例在筒形本体顶部分别设置空气进口101、酸气进口102和碱液进口103，以分三路向脱硫反应器1中分别输入酸性气体、氧气和碱液，并配合其中的络合铁溶液进行反应，以生成硫。具体地，该反应过程可用以下化学式进行描述：

吸收反应式：

H₂S+2Fe³⁺L→2H⁺+S↓+2Fe²⁺L(L＝螯合剂)

再生反应式：

1/2O₂+H₂O+2Fe²⁺L→2OH^-+2Fe³⁺L

总反应式：

H₂S+1/2O₂→H₂O+S↓

为了防止在发生硫浆堵塞时，造成硫浆循环泵5抽空，从而引起管道内较大的负压造成连接管道变形损坏，进而造成硫浆循环泵5的损坏，本实用新型实施例提供的装置还设置有电控器，并在位于锥形下端下游的连接管道上设置有压力传感器，电控器分别与压力传感器和硫浆循环泵5电连接。压力传感器实时监测脱硫反应器1底部以下连接管道中的压力信息，并将其传递至电控器，而电控器中设置压力低限报警及低限联锁，其信号可联锁关停硫浆循环泵5，从而实现及时保护连接管道及相关设备的目的。可见，为防止在可能出现的堵塞情况下，硫浆循环泵5持续运行造成的机械损坏，本实用新型实施例增设压力低限联锁实现硫浆循环泵5在堵塞发生时自动关停，即通过简单的压力联锁控制，以有效地保护硫浆循环泵5不受损坏。

针对脱硫反应器1底部以下的连接管道，简称硫浆管道，其管径的合理选择可减少管道内的硫颗粒堵塞。当管径较大时，管内流速较低，硫磺颗粒可能沉积在管壁，长期运行易造成堵塞；当管径较小时，管内流速较高，管道流动阻力增大，也可能造成硫浆不能迅速排出，硫磺在反应器内堆积，造成堵塞。本实用新型实施例结合两相流体力学计算结果，根据脱硫反应器1底部硫浆的流量分别推荐采用不同的管径，使得管道内的流速在最适宜的范围。具体如下：当硫浆的流量为5m³/h时，位于脱硫反应器1底部下游的连接管道的管径为DN25；当硫浆的流量为10m³/h时，位于脱硫反应器1底部下游的连接管道的管径为DN50；当硫浆的流量为20m³/h时，位于脱硫反应器1底部下游的连接管道的管径为DN50或者DN80；当硫浆的流量为30m³/h时，位于脱硫反应器1底部下游的连接管道的管径为DN80；当硫浆的流量为40m³/h时，位于脱硫反应器1底部下游的连接管道的管径为DN80或者DN100。可见，本实用新型实施例根据硫浆循环泵5的流量选择合适的管径，可防止硫磺颗粒在输送至真空过滤器6的过程中发生堵塞。

进一步地，本实用新型实施例提供的装置还包括固体硫收集器11，固体硫收集器11与真空过滤器6的固相出口相连通，从而收集真空过滤器6中得到的硫磺。

作为优选，本实用新型实施例提供的装置中，在用于输送酸气和空气的连接管道上设置喷头。通过使用喷头向管道内喷洒清水，减少硫磺堵塞现象。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型的保护范围，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 (6)

1.一种对含硫气体进行脱硫的装置，其特征在于，所述装置包括：脱硫反应器、碱液输入泵、空气鼓风机、空气吹扫器、硫浆循环泵、真空过滤器、第一切换阀、第二切换阀、第三切换阀、第四切换阀以及连接管道；

所述脱硫反应器内装填有络合铁溶液，所述脱硫反应器的顶部设置有独立的空气进口、酸气进口和碱液进口，上部设置有循环液进口、下部设置有吹扫气进口，底部设置有硫浆液出口；

所述空气鼓风机通过连接管道与所述脱硫反应器的空气进口相连通，所述空气吹扫器通过连接管道与所述脱硫反应器的吹扫气进口相连通，所述碱液输入泵通过连接管道与所述脱硫反应器的碱液进口连接，所述硫浆循环泵通过连接管道与所述脱硫反应器的硫浆液出口相连通，所述真空过滤器通过连接管道与所述硫浆循环泵相连通；

所述第一切换阀设置在所述硫浆液出口与所述硫浆循环泵的进口之间的连接管道上，所述第二切换阀设置在所述硫浆循环泵与所述真空过滤器之间的连接管道上，所述第三切换阀设置在用于连通所述循环液进口和所述硫浆循环泵的连接管道上，所述第四切换阀设置在用于连通所述硫浆液出口和所述硫浆循环泵的出口的连接管道上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脱硫反应器包括筒形本体和设置在所述筒形本体底部的锥形下端；

所述空气进口、所述酸气进口和所述碱液进口均设置在所述筒形本体的顶部，所述循环液进口设置在所述筒形本体的上部；

所述吹扫气进口设置在所述锥形下端的侧壁上，所述硫浆液出口设置在所述锥形下端的底部。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电控器，在位于所述锥形下端下游的连接管道上设置有压力传感器，所述电控器分别与所述压力传感器和所述硫浆循环泵电连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括固体硫收集器，所述固体硫收集器与所述真空过滤器的固相出口相连通。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当硫浆的流量为5m³/h时，位于所述脱硫反应器底部下游的连接管道的管径为DN25；

当硫浆的流量为10m³/h时，位于所述脱硫反应器底部下游的连接管道的管径为DN50；

当硫浆的流量为20m³/h时，位于所述脱硫反应器底部下游的连接管道的管径为DN50或者DN80；

当硫浆的流量为30m³/h时，位于所述脱硫反应器底部下游的连接管道的管径为DN80；

当硫浆的流量为40m³/h时，位于所述脱硫反应器底部下游的连接管道的管径为DN80或者DN100。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在用于输送酸气和空气的连接管道上设置喷头。