CN217725523U - 一种利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于一种利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统；包括低浓度硫化氢尾气管道，所述低浓度硫化氢尾气管道通过预处理提浓单元与管道混合器的第一进口相连，甲醇管道与管道混合器的第二进口相连，管道混合器的出口与催化反应器相连，催化反应器的出口依次通过冷凝单元和精馏单元与氧化反应器相连，氧化反应器的出口通过中和精制单元与二甲基亚砜储罐相连；具有结构简单、设计合理、能够对低浓度硫化氢尾气进行回收利用、产品附加值高、适用于企业推广应用、避免对相关设备进行腐蚀、有效提高相关设备使用寿命的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于低浓度硫化氢尾气处理技术领域，特别涉及一种利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统。
背景技术
在煤化工生产过程中不可避免的会产生大量含H2S的尾气，而且该类型的尾气中H2S的含量一般为25～35％，基于H2S含量可知该类型的尾气为低浓度硫化氢的尾气，目前针对于该类型的尾气回收处理一般采用克劳斯法回收硫磺或者采用湿法制酸的工艺回收硫酸的形式，上述两种回收处理方法均存在着下列缺陷：1、投资大但产品的附加值低(附加值低主要取决于硫磺和硫酸的价格较低)；即投资成本与产品的附加值不成比例，造成大多数企业基于环保方面的考虑而进行上述设备投资，且积极性不高；2、由于含H2S的尾气以及产品硫磺或硫酸的性质，造成在生产工艺中易对设备易造成腐蚀，影响了相关设备的使用寿命。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，而提供一种能够对低浓度硫化氢尾气进行回收利用、产品附加值高、适用于企业推广应用、避免对相关设备进行腐蚀、有效提高相关设备使用寿命的利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统，该系统包括低浓度硫化氢尾气管道，所述低浓度硫化氢尾气管道通过预处理提浓单元与管道混合器的第一进口相连，甲醇管道与管道混合器的第二进口相连，管道混合器的出口与催化反应器相连，催化反应器的出口依次通过冷凝单元和精馏单元与氧化反应器相连，氧化反应器的出口通过中和精制单元与二甲基亚砜储罐相连。
优选的，所述预处理提浓单元包括用于脱除水分的分子筛以及硫化氢提浓装置，分子筛的进口与低浓度硫化氢尾气管道相连，分子筛的出口通过硫化氢提浓装置与管道混合器的第一进口相连。
优选的，所述甲醇管道通过甲醇蒸发器与管道混合器的第二进口相连。
优选的，所述冷凝单元包括与催化反应器出口相连的一级冷却器，一级冷却器通过二级冷凝器与气液分离器相连。
优选的，所述气液分离器的气相出口与管道混合器的第一进口相连，气液分离器的液相出口与精馏单元中的第一精馏塔相连，第一精馏塔的物料出口与第二精馏塔的进口相连，第二精馏塔的物料出口与氧化反应器相连。
优选的，所述氧化反应器的出口与中和精制单元中的中和塔相连，中和精制单元包括中和塔，以及依次与中和塔相连的蒸发器和精制塔，精制塔的出口与二甲基亚砜储罐相连。
优选的，所述氧化反应器的气体进口分别与二氧化氮储罐和氧气储罐相连。
优选的，所述第二精馏塔的液相出口与废水蒸发器相连，废水蒸发器的气相出口与锅炉用燃烧气体进口相连；废水蒸发器的液相出口与污水处理装置相连。
优选的，所述第一精馏塔的甲醇出口与甲醇管道相连通。
优选的，所述中和塔的顶部与碱液储罐相连。
按照上述方案制成的一种利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统，通过设置预处理提浓单元能够针对该类型尾气的特点进行脱出水分一级提浓，将硫化氢的浓度由25～35％提升至不小于85％，为后续制备二甲基亚砜创造条件；进一步的通过管道混合器实现提浓后的尾气与甲醇混合以便于在催化反应器5进行催化反应，更进一步地，本实用新型通过冷凝单元对未反应的硫化氢尾气进行回收利用，通过精馏单元对反应物中的甲硫醇进行脱除并作为锅炉燃烧气体使用；具有结构简单、设计合理、能够对低浓度硫化氢尾气进行回收利用、产品附加值高、适用于企业推广应用、避免对相关设备进行腐蚀、有效提高相关设备使用寿命的优点。
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为本实用新型的结构示意图。
上图中：
