CN216457990U - 一种螯合铁双塔脱硫装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种螯合铁双塔脱硫装置，其包括净化气分离器、吸收塔、液力透平泵、闪蒸罐、再生塔、第一风机、过滤机、滤液罐、滤液回流泵、P2真空泵和脱盐系统，吸收塔采用鸭嘴分布器与直通分布器双布置，降低尾气中硫化氢含量，检修周期长，稳定；采用液力透平泵、闪蒸罐高位安装和再生塔高塔设计，降低成本，增加两种脱盐系统，随硫磺带出的药剂大大较少，产出的硫磺质量更高。新的双塔流程设计能有效果解决目前的双塔流程设计的缺陷，大幅度降低投资和运行成本，大幅度加大了双塔硫磺回收工艺的使用范围，尤其对于大风量、硫化氢含量高的气体处理，工艺的经济型大大提高。

Description

一种螯合铁双塔脱硫装置

技术领域

本实用新型涉及一种螯合铁双塔脱硫装置，属于气体净化技术领域。

背景技术

因为硫化氢是一种酸性有害气体，会对环境、人体及设备造成影响，所以含有硫化氢的气体必须将含有的硫化氢去除，才被允许排放入大气或进入下一工艺单元。在众多硫化氢处理技术中，螯合铁湿法脱硫技术是一种以铁为催化剂的湿式氧化还原脱除硫化物的方法，它具有耗能低、环境友好、硫化氢脱除率高、不受CO₂含量影响、一步转化硫单质等优点，越来越受到石化行业的青睐。但现有的螯合铁湿法双塔脱硫工艺一般存在以下问题：1、分布器易堵塞，分布器内件易老化，检修周期短，装置运行不稳定；2、湿法脱硫工艺难以抑制副反应进行，导致脱硫剂中含有一定浓度的副盐，降低了硫磺品质，因为副盐的累积不能持续冲洗，使得药剂消耗量大，药剂浓度不能配置过高；3、相对高压大循环量气体的处理电消耗大，经济性低；4、相对硫磺量大的处理装置，氧化塔体积较大，投资和运行成本高昂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述已有技术的不足而提供的一种螯合铁双塔脱硫装置。

本实用新型提供的技术方案如下：一种螯合铁双塔脱硫装置，其特征在于其包括净化气分离器、吸收塔、液力透平泵、闪蒸罐、再生塔、第一风机、过滤机、滤液罐、滤液回流泵、P2真空泵和脱盐系统，吸收塔内设有两层吸收塔除雾器、鸭嘴式气体分布器、直通式气体分布器、降液管，吸收塔底部为倒锥体；降液管的上部两侧均对称开有溢流口；再生塔内上部设有两层再生塔除雾器、再生塔喷淋器，再生塔内下部设有再生塔气体分布器、吹扫环，再生塔底部为倒锥体；含硫气体管线与吸收塔的底部气体入口相连，吸收塔的塔顶出气口与净化气分离器的气体入口相连，吸收塔的塔底出口连接液力透平泵的高压输入端，液力透平泵的高压出口端管道与净化气分离器的下方出口管道合并后与闪蒸罐的富硫液进口相连，闪蒸罐上方出口排空，闪蒸罐的下方出口管道分为两股，一股连接再生塔喷淋器，另一股连接再生塔的富硫液第一进口，再生塔的上方出口排空，再生塔气体分布器连接第一风机，再生塔的锥底硫浆出口与过滤器相连，过滤器底部与滤液储罐相连，滤液储罐底部连接滤液回流泵，滤液回流泵与再生塔的富硫液第二进口相连，滤液储罐顶部连接P2真空泵；再生塔的下部再生药剂第一出口与液力透平泵的低压输入端相连，液力透平泵的低压出口端连接吸收塔的脱硫药剂入口，再生药剂第二出口与脱盐系统相连。

