CN218145883U - 一种回收煤化工含硫尾气制氢和二硫化碳的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种回收煤化工含硫尾气制氢和二硫化碳的系统，包括：反应精馏塔、第一低压精馏塔、第二低压精馏塔、歧化反应器、闪蒸罐和低温甲醇洗装置；反应精馏塔的塔底与第一低压精馏塔的中部连通，第一低压精馏塔的塔顶与歧化反应器连通，歧化反应器与第二低压精馏塔的中部连通，第一低压精馏塔的塔底与低温甲醇洗装置连通，第二低压精馏塔的塔顶与低温甲醇洗装置连通，第二低压精馏塔的塔底与闪蒸罐连通。本实用新型在脱硫制氢和二硫化碳过程中无副反应发生，环境污染小且产物具有高附加值。
Description
技术领域
本实用新型属于煤化工含硫尾气处理领域，具体涉及一种回收煤化工含硫尾气制氢和二硫化碳的系统。
背景技术
在煤化工生产过程中含硫尾气对于环境的危害不容忽视，其中含硫组分气体H2S和SO2是CO2气体造成温室效应的144倍，并且在国内提倡的“双碳”环保政策要求日趋提高的背景下，寻找一条高效清洁的脱硫尾气途径十分重要。目前，处理煤化工生产过程产生的H2S尾气的方法是克劳斯法，使H2S不完全燃烧生成SO2，之后SO2与H2S再次反应生成硫磺，如果空气和H2S的进料比最优可以使所有H2S变为硫磺和水，此工艺耗能大，设备材质要求高，作为产品的硫磺在市场已经饱和，而二硫化碳作为一种重要的化工原料在制造黏胶纤维、矿石浮选、农药、橡胶、航煤油等生产过程中有着广泛的应用，其附加价值远高于硫磺。
现有技术中，专利CN101289186以CO和H2S作为原料在低温转化催化剂的作用下生成氢气和羰基硫，通过分离收集生成的氢气进行再利用，然后将生成的羰基硫在低温歧化催化剂作用下分解为CO2和CS2，该反应过程中会有较多的副反应发生，且COS和CO2的分离效率相对不高，最终导致该工艺路线的产品收率较低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种回收煤化工含硫尾气制氢和二硫化碳的系统，通过与低温甲醇洗装置耦合，反应过程中无副反应发生，环境污染小且产物具有高附加值。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种回收煤化工含硫尾气制氢和二硫化碳的系统，包括：反应精馏塔、第一低压精馏塔、第二低压精馏塔、歧化反应器、闪蒸罐和低温甲醇洗装置；
所述反应精馏塔的塔底与所述第一低压精馏塔的中部连通，所述第一低压精馏塔的塔顶与所述歧化反应器连通，所述歧化反应器与所述第二低压精馏塔的中部连通，所述第一低压精馏塔的塔底与所述低温甲醇洗装置连通，所述第二低压精馏塔的塔顶与所述低温甲醇洗装置连通，所述第二低压精馏塔的塔底与所述闪蒸罐连通。
进一步地，所述反应精馏塔的反应段的上下两端开设有进料口，所述反应精馏塔的塔顶设置有气体排出口。
进一步地，所述第一低压精馏塔的塔底与所述低温甲醇洗装置之间连接有第一再沸器。
进一步地，所述第一低压精馏塔的塔顶与所述歧化反应器之间设置有第一冷凝器。
进一步地，所述歧化反应器与所述第二低压精馏塔之间设置有第一冷却器。
进一步地，所述第二低压精馏塔的塔底与所述闪蒸罐之间依次连接有第二再沸器和第二冷却器。
进一步地，所述第二低压精馏塔的塔顶与所述低温甲醇洗装置之间连接有第二冷凝器。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
本实用新型提供的回收煤化工含硫尾气制氢和二硫化碳的系统能够高效、清洁、安全地处理含硫尾气，并且整个反应过程中无副反应废物排放；在脱硫过程中能够产生可观的氢气，可以作为清洁能源使用，且本实用新型能够提高最终产品二硫化碳的附加值，是一种原子经济和节能环保型的生产系统。
下面通过附图和实施例，对本实用新型做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构原理图。