1、分子筛；2、硫化氢提浓装置；3、甲醇蒸发器；4、管道混合器；5、催化反应器；6、一级冷却器；7、二级冷凝器；8、气液分离器；9、第一精馏塔；10、第二精馏塔；11、氧化反应器；12、中和塔；13、蒸发器；14、精制塔；15、二甲基亚砜储罐；16、低浓度硫化氢尾气管道；17、甲醇管道；18、二氧化氮储罐；19、氧气储罐；20、废水蒸发器；21、燃烧气体进口；22、污水处理装置；23、碱液储罐。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参照图1，本实用新型为一种利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统，该系统包括低浓度硫化氢尾气管道16，所述低浓度硫化氢尾气管道16通过预处理提浓单元与管道混合器4的第一进口相连，甲醇管道17与管道混合器4的第二进口相连，管道混合器4的出口与催化反应器5相连，催化反应器5的出口依次通过冷凝单元和精馏单元与氧化反应器11相连，氧化反应器11的出口通过中和精制单元与二甲基亚砜储罐15相连。本实用新型通过预处理提浓单元对低浓度硫化氢尾气进行预处理和提浓，该预处理主要是用于脱除尾气中的水分，提浓则是将H2S含量为25～35％的尾气提浓至不小于85％，以满足其与甲醇之间的反应；而后续过程中的冷凝单元和精馏单元是对甲硫醚的除杂和提纯，上述除杂和提纯不仅为后续的氧化反应奠定基础，同时也是对尾气的进一步处理和回收再利用。
进一步地，所述预处理提浓单元包括用于脱除水分的分子筛1以及硫化氢提浓装置2，分子筛1的进口与低浓度硫化氢尾气管道16相连，分子筛1的出口通过硫化氢提浓装置2与管道混合器4的第一进口相连。本实用新型中所述的分子筛1用于脱除尾气中的水分，硫化氢提浓装置2用于对H2S提浓，具体的硫化氢提浓装置2可以为变压吸附装置、膜分离装置或者利用溶剂吸收法提浓的装置。
进一步地，所述甲醇管道17通过甲醇蒸发器3与管道混合器4的第二进口相连。本实用新型通过设置甲醇蒸发器3对甲醇进行加热汽化以满足后续的催化反应。
进一步地，所述冷凝单元包括与催化反应器5出口相连的一级冷却器6，一级冷却器6通过二级冷凝器7与气液分离器8相连。上述冷凝单元优选的采用两级梯级冷却物料的形式，以保证气液相充分分离为后续的精馏奠定基础。
进一步地，所述气液分离器8的气相出口与管道混合器4的第一进口相连，气液分离器8的液相出口与精馏单元中的第一精馏塔9相连，第一精馏塔9的物料出口与第二精馏塔10的进口相连，第二精馏塔10的物料出口与氧化反应器11相连。本实用新型通过气液分离器8分离后的气相能够重新进入管道混合器4中重复使用，第一精馏塔9用于脱出水分以及实现对甲醇的回收，第二精馏塔10主要用于脱除含甲硫醇的有机废水，以达到提高甲硫醚纯度的目的。
进一步地，所述氧化反应器11的出口与中和精制单元中的中和塔12相连，中和精制单元包括中和塔12，以及依次与中和塔12相连的蒸发器13和精制塔14，精制塔14的出口与二甲基亚砜储罐15相连。本实用新型通过设置中和塔12对粗品二甲基亚砜进行酸碱中和反应，得到中性的二甲基亚砜；并在此基础上通过蒸发器13和精制塔14对中性二甲基亚砜进行提纯；本实用新型中所述的中和塔12的顶部设有碱液添加口23。
进一步地，所述氧化反应器11的气体进口分别与二氧化氮储罐18和氧气储罐19相连。
进一步地，所述第二精馏塔10的液相出口与废水蒸发器20相连，废水蒸发器20的气相出口与锅炉用燃烧气体进口21相连；废水蒸发器20的液相出口与污水处理装置22相连。本实用新型中所述的含甲硫醇的有机废水通过废水蒸发器20蒸发后的气相送入锅炉用燃烧气体进口21中作为燃烧气体使用，液相通过常规的污水处理装置22进行污水处理即可。
进一步地，所述第一精馏塔9的甲醇出口与甲醇管道17相连通。
进一步地，所述中和塔12的顶部与碱液储罐23相连。
本实用新型的工作原理为：低浓度硫化氢尾气管道16中含H2S尾气自尾气总管进入用于脱除水分的分子筛1脱除夹带的少量水分，然后进入硫化氢提浓装置2内；甲醇经甲醇管道17进入甲醇蒸发器3中加热汽化；上述浓缩后的H2S尾气和加热汽化后的甲醇在管道混合器4中混合均匀后进入催化反应器5内；在在催化剂的作用下，甲醇和H2S尾气在催化反应器5内发生脱水反应，生成甲硫醚和甲硫醇等；上述反应产物经一级冷却器6和二级冷凝器7冷凝后，进入气液分离器8进行分离，分离后的气相循环回至管道混合器4进行回收利用，分离后的粗品经第一精馏塔9脱去水分，同时使分离后的甲醇回流至甲醇管道17内重复使用，经一级分离后的物料进入二级精馏塔10进行精制，脱除含甲硫醇的有机废水得到精制后的甲硫醚，精制后的甲硫醚与二氧化氮、氧气混合后进入氧化反应器11，在氧化反应器11内生成粗品二甲基亚砜；粗品二甲基亚砜在中和塔12内与碱液进行中和反应，得到中性二甲基亚砜，中性二甲基亚砜经过蒸发器13进行蒸发脱盐脱水，然后送至精馏塔14中精馏得到二甲基亚砜产品，所述的二甲基亚砜产品进入二甲基亚砜储罐15内存储。本实用新型具体制备方法包括如下步骤：步骤一：含H2S尾气通过低浓度硫化氢尾气管道16进入分子筛1，脱除夹带的少量水分；步骤二：脱除水分后的尾气进入H2S提浓装置2，进行提浓。所述H2S提浓装置提浓后H2S浓度≥85％；所述提浓装置可以为变压吸附、膜分离或者溶剂吸收法。