优选地，所述的脱盐系统包括P3真空泵、压滤机、脱盐器、第二风机、P4真空泵、换热器、P5真空泵，再生塔的下部再生药剂出口分为三股，再生药剂第一出口与液力透平泵的低压输入端相连，液力透平泵的低压出口端连接吸收塔的脱硫药剂入口，再生药剂第二出口与脱盐系统的P4真空泵相连，再生药剂第三出口与脱盐系统的P3真空泵相连；脱盐器内设有搅拌浆，脱盐器内上部设有脱盐器双喷淋装置，下部设有脱盐气体分布器；P3真空泵连接压滤机，压滤机连接脱盐器双喷淋装置的其中一个喷淋装置；脱盐器双喷淋装置的另一个喷淋装置与换热器的冷物流出口连接，换热器的热物流入口连接P4真空泵，换热器的冷物流入口连接P5真空泵，P5真空泵连接脱盐器的脱盐药剂循环出口，换热器的热物流出口物流分为两股，一股连接再生塔喷淋器，另一股连接再生塔的第三进口；脱盐器底部与过滤器相连，脱盐气体分布器连接第二风机。

优选地，所述的脱盐系统包括P3真空泵、压滤机、脱盐器、第二风机、离心机、P6真空泵；脱盐器内设有搅拌浆、盘管，上部设有脱盐器单喷淋装置，下部设有脱盐气体分布器；再生塔的下部药剂出口分为两股，再生塔的下部药剂第一出口连接液力透平泵的低压输入端；再生塔的下部第二药剂出口连接脱盐系统的P3真空泵，P3真空泵连接压滤机，压滤机出口物流分为两股，其中一股与脱盐器单喷淋装置相连，另一股与盘管进口端相连，脱盐器底部与离心机相连，离心机及盘管出口端均与P6真空泵相连，P6真空泵出口物流分为两股，一股连接再生塔喷淋器，另一股连接再生塔的第三进口；脱盐气体分布器连接第二风机。

优选地，所述的再生塔的长径比为3~8。

优选地，所述的两层吸收塔除雾器中的上层的除雾器为丝网除雾器，下层的除雾器为折流板除雾器，两层除雾器之间的间距为900 mm~2000 mm；两层再生塔除雾器中的上层的除雾器为丝网除雾器，下层的除雾器为折流板除雾器，两层除雾器之间的间距为900mm~2000 mm。

优选地，所述的降液管上的溢流口的开口弧长为降液管横截面圆周周长的1/4，溢流口开口高度为降液管高度的1/7~1/3；吸收塔内的液位高度超过降液管的溢流口底部高度，液面泡沫高度不得超过溢流口顶部高度；降液管管内清液层高不超过整个降液管高度的60%。

优选地，所述的吸收塔底部倒锥体的倾角为45°~65°；再生塔底部的倒锥体的倾角为45°~65°。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的吸收塔采用鸭嘴分布器和直通分布器两种气体分布器一起布置，正常运行下气体由鸭嘴分布器进入吸收塔，当发生气量波动过大或鸭嘴分布器内件老化、堵塞问题时，转而使用直通分布器，如此可有效避免气流不稳定或分布器老化而造成的尾气硫化氢含量超标和装置堵塞的风险，延长检修周期；增加了脱盐系统，减少硫膏中药剂的携带量，降低了药剂损耗，提高了装置的经济性；再生塔采用高塔形式，在保证达到相同脱硫剂再生效果的同时大幅降低氧化体积，回收部分动能，同时使得再生塔所需的体积减小，大大降低设备投资成本；采用液力透平泵，以来自吸收塔的高压流体为氧化塔低压流体增加，大幅减少电耗。本实用新型同MDEA和CLAUS工艺相比，在日产25吨硫磺左右的气体处理量方面更具优势。

