CN219482213U - 一种含硫废气精脱硫装置 - Google Patents

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李倞琛
刘俊
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Abstract

本实用新型公开了一种含硫废气精脱硫装置，包括精脱硫单元，精脱硫单元分别与催化剂单元、碱液单元以及碱渣单元连接，精脱硫单元包括分离罐，分离罐的内部的上半部设有环状聚结分离器，分离罐的上方通过对接法兰固定连接雾化液膜床壳体，雾化液膜床壳体内部设有雾化液膜床，对接法兰的中部设有液膜内芯，液膜内芯贯穿环状聚结分离器的环孔，液膜内芯的内部设有若干液膜内芯纤维束。本实用新型通过采用雾化液膜床结合一种复配有羰基硫水解催化剂的碱液，使用一步法脱除石油化工企业原料油或半成品油港口罐区装卸时排放废气中的硫化氢、羰基硫和硫醇，简化废气脱硫工艺。

Description

一种含硫废气精脱硫装置
技术领域
本实用新型涉及石油化工领域，具体来说，涉及一种含硫废气精脱硫装置。
背景技术
石油化工及煤化工等企业在生产过程中，在港口油船或罐区经常有原料油和半成品油装卸，由于原料油和半成品油未经过脱硫处理，在装卸过程中不可避免地会排放含硫含烃废气。
根据采样分析，这类排放废气夹带的硫化物主要为硫化氢、羰基硫和硫醇。这些硫化物不仅有毒，还带有恶臭气味，不允许直接排放。
针对硫化氢含量高（超过1000mg/Nm3）、废气流量大（超过10000Nm3/h）的工况，可采用MDEA胺液抽提法脱除。该技术不能脱除废气中的羰基硫和硫醇，同时胺液抽提法装置投资大，需要配套有胺液再生及酸性气处理设施，而港口或罐区大都不具备这类条件。
针对硫化氢含量不高、废气流量较小的工况，有些企业采用焚烧法处理这类废气，该方法装置投资也较大，而且要求焚烧后排放烟气中SO2含量不超过当地环保控制指标（一般为50或100 mg/Nm3），仅适用于废气硫含量不超过20或40 mg/Nm3的工况。也有企业将这类废气送至低温柴油吸收+催化氧化燃烧设施处理后排放，该方法投资更大，而且柴油要用冷媒介冷却，废气治理成本较高。还有企业采用吸附法处理这类含硫废气。该方法设备简单，但吸附剂吸附容量较小，吸附饱和后有固废产生，形成二次污染物排放。同时，固剂更换劳动强度大，特别是废剂拆卸时有恶臭气味，影响周边环境。
本发明人的中国专利CN202021312110.9公开了一种废气液膜床脱硫化氢的方法及装置，该发明采用高效传质设备液膜床及MDEA胺液抽提脱除废气中的硫化氢，胺液流量较常规筛板塔或填料塔工艺降低50%以上，胺液再生能耗和废气脱硫成本相应地可以降低50%以上，但现有技术的废气脱硫装置仍存在工艺复杂的问题。
实用新型内容
针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种含硫废气精脱硫装置，通过采用雾化液膜床结合一种复配有羰基硫水解催化剂的碱液，从而使用一步法脱除石油化工企业原料油或半成品油港口罐区装卸时排放废气中的硫化氢、羰基硫和硫醇，解决现有技术中废气脱硫装置的工艺复杂的问题，实现简化废气脱硫工艺的有益效果。
为实现上述技术目的，本实用新型提供一种含硫废气精脱硫装置，包括精脱硫单元，所述精脱硫单元分别与催化剂单元、碱液单元以及碱渣单元连接；