附图标记说明:
10—反应精馏塔； 20—第一低压精馏塔； 21—第一冷凝器；
22—第一再沸器； 23—歧化反应器； 24—第一冷却器；
30—第二低压精馏塔； 31—第二冷凝器； 32—第二再沸器；
33—第二冷却器； 34—闪蒸罐； 40—低温甲醇洗装置。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本实用新型的实施例。虽然附图中显示了本实用新型的某些实施例，然而应当理解的是，本实用新型可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本实用新型。应当理解的是，本实用新型的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本实用新型的保护范围。
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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1所示，本实用新型提供一种回收煤化工含硫尾气制氢和二硫化碳的系统，包括：反应精馏塔10、第一低压精馏塔20、第二低压精馏塔30、歧化反应器23、闪蒸罐34和低温甲醇洗装置40，所述低温甲醇洗装置40是由硫化氢吸收塔、二氧化碳吸收塔、二氧化碳闪蒸塔、硫化氢浓缩塔、热再生塔、甲醇水塔等低温塔和贫甲醇泵、富甲醇泵、贫煤气压缩机组成的成套设备，低温甲醇洗装置40是本领域公知的设备，低温甲醇洗工艺是煤气化领域合成气净化方面最有效的途径。
具体地，所述反应精馏塔10的反应段的上下两端开设有进料口，含硫甲醇(含H2S)自反应段的上端进料口进入所述反应精馏塔10，一氧化碳自反应段的下端进料口进入所述反应精馏塔10，所述含硫甲醇来自于煤化工中普遍使用的低温甲醇洗装置40的溶液中含硫量为20～40％的甲醇吸收液，其温度为-50℃左右有利于反应在低温条件下发生，所述一氧化碳是利用煤化工中以焦炭或煤为原料进行煤气化制备，所述反应精馏塔10内的填料由以VIII族金属元素Fe、Co、Ni和碱土金属元素Mn、Mg、Ca等元素以任意比例混合制备的金属氧化物催化剂，其载体为ZSM或SAPO等，该催化剂可以使含硫甲醇和一氧化碳的反应在低温条件下，使羰基硫的合成具有高活性以及高选择性，含硫甲醇与一氧化碳(CO/H2S的摩尔比为1.5～3)以逆流的方式在金属催化剂的作用下在所述反应精馏塔10中实现反应和分离，反应过程为
因为所述反应精馏塔中的反应原料由低温甲醇洗装置40提供，所以所述反应精馏塔10的操作压力由低温甲醇洗装置40决定，优选操作压力在3～5MPa，反应温度在0～100℃的条件下进行，所述低温甲醇洗装置40压力在5MPa左右，直接引入该压力有利于后续工段的减压分离，使歧化反应器进料中COS的含量更高，CS2与水的分离效果更好。
所述反应精馏塔10的塔顶设置有气体排出口，反应分离出的CO、H2、CO2自塔顶气体排出口排出，所述反应精馏塔10的塔底与所述第一低压精馏塔20的中部连通，所述反应精馏塔10的塔底流出的含COS的甲醇溶液经过减压后进入所述第一低压精馏塔20，标况下COS和甲醇的沸点为-50℃和64℃，因此优选减压后的操作压力为2～3MPa，在此压力下COS和甲醇溶液的分离效果良好。
所述第一低压精馏塔20的塔顶与所述歧化反应器23连通，所述歧化反应器23与所述第二低压精馏塔30的中部连通，所述第一低压精馏塔20的塔底与所述低温甲醇洗装置40连通，含COS的甲醇溶液在所述第一低压精馏塔20中进行气液相分离后，甲醇溶液自第一低压精馏塔20底部流入所述低温甲醇洗装置40以重复使用，其余气体自塔顶加压后进入所述歧化反应器23，所述歧化反应器23以电加热的方式，在400℃～600℃的温度条件下促使COS分解为CS2和CO2，所述歧化反应器23内设置有酸性金属氧化物催化剂，能够提高CS2的实际转化率，所述歧化反应器23将反应后生成的产物送入所述第二精馏塔30。