本实用新型大幅降低了投资成本和运营成本，减少了管道拥堵和气流不稳而造成的尾气中硫化氢含量超标的可能性，使得检修周期更长，工艺更加稳定；再生塔高塔设计和液力透平泵的使用大幅降低工艺的投资成本和运行成本；增加了两种脱盐系统，随硫磺带出的药剂大大较少，产出的硫磺质量更高，对于大风量的含硫化氢气体处理，工艺的经济型大大提高。

附图说明

图1为本实用新型装置的第一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型装置的第二种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种螯合铁双塔脱硫装置，其包括净化气分离器1、吸收塔2、液力透平泵3、闪蒸罐4、再生塔5、第一风机6、过滤机7、滤液罐8、滤液回流泵9、P2真空泵10和脱盐系统，吸收塔2内设有两层吸收塔除雾器21、鸭嘴式气体分布器22、直通式气体分布器24、降液管23，吸收塔2底部为倒锥体，倾角为45°~65°（优选53°）。两层吸收塔除雾器21中，上层的除雾器为丝网除雾器，下层的除雾器为折流板除雾器，两层除雾器之间的间距为900 mm~2000mm，以达到最高的除雾效率。降液管23的上部两侧均对称开有溢流口，溢流口的开口弧长为降液管23横截面圆周周长的1/4，溢流口3开口高度为降液管23高度的1/7~1/3。吸收塔2内的液位高度超过降液管23的溢流口底部高度，液面泡沫高度不得超过溢流口顶部高度。降液管23管内清液层高不超过整个降液管高度的60%。再生塔5为高塔设计，其长径比为3~8（优选5.5），再生塔5内上部设有两层再生塔除雾器52、再生塔喷淋器52，再生塔5内下部设有再生塔气体分布器54、吹扫环53，再生塔5底部为倒锥体，倾角为45°~65°（优选53°）。两层再生塔除雾器5中，上层的除雾器为丝网除雾器，下层的除雾器为折流板除雾器，两层除雾器之间的间距为900 mm~2000 mm，以达到最高的除雾效率。含硫气体管线与吸收塔2的底部气体入口相连，吸收塔2的塔顶出气口与净化气分离器1的气体入口相连，吸收塔2的塔底出口连接液力透平泵3的高压输入端，液力透平泵3的高压出口端管道与净化气分离器1的下方出口管道合并后与闪蒸罐4的富硫液进口相连，闪蒸罐4采用高位安装，上方出口排空，闪蒸罐4的下方出口管道分为两股进入再生塔5，一股连接再生塔喷淋器52，用于消泡，另一股直接由再生塔的富硫液第一进口旋流进入再生塔5，再生塔5的上方出口排空，再生塔气体分布器54连接第一风机6，再生塔5的锥底硫浆出口与过滤器7相连，过滤器7底部与滤液储罐8相连，滤液储罐8底部连接滤液回流泵9，滤液回流泵9与再生塔5的富硫液第二进口相连，滤液储罐8顶部连接P2真空泵10。再生塔5的下部再生药剂出口分为三股，再生药剂第一出口与液力透平泵3的低压输入端相连，液力透平泵3的低压出口端连接吸收塔2的脱硫药剂入口，再生药剂第二出口与脱盐系统的P4真空泵15相连，再生药剂第三出口与脱盐系统的P3真空泵11相连。

本实施例脱盐系统采用第一种脱盐系统，第一种脱盐系统包括P3真空泵11、压滤机12、脱盐器13、第二风机14、P4真空泵15、换热器16、P5真空泵17，脱盐器13内设有搅拌浆131，脱盐器13内上部设有脱盐器双喷淋装置132，下部设有脱盐气体分布器133。P3真空泵11连接压滤机12，压滤机12连接脱盐器双喷淋装置132的其中一个喷淋装置。脱盐系统采用P5真空泵17进行物料自循环，循环流股经过换热器16与一股来自再生塔5的脱硫剂换热。脱盐器双喷淋装置132的另一个喷淋装置与换热器16的冷物流出口连接，换热器16的热物流入口连接P4真空泵15，换热器16的冷物流入口连接P5真空泵17，P5真空泵17连接脱盐器13的脱盐药剂循环出口，换热器16的热物流出口物流分为两股，一股连接再生塔喷淋器52，另一股连接再生塔的第三进口。脱盐器13底部与过滤器7相连，脱盐气体分布器133连接第二风机14。