所述精脱硫单元包括分离罐，所述分离罐的内部的上半部设有环状聚结分离器，所述分离罐的上端通过对接法兰固定连接雾化液膜床壳体，所述雾化液膜床壳体内设有水相雾化分布器，所述水相雾化分布器上均匀设有若干喷嘴向下的雾化喷嘴，所述对接法兰的中部设有液膜内芯孔板，所述液膜内芯孔板的下部与液膜床内套筒的上端固定连接，所述液膜床内套筒贯穿所述环状聚结分离器的环孔，所述液膜床内套筒的内部设有若干均匀垂挂的液膜内芯纤维束，所述液膜内芯纤维束的上端与液膜内芯孔板的下部连接，所述液膜内芯纤维束的下端延伸出所述液膜床内套筒的下端口。
进一步地，所述雾化液膜床壳体的顶部设有进气口，所述进气口与含硫废气进料线连接。
进一步地，所述雾化液膜床壳体的侧部设有进碱液口，所述水相雾化分布器通过所述进碱液口与所述第一碱液进料线的一端连接，所述第一碱液进料线的另一端与所述碱液循环泵的出液口连接，所述碱液循环泵的出液口连接第二碱液进料线的一端，所述第二碱液进料线的另一端与所述分离罐的底部碱液出口连接，所述分离罐的顶端侧部的出气口连接净化废气出料线。
进一步地，所述第一碱液进料线侧接所述碱渣单元，所述碱渣单元包括碱渣罐，所述碱渣罐通过碱渣线与所述第一碱液进料线连接。
进一步地，所述第二碱液进料线分别侧接所述碱液循环单元和所述催化剂单元，所述碱液循环单元包括新鲜碱液罐,所述新鲜碱液罐通过新鲜碱液线与所述第二碱液进料线连接，所述催化剂单元包括羰基硫水解催化剂罐，所述羰基硫水解催化剂罐通过羰基硫水解催化剂补充线与所述第二碱液进料线连接。
进一步地，所述液膜内芯孔板与所述对接法兰之间密封连接。
进一步地，所述液膜内芯孔板上设有若干均匀分布的纤维束吊孔，所述液膜内芯孔板的上方设有纤维束吊钩横销，所述纤维束吊钩横销上设有若干纤维束吊钩，所述纤维束吊钩钩部向下穿过所述纤维束吊孔，每个所述纤维束吊钩连接所述液膜内芯纤维束的上端。
进一步地，所述环状聚结分离器包括环状聚结分离器分布孔板，所述环状聚结分离器分布孔板的上部固定连接环状聚结分离器混编丝网。
进一步地，所述液膜内芯纤维束包括若干亲水改性纤维丝，所述亲水改性纤维丝的基材为不锈钢，所述亲水改性纤维丝的直径为0.05-0.2 mm，所述亲水改性纤维丝的表面亲水角小于等于5°，所述亲水改性纤维丝呈连续波纹状或螺旋状。
进一步地，所述环状聚结分离器分布孔板的材质为不锈钢，所述环状聚结分离器混编丝网由不锈钢丝和高分子纤维编织而成，所述不锈钢丝为均匀直线型，所述不锈钢丝的直径为0.05-0.2 mm，所述不锈钢丝的表面亲水角小于等于5°，所述高分子纤维为改性聚四氟乙烯或聚苯硫醚纤维材料，所述高分子纤维的直径为0.1-0.3 mm。
本实用新型专利通过采用一种高效传质设备雾化液膜床，结合复配有羰基硫水解催化剂的碱液对含废气进行抽提，碱液通过液膜床顶部的分布器和特殊喷嘴实现雾化，碱液在雾化液膜床内的大量极细亲水纤维丝表面形成数微米厚的碱液薄膜，废气在纤维丝液膜之间通过，气液两相接触面积较常规筛板塔或填料塔成数量级增加，气液两相充分接触，碱液中的水解催化剂将羰基硫水解为硫化氢，碱液再与硫化氢和硫醇反应生成盐并溶于碱液中，废气总硫可脱除至5mg/Nm3以下，碱洗后废气经过分离罐沉降分离碱液后，再经过分离罐内上部的环形聚结分离器，聚结分离器由分布孔板和混编丝网两层构成，废气通过分布孔板分配得以均匀流经混乱编丝网层，编丝网层由不锈钢丝和高分子纤维编织而成，两种材质具有不同的表面自由能，在碱液雾沫被捕获过程中，雾沫聚结速率在两种不同材料铰接点处大幅提高，从而保证粒径5 μm及以上碱液雾沫的脱除率达到99%以上。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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是根据本实用新型实施例所述的含硫废气精脱硫装置的结构示意图；