步骤三：甲醇经甲醇管道17进入甲醇蒸发器3加热汽化，与浓缩后的H2S在管道混合器4中混合均匀，进入催化反应器5；所述甲醇蒸发器3中的蒸发温度为80～100℃；步骤四：在催化剂的作用下，甲醇和H2S在催化反应器5内发生脱水反应，生成甲硫醚和甲硫醇等反应产物。所述催化反应器5内反应温度为300～340℃；步骤五：步骤四中所述反应产物经一级冷却器6冷却和二级冷凝器7冷凝；所述一级冷却器6内的温度为32～42℃，二级冷凝器7内的温度为3～5℃；步骤六：冷凝后混合物进入气液分离器8进行分离；气相循环回至管道混合器4前进行回收利用，分离后的粗品进入一级精馏塔9；步骤七：经第一精馏塔9和第二精馏塔10进行精制；所述第一精馏塔9用于脱去水分一级分离出甲醇，甲醇回流至甲醇管道17内循环使用，第二精馏塔10主要用于脱除含甲硫醇的有机废水；该含甲硫醇的有机废水后续进入废水蒸发器20进行蒸发，气相作为燃烧气体使用进入锅炉用燃烧气体进口21内进行燃烧，液相通过污水处理装置22进行处理。步骤八：精制后的甲硫醚与二氧化氮、氧气混合后进入氧化反应器11进行氧化反应，在氧化反应器11内生成粗品二甲基亚砜；所述氧化反应器11的反应温度为40～90℃。步骤九：粗品二甲基亚砜在中和塔12内与碱液进行中和反应，得到中性二甲基亚砜。步骤十：中性二甲基亚砜经过蒸发器13进行蒸发脱盐脱水。步骤十一：脱盐除水后的粗品送至精馏塔14中精馏得到二甲基亚砜产品，二甲基亚砜产品经过管道进入二甲基亚砜储罐15即可。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统，该系统包括低浓度硫化氢尾气管道(16)，其特征在于：所述低浓度硫化氢尾气管道(16)通过预处理提浓单元与管道混合器(4)的第一进口相连，甲醇管道(17)与管道混合器(4)的第二进口相连，管道混合器(4)的出口与催化反应器(5)相连，催化反应器(5)的出口依次通过冷凝单元和精馏单元与氧化反应器(11)相连，氧化反应器(11)的出口通过中和精制单元与二甲基亚砜储罐(15)相连。
2.根据权利要求1所述的一种利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统，其特征在于：所述预处理提浓单元包括用于脱除水分的分子筛(1)以及硫化氢提浓装置(2)，分子筛(1)的进口与低浓度硫化氢尾气管道(16)相连，分子筛(1)的出口通过硫化氢提浓装置(2)与管道混合器(4)的第一进口相连。
3.根据权利要求1所述的一种利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统，其特征在于：所述甲醇管道(17)通过甲醇蒸发器(3)与管道混合器(4)的第二进口相连。
4.根据权利要求1所述的一种利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统，其特征在于：所述冷凝单元包括与催化反应器(5)出口相连的一级冷却器(6)，一级冷却器(6)通过二级冷凝器(7)与气液分离器(8)相连。
5.根据权利要求4所述的一种利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统，其特征在于：所述气液分离器(8)的气相出口与管道混合器(4)的第一进口相连，气液分离器(8)的液相出口与精馏单元中的第一精馏塔(9)相连，第一精馏塔(9)的物料出口与第二精馏塔(10)的进口相连，第二精馏塔(10)的物料出口与氧化反应器(11)相连。
6.根据权利要求5所述的一种利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统，其特征在于：所述氧化反应器(11)的出口与中和精制单元中的中和塔(12)相连，中和精制单元包括中和塔(12)，以及依次与中和塔(12)相连的蒸发器(13)和精制塔(14)，精制塔(14)的出口与二甲基亚砜储罐(15)相连。
7.根据权利要求5所述的一种利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统，其特征在于：所述氧化反应器(11)的气体进口分别与二氧化氮储罐(18)和氧气储罐(19)相连。
8.根据权利要求5所述的一种利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统，其特征在于：所述第二精馏塔(10)的液相出口与废水蒸发器(20)相连，废水蒸发器(20)的气相出口与锅炉用燃烧气体进口(21)相连；废水蒸发器(20)的液相出口与污水处理装置(22)相连。
9.根据权利要求5所述的一种利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统，其特征在于：所述第一精馏塔(9)的甲醇出口与甲醇管道(17)相连通。
10.根据权利要求6所述的一种利用低浓度硫化氢尾气制备二甲基亚砜的系统，其特征在于：所述中和塔(12)的顶部与碱液储罐(23)相连。
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