高压含硫气体由鸭嘴式气体分布器进入吸收塔（当气速不稳或鸭嘴式气体分布器发生老化或堵塞时关闭鸭嘴式气体分布器气体进口，开启直通式气体分布器气体进口，高压含硫气体由直通式气体分布器进入吸收塔），吸收塔内部压力超过4.5 MPa，在吸收塔中，气体中的硫化氢溶入脱硫剂电解生成氢质子和硫氢根离子，硫氢根离子与由吸收塔上方喷淋口喷洒的脱硫剂中的Fe³⁺发生如下反应：

HS ^- +2Fe ³⁺ →2Fe ²⁺+ H ⁺ +S↓

由于生成硫磺固体，故上述反应向正反应方向偏移，溶液中的硫氢根离子被较为彻底的反应，促使硫化氢电离反应的进行，故而加速硫化氢的溶解，最终气体中超过硫化氢99.9%被脱除。

气体中硫化氢被转化脱除后，生成的固体硫磺在重力的作用下沉入吸收塔锥底，与低活性脱硫液一起通过吸收塔锥底出口进入闪蒸罐，同时由于自身带有较高的压强，带动液力透平泵的高压端工作，回收部分动能；脱硫液表面少量硫磺与上浮气体所形成硫磺泡沫随水流通过吸收塔内的降液管的溢流口进入降液管，在降液管中气泡被打破，硫磺引入锥底；上升的净化气通过吸收塔内的折流板除雾器和丝网除雾器除去气体中的过饱和水和夹带硫磺，进入净化气分离器；在净化气分离器中，气速降低，经过自然沉降和丝网除雾器的分离，气相中的水和硫磺被进一步除去，最终净化气被排出脱硫系统进入下一工艺单元，净化器分离器底部的凝液随来自于吸收塔的富硫液一起进入闪蒸罐。闪蒸罐为高位安装，回收部分动能，脱硫剂在吸收塔高压环境下所吸收的二氧化碳等气体在低压下析出，由闪蒸罐上方的排空口排空，富硫液由下方出口排出闪蒸罐，排出闪蒸罐的富硫液分为两股，一股直接由富硫液第一进口旋流进入再生塔，一股通过药剂喷射口向再生塔内喷洒药剂，达到消泡的目的。再生塔为高塔设计，其长径比为3~8（优选5.5），可有效降低氧化体积，减小再生塔设备投资，再生塔内为常压，氧化风由风机送入再生塔，经曝气管均匀分散入脱硫剂中，氧气溶入脱硫剂，与其中的Fe²⁺发生如下反应：

1/2 O ₂ (l)+H ₂ O + 2Fe ²⁺→2OH ⁺ +2Fe ³⁺

Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，使得脱硫剂回复活性，同时生成氢氧根离子，维持系统内pH值的稳定，回复活性的脱硫剂由液力透平泵的低压端再次输回吸收塔进行硫化氢的脱除，氧化风经再生塔上方的折流板除雾器和丝网除雾器分离出夹带的水和硫磺颗粒后排空，硫磺沉入锥底，再生塔内设有吹扫风，防止硫磺堆积，硫膏由锥底硫浆出口出再生塔。出再生塔的硫膏进入过滤器，在P2真空泵的作用下，滤液罐内形成负压，硫膏中的液体由于压差原因渗过滤布，硫磺和析出的盐被截留，排出系统，滤液进入滤液罐，而后由滤液回流泵输回再生塔。再生塔一部分再生药剂由药剂出口经P4真空泵进入换热器，同来自于P5真空泵的脱盐器循环液进行换热，而后返回再生塔。再生塔部分再生药剂经P3真空泵进入压滤机，分离夹带的硫磺和析出的盐，然后进入脱盐器进行脱盐。在脱盐器中，药剂被加热加速水分蒸发，由第二风机引入的空气带出水汽，而后气体在脱盐器顶部放空口被排出系统，脱盐器内空气中水的蒸气压始终保持未饱和状态，使得脱硫剂中的水分不断蒸发，从而将脱硫剂中的盐过饱和析出。脱盐器中的搅拌桨起加速水分带出和防止盐附着、沉积的作用，析出的盐随脱硫药剂在脱盐器锥底出脱盐器，进入过滤器将药剂和盐分离，脱盐药剂回到再生塔，盐被带出系统。