图2是根据本实用新型实施例所述的含硫废气精脱硫装置中的水相雾化分布器的结构仰视图；
图3是根据本实用新型实施例所述的含硫废气精脱硫装置中的液膜内芯孔板、液膜床内套筒以及液膜内芯纤维束的连接结构示意图；
图4是根据本实用新型实施例所述的含硫废气精脱硫装置中的液膜内芯孔板的结构俯视图；
图5是根据本实用新型实施例所述的含硫废气精脱硫装置中的环状聚结分离器分布孔板的结构示意图；
图6是根据本实用新型实施例所述的含硫废气精脱硫装置中的环状聚结分离器混编丝网及铰接点的结构示意图；
图中：1-雾化液膜床壳体；2-液膜床内套筒；3-液膜内芯纤维束；4-水相雾化分布器；5-雾化喷嘴；6-对接法兰；7-液膜内芯孔板；71-纤维束吊孔；72-纤维束吊钩横销；73-纤维束吊钩；8-分离罐；9-聚结分离器混编丝网；91-不锈钢丝；92-高分子纤维；10-聚结分离器分布孔板；11-碱液循环泵；12-羰基硫水解催化剂罐；13-新鲜碱液罐；14-碱渣罐；21-含硫废气进料线；22-净化废气出料线；23-第二碱液进料线；24-羰基硫水解催化剂补充线；25-新鲜碱液线；27-第一碱液进料线。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型实施例提供的含硫废气精脱硫装置，包括：
精脱硫单元，所述精脱硫单元分别与催化剂单元、碱液单元以及碱渣单元连接；
所述精脱硫单元包括分离罐8，所述分离罐8的内部的上半部设有环状聚结分离器，所述分离罐8的上方通过对接法兰6固定连接雾化液膜床壳体1，所述雾化液膜床壳体1内设有水相雾化分布器4，所述水相雾化分布器4位于所述对接法兰6的上方，所述水相雾化分布器4上均匀设有若干喷嘴向下的雾化喷嘴5，所述对接法兰6的中部设有液膜内芯孔板7，所述液膜内芯孔板7的下面与液膜床内套筒2的上端固定连接，所述液膜床内套筒2贯穿所述环状聚结分离器的环孔，所述液膜床内套筒2的内部设有若干均匀垂挂的液膜内芯纤维束3，所述液膜内芯纤维束3的上端与液膜内芯孔板7的下面连接，所述液膜内芯纤维束3的下端延伸出所述液膜床内套筒2的下端口。
具体而言，所述雾化液膜床壳体1的顶部设有进气口，所述进气口与含硫废气进料线21连接。
具体而言，所述雾化液膜床壳体1的侧部设有进碱液口，所述进碱液口位于所述水相雾化分布器4附近，所述水相雾化分布器4通过所述进碱液口与所述第一碱液进料线27的一端连接，所述第一碱液进料线27的另一端与所述碱液循环泵11的出液口连接，所述碱液循环泵11的出液口连接第二碱液进料线23的一端，所述第二碱液进料线23的另一端与所述分离罐8的底部碱液出口连接，所述分离罐8的顶侧部的出气口连接净化废气出料线22。
具体而言，所述第一碱液进料线27侧接所述碱渣单元，所述碱渣单元包括碱渣罐14，所述碱渣罐14通过碱渣线26与所述第一碱液进料线27连接。
具体而言，所述第二碱液进料线23分别侧接所述碱液循环单元和所述催化剂单元，所述碱液循环单元包括新鲜碱液罐13,所述新鲜碱液罐13通过新鲜碱液线25与所述第二碱液进料线23连接，所述催化剂单元包括羰基硫水解催化剂罐12，所述羰基硫水解催化剂罐12通过羰基硫水解催化剂补充线24与所述第二碱液进料线23连接。