所述第二低压精馏塔30的塔顶与所述低温甲醇洗装置40连通，所述第二低压精馏塔30的塔底与所述闪蒸罐34连通，所述第二低压精馏塔30将所述歧化反应器23送入的产物中未反应的COS、H2S和CO2等气体通过塔顶送入所述低温甲醇洗装置40进行净化脱除，所述第二低压精馏塔30的塔釜液体主要为所述歧化反应器23送入的CS2和H2O，所述塔釜液体流入所述闪蒸罐34，所述闪蒸罐34闪蒸分离得到CS2和水蒸气。
如图1所示，所述第一低压精馏塔20的塔底与所述低温甲醇洗装置40之间连接有第一再沸器22，所述第一再沸器22用于使塔底的液体物料再次汽化，为所述第一低压精馏塔20中的气液相分离提供热能并提供上升蒸汽。
如图1所示，所述第一低压精馏塔20的塔顶与所述歧化反应器23之间设置有第一冷凝器21，所述第一冷凝器21用于将所述第一低压精馏塔20塔顶排出的气体冷凝成液态流入所述歧化反应器23并保证有适当的液相回流入所述第一低压精馏塔20塔内。
如图1所示，所述歧化反应器23与所述第二低压精馏塔30之间设置有第一冷却器24，所述第一冷却器24用于冷却所述歧化反应器23输出的产物。
如图1所示，所述第二低压精馏塔30的塔底与所述闪蒸罐34之间依次连接有第二再沸器32和第二冷却器33，所述第二再沸器32用于使塔底的液体物料再次汽化，为所述第二低压精馏塔30中的精馏反应提供热能并提供上升蒸汽，所述第二冷却器33用于冷却所述第二低压精馏塔30中流出的二硫化碳和水溶液。
如图1所示，所述第二低压精馏塔30的塔顶与所述低温甲醇洗装置40之间连接有第二冷凝器31，所述第二冷凝器31用于将所述第二低压精馏塔30塔顶排出的气体冷凝成液态流入所述低温甲醇洗装置40并保证有适当的液相回流入第二低压精馏塔30内。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种回收煤化工含硫尾气制氢和二硫化碳的系统，其特征在于，包括：反应精馏塔(10)、第一低压精馏塔(20)、第二低压精馏塔(30)、歧化反应器(23)、闪蒸罐(34)和低温甲醇洗装置(40)；
所述反应精馏塔(10)的塔底与所述第一低压精馏塔(20)的中部连通，所述第一低压精馏塔(20)的塔顶与所述歧化反应器(23)连通，所述歧化反应器(23)与所述第二低压精馏塔(30)的中部连通，所述第一低压精馏塔(20)的塔底与所述低温甲醇洗装置(40)连通，所述第二低压精馏塔(30)的塔顶与所述低温甲醇洗装置(40)连通，所述第二低压精馏塔(30)的塔底与所述闪蒸罐(34)连通。
2.按照权利要求1所述的回收煤化工含硫尾气制氢和二硫化碳的系统，其特征在于，所述反应精馏塔(10)的反应段的上下两端开设有进料口，所述反应精馏塔(10)的塔顶设置有气体排出口。
3.按照权利要求1所述的回收煤化工含硫尾气制氢和二硫化碳的系统，其特征在于，所述第一低压精馏塔(20)的塔底与所述低温甲醇洗装置(40)之间连接有第一再沸器(22)。
4.按照权利要求1所述的回收煤化工含硫尾气制氢和二硫化碳的系统，其特征在于，所述第一低压精馏塔(20)的塔顶与所述歧化反应器(23)之间设置有第一冷凝器(21)。
5.按照权利要求1所述的回收煤化工含硫尾气制氢和二硫化碳的系统，其特征在于，所述歧化反应器(23)与所述第二低压精馏塔(30)之间设置有第一冷却器(24)。
6.按照权利要求1所述的回收煤化工含硫尾气制氢和二硫化碳的系统，其特征在于，所述第二低压精馏塔(30)的塔底与所述闪蒸罐(34)之间依次连接有第二再沸器(32)和第二冷却器(33)。
7.按照权利要求1所述的回收煤化工含硫尾气制氢和二硫化碳的系统，其特征在于，所述第二低压精馏塔(30)的塔顶与所述低温甲醇洗装置(40)之间连接有第二冷凝器(31)。
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