实施例2：如图2所示，一种螯合铁双塔脱硫装置，其结构与实施例1基本相同，其区别在于本实施例的脱盐系统采用第二种脱盐系统，第二种脱盐系统包括P3真空泵11、压滤机12、脱盐器13、第二风机14、离心机18、P6真空泵19。第二种脱盐系统的脱盐器13内设有搅拌浆131、盘管135，上部设有脱盐器单喷淋装置134，下部设有脱盐气体分布器133；再生塔5的下部药剂出口分为两股，再生塔5的下部药剂第一出口连接液力透平泵3的低压输入端；再生塔5的下部第二药剂出口连接脱盐系统的P3真空泵11，P3真空泵11连接压滤机12，压滤机12出口物流分为两股，其中一股与脱盐器单喷淋装置134相连，另一股与盘管135进口端相连，进入脱盐器13的盘管135与脱盐器13内物料换热；脱盐器13底部与离心机18相连，离心机18及盘管135出口端均与P6真空泵19相连，P6真空泵19出口物流分为两股，一股连接再生塔喷淋器52，另一股连接再生塔的第三进口；脱盐气体分布器133连接第二风机14。

其原理与实施例1基本相同，其区别在于：再生塔的部分药剂由P3真空泵输入压滤机，分离出夹带的硫磺和析出的盐，出压滤机的药剂分为两股，一股由脱盐器顶部的喷淋装置进入脱盐器，一股进入盘管与脱盐器内部的药剂进行换热，保持其温度。在脱盐器中，药剂由第二风机引入的空气带出水汽，而后气体在脱盐器顶部放空口排出系统，脱盐器内空气中水的蒸气压始终保持未饱和状态，使得脱硫剂中的水分不断蒸发，从而将脱硫剂中的盐过饱和析出。脱盐器中的搅拌桨起加速水分带出和防止盐附着、沉积的作用，析出的盐随脱硫药剂在脱盐器锥底出脱盐器，进入离心机将药剂和盐分离，脱盐药剂回到再生塔，盐被带出系统。

以上的实施例仅对本实用新型的优选实施方式进行描述，其它优选实施方式再次不一一累述，且并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出各种变形和改进，均应落于本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分都属于现有技术。

Claims (7)

1.一种螯合铁双塔脱硫装置，其特征在于其包括净化气分离器、吸收塔、液力透平泵、闪蒸罐、再生塔、第一风机、过滤机、滤液罐、滤液回流泵、P2真空泵和脱盐系统，吸收塔内设有两层吸收塔除雾器、鸭嘴式气体分布器、直通式气体分布器、降液管，吸收塔底部为倒锥体；降液管的上部两侧均对称开有溢流口；再生塔内上部设有两层再生塔除雾器、再生塔喷淋器，再生塔内下部设有再生塔气体分布器、吹扫环，再生塔底部为倒锥体；含硫气体管线与吸收塔的底部气体入口相连，吸收塔的塔顶出气口与净化气分离器的气体入口相连，吸收塔的塔底出口连接液力透平泵的高压输入端，液力透平泵的高压出口端管道与净化气分离器的下方出口管道合并后与闪蒸罐的富硫液进口相连，闪蒸罐上方出口排空，闪蒸罐的下方出口管道分为两股，一股连接再生塔喷淋器，另一股连接再生塔的富硫液第一进口，再生塔的上方出口排空，再生塔气体分布器连接第一风机，再生塔的锥底硫浆出口与过滤器相连，过滤器底部与滤液储罐相连，滤液储罐底部连接滤液回流泵，滤液回流泵与再生塔的富硫液第二进口相连，滤液储罐顶部连接P2真空泵；再生塔的下部再生药剂第一出口与液力透平泵的低压输入端相连，液力透平泵的低压出口端连接吸收塔的脱硫药剂入口，再生药剂第二出口与脱盐系统相连。