具体而言，所述液膜内芯孔板7与所述对接法兰6之间密封连接。
具体而言，所述液膜内芯孔板7上设有若干均匀分布的纤维束吊孔71，所述液膜内芯孔板7的上方设有纤维束吊钩横销72，所述纤维束吊钩横销72上设有若干纤维束吊钩73，所述纤维束吊钩73穿过所述纤维束吊孔71且钩部向下，每个所述纤维束吊钩73连接所述液膜内芯纤维束3的上端。
具体而言，所述环状聚结分离器包括环状聚结分离器分布孔板10，所述环状聚结分离器分布孔板10的上面固定连接环状聚结分离器混编丝网9。
具体而言，所述液膜内芯纤维束3包括若干亲水改性纤维丝，所述亲水改性纤维丝基材为不锈钢，所述亲水改性纤维丝的直径为0.05-0.2 mm，所述亲水改性纤维丝的表面经过专有亲水改性技术处理，所述亲水改性纤维丝的表面亲水角小于等于5°，所述亲水改性纤维丝呈连续波纹状或螺旋状。
具体而言，所述环状聚结分离器分布孔板10的材质为不锈钢，所述环状聚结分离器混编丝网9由不锈钢丝91和高分子纤维92编织，所述不锈钢丝91为均匀直线型，所述不锈钢丝91的直径为0.05-0.2 mm，所述不锈钢丝91的表面经过专有亲水改性技术处理，所述不锈钢丝91的表面亲水角小于等于5°，所述高分子纤维92为改性聚四氟乙烯或聚苯硫醚纤维材料，所述高分子纤维92的直径为0.1-0.3 mm。
为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，根据本实用新型所述的含硫废气精脱硫装置包括雾化液膜床壳体1、液膜床内套筒2、液膜内芯纤维束3、水相雾化分布器4、雾化喷嘴5、对接法兰6、液膜内芯孔板7、分离罐8、聚结分离器混编丝网9、聚结分离器分布孔板10、碱液循环泵11、羰基硫水解催化剂罐12、新鲜碱液罐13、碱渣罐14，所述的雾化液膜床壳体1通过对接法兰6安装在分离罐8上，所述的水相雾化分布器4安装在液膜床壳体1上部封头内，所述的雾化喷嘴5均匀分布安装在水相雾化分布器4上，所述的雾化喷嘴4安装方向为竖直朝下，所述的液膜床内套筒2焊接在液膜内芯孔板7上，所述的液膜内芯孔板7固定在对接法兰6之间并通过垫片和紧固件密封，所述的液膜内芯纤维束3通过挂钩和横销均匀分布并固定在液膜内芯孔板7上，所述的聚结分离器混编丝网9和聚结分离器分布孔板10组成为聚结分离器，所述的聚结分离器安装在分离罐8内偏上部，所述的聚结分离器混编丝网9紧贴安装在聚结分离器分布孔板10上。
所述的雾化液膜床壳体1顶部连接含硫废气进料线21，所述的雾化液膜床壳体1上侧部连接第一碱液进料线27，所述第一碱液进料线27连接水相雾化分布器4，所述第二碱液进料线23连接分离罐8的底部碱液出口和碱液循环泵11，所述第二碱液进料线23在碱液循环泵11入口前还连接有羰基硫水解催化剂补充线24和新鲜碱液线25，所述第一碱液进料线27在碱液循环泵11出口后还连接有碱渣线26，所述的羰基硫水解催化剂补充线24还连接羰基硫水解催化剂罐12底部出口，所述的新鲜碱液线25还连接新鲜碱液罐13底部出口，所述的碱渣线26还连接碱渣罐14底部出口，所述的分离罐8顶侧部连接净化废气出料线22。
在具体使用时，根据本实用新型所述的含硫废气精脱硫装置的工作原理如下：
步骤S1，一定比例的新鲜碱液和羰基硫水解催化剂通过碱液循环泵注入雾化液膜床和分离罐，并通过碱液循环泵循环混合均匀。
步骤S2，循环碱液经过碱液循环泵增压，通过液膜床顶部的水相雾化分布器和喷嘴雾化并均匀喷洒在液膜内芯纤维丝上，碱液在亲水改性纤维丝表面延展形成厚度为微米级的碱液薄膜。含硫废气从顶部进入雾化液膜床，废气均匀通过大量极细纤维丝之间，气液两相接触面积成数量级增加，气液两相充分接触，碱液中的水解催化剂将羰基硫水解为硫化氢，碱液再与硫化氢和硫醇反应生成盐并溶于碱液中。失去脱硫效果的碱液需要定期更换。
步骤S3，经过雾化液膜床碱洗后废气自流至分离罐，废气与碱液在分离罐内沉降分离，碱液沉降至分离罐底部，废气往上流经聚结分离器分布孔板后均匀分布于聚结器混编丝网，废气夹带的微量碱液雾沫接触亲水改性纤维丝时，聚结形成较大液滴，在重力作用下滴落，从而实现碱洗后废气除沫。
根据上述具体使用方法，本实用新型提供下列实施例。
实施例1：
某石化企业罐区半成品汽油罐排放含硫废气，硫化氢含量50-100mg/m3，羰基硫含量5-10mg/m3，硫醇含量50-70mg/m3，采用本实用新型专利技术进行中试脱硫实验，脱硫后废气总硫含量小于3mg/m3。
实施例2：
某炼化企业港口罐区半成品石脑油罐排放含硫废气，最大废气流量2000Nm3/h，硫化氢含量100-150mg/m3，羰基硫含量10-15mg/m3，硫醇含量30-50mg/m3，采用本实用新型专利技术建成一套含硫废气精脱硫装置，净化废气总硫含量2-4mg/m3。
实施例3：
某煤化工企业对外销售焦油罐区排放含硫废气，最大废气流量500Nm3/h，硫化氢含量300-500mg/m3，羰基硫含量10-20mg/m3，硫醇含量100-200mg/m3，采用本实用新型专利技术建成一套含硫废气精脱硫装置，净化废气总硫含量不超过5mg/m3。
综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过采用一种高效传质设备雾化液膜床，结合复配有羰基硫水解催化剂的碱液对含废气进行抽提，碱液通过液膜床顶部的分布器和特殊喷嘴实现雾化，碱液在雾化液膜床内的大量极细亲水纤维丝表面形成数微米厚的碱液薄膜，废气在纤维丝液膜之间通过，气液两相接触面积较常规筛板塔或填料塔成数量级增加，气液两相充分接触，碱液中的水解催化剂将羰基硫水解为硫化氢，碱液再与硫化氢和硫醇反应生成盐并溶于碱液中，废气总硫可脱除至5mg/Nm3以下，碱洗后废气经过分离罐沉降分离碱液后，再经过分离罐内上部的环形聚结分离器，聚结分离器由分布孔板和混编丝网两层构成，废气通过分布孔板分配得以均匀流经混乱编丝网层，编丝网层由不锈钢丝和高分子纤维编织而成，两种材质具有不同的表面自由能，在碱液雾沫被捕获过程中，雾沫聚结速率在两种不同材料铰接点处大幅提高，从而保证粒径5 μm及以上碱液雾沫的脱除率达到99%以上。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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 (10)

1.一种含硫废气精脱硫装置，其特征在于，包括精脱硫单元，所述精脱硫单元分别与催化剂单元、碱液单元以及碱渣单元连接；
所述精脱硫单元包括分离罐（8），所述分离罐（8）的内部的上半部设有环状聚结分离器，所述分离罐（8）的上端通过对接法兰（6）固定连接雾化液膜床壳体（1），所述雾化液膜床壳体（1）内设有水相雾化分布器（4），所述水相雾化分布器（4）上均匀设有若干喷嘴向下的雾化喷嘴（5），所述对接法兰（6）的中部设有液膜内芯孔板（7），所述液膜内芯孔板（7）的下部与液膜床内套筒（2）的上端固定连接，所述液膜床内套筒（2）贯穿所述环状聚结分离器的环孔，所述液膜床内套筒（2）的内部设有若干均匀垂挂的液膜内芯纤维束（3），所述液膜内芯纤维束（3）的上端与液膜内芯孔板（7）的下部连接，所述液膜内芯纤维束（3）的下端延伸出所述液膜床内套筒（2）的下端口。