2.根据权利要求1所述的一种螯合铁双塔脱硫装置，其特征在于所述的脱盐系统包括P3真空泵、压滤机、脱盐器、第二风机、P4真空泵、换热器、P5真空泵，再生塔的下部再生药剂出口分为三股，再生药剂第一出口与液力透平泵的低压输入端相连，液力透平泵的低压出口端连接吸收塔的脱硫药剂入口，再生药剂第二出口与脱盐系统的P4真空泵相连，再生药剂第三出口与脱盐系统的P3真空泵相连；脱盐器内设有搅拌浆，脱盐器内上部设有脱盐器双喷淋装置，下部设有脱盐气体分布器；P3真空泵连接压滤机，压滤机连接脱盐器双喷淋装置的其中一个喷淋装置；脱盐器双喷淋装置的另一个喷淋装置与换热器的冷物流出口连接，换热器的热物流入口连接P4真空泵，换热器的冷物流入口连接P5真空泵，P5真空泵连接脱盐器的脱盐药剂循环出口，换热器的热物流出口物流分为两股，一股连接再生塔喷淋器，另一股连接再生塔的第三进口；脱盐器底部与过滤器相连，脱盐气体分布器连接第二风机。

3.根据权利要求1所述的一种螯合铁双塔脱硫装置，其特征在于所述的脱盐系统包括P3真空泵、压滤机、脱盐器、第二风机、离心机、P6真空泵；脱盐器内设有搅拌浆、盘管，上部设有脱盐器单喷淋装置，下部设有脱盐气体分布器；再生塔的下部药剂出口分为两股，再生塔的下部药剂第一出口连接液力透平泵的低压输入端；再生塔的下部第二药剂出口连接脱盐系统的P3真空泵，P3真空泵连接压滤机，压滤机出口物流分为两股，其中一股与脱盐器单喷淋装置相连，另一股与盘管进口端相连，脱盐器底部与离心机相连，离心机及盘管出口端均与P6真空泵相连，P6真空泵出口物流分为两股，一股连接再生塔喷淋器，另一股连接再生塔的第三进口；脱盐气体分布器连接第二风机。

4.根据权利要求1所述的一种螯合铁双塔脱硫装置，其特征在于所述的再生塔的长径比为3~8。

5.根据权利要求1所述的一种螯合铁双塔脱硫装置，其特征在于所述的两层吸收塔除雾器中的上层的除雾器为丝网除雾器，下层的除雾器为折流板除雾器，两层除雾器之间的间距为900 mm~2000 mm；两层再生塔除雾器中的上层的除雾器为丝网除雾器，下层的除雾器为折流板除雾器，两层除雾器之间的间距为900 mm~2000 mm。

6.根据权利要求1所述的一种螯合铁双塔脱硫装置，其特征在于所述的降液管上的溢流口的开口弧长为降液管横截面圆周周长的1/4，溢流口开口高度为降液管高度的1/7~1/3；吸收塔内的液位高度超过降液管的溢流口底部高度，液面泡沫高度不得超过溢流口顶部高度；降液管管内清液层高不超过整个降液管高度的60%。

7.根据权利要求1所述的一种螯合铁双塔脱硫装置，其特征在于所述的吸收塔底部倒锥体的倾角为45°~65°；再生塔底部的倒锥体的倾角为45°~65°。

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