2.根据权利要求1所述的含硫废气精脱硫装置，其特征在于，所述雾化液膜床壳体（1）的顶部设有进气口，所述进气口与含硫废气进料线（21）连接。
3.根据权利要求1所述的含硫废气精脱硫装置，其特征在于，所述雾化液膜床壳体（1）的侧部设有进碱液口，所述水相雾化分布器（4）通过所述进碱液口与第一碱液进料线（27）的一端连接，所述第一碱液进料线（27）的另一端与碱液循环泵（11）的出液口连接，所述碱液循环泵（11）的出液口连接第二碱液进料线（23）的一端，所述第二碱液进料线（23）的另一端与所述分离罐（8）的底部碱液出口连接，所述分离罐（8）的顶端侧部的出气口连接净化废气出料线（22）。
4.根据权利要求3所述的含硫废气精脱硫装置，其特征在于，所述第一碱液进料线（27）侧接所述碱渣单元，所述碱渣单元包括碱渣罐（14），所述碱渣罐（14）通过碱渣线（26）与所述第一碱液进料线（27）连接。
5.根据权利要求3所述的含硫废气精脱硫装置，其特征在于，所述第二碱液进料线（23）分别侧接碱液循环单元和所述催化剂单元，所述碱液循环单元包括新鲜碱液罐（13）,所述新鲜碱液罐（13）通过新鲜碱液线（25）与所述第二碱液进料线（23）连接，所述催化剂单元包括羰基硫水解催化剂罐（12），所述羰基硫水解催化剂罐（12）通过羰基硫水解催化剂补充线（24）与所述第二碱液进料线（23）连接。
6.根据权利要求1所述的含硫废气精脱硫装置，其特征在于，所述液膜内芯孔板（7）与所述对接法兰（6）之间密封连接。
7.根据权利要求1所述的含硫废气精脱硫装置，其特征在于，所述液膜内芯孔板（7）上设有若干均匀分布的纤维束吊孔（71），所述液膜内芯孔板（7）的上方设有纤维束吊钩横销（72），所述纤维束吊钩横销（72）上设有若干纤维束吊钩（73），所述纤维束吊钩（73）钩部向下穿过所述纤维束吊孔（71），每个所述纤维束吊钩（73）连接所述液膜内芯纤维束（3）的上端。
8.根据权利要求1所述的含硫废气精脱硫装置，其特征在于，所述环状聚结分离器包括环状聚结分离器分布孔板（10），所述环状聚结分离器分布孔板（10）的上部固定连接环状聚结分离器混编丝网（9）。
9.根据权利要求1所述的含硫废气精脱硫装置，其特征在于，所述液膜内芯纤维束（3）包括若干亲水改性纤维丝，所述亲水改性纤维丝的基材为不锈钢，所述亲水改性纤维丝的直径为0.05-0.2 mm，所述亲水改性纤维丝的表面亲水角小于等于5°，所述亲水改性纤维丝呈连续波纹状或螺旋状。
10.根据权利要求8所述的含硫废气精脱硫装置，其特征在于，所述环状聚结分离器分布孔板（10）的材质为不锈钢，所述环状聚结分离器混编丝网（9）由不锈钢丝（91）和高分子纤维（92）编织而成，所述不锈钢丝（91)为均匀直线型，所述不锈钢丝（91）的直径为0.05-0.2 mm，所述不锈钢丝（91）的表面亲水角小于等于5°，所述高分子纤维（92）为改性聚四氟乙烯或聚苯硫醚纤维材料，所述高分子纤维（92）的直径为0.1-0.3 mm。
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