CN2870957Y

CN2870957Y - 脱除工业气体中硫化氢的设备

Info

Publication number: CN2870957Y
Application number: CN 200620023555
Authority: CN
Inventors: 刘有智; 祁贵生; 焦纬洲
Original assignee: North University of China
Current assignee: North University of China
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2016-02-17

Abstract

一种脱除工业气体中硫化氢的设备，采用旋转填料床作为气－液传质设备，在旋转填料床的进气口连接含硫气体，进液口通过贫液泵与贫液槽相连，旋转填料床的排气口与除雾器相连。本实用新型的脱除工业气体中硫化氢的设备脱硫效果好，脱硫率可达98％以上；设备占地面积小，超重力旋转填料床设备体积约为传统塔设备1/10；传质效率高，液体循环量小，气相压降小，运行费用低；开停车方便，在几分钟内整个工艺系统便可稳定；在酸性体系中脱除硫化氢气体，选择性高，能够大幅度降低碱耗；旋转填料的类型与材质可任意选取，不受限制。

Description

脱除工业气体中硫化氢的设备

技术领域

本实用新型涉及一种硫化氢脱除设备，适用于多种工业气体中含硫化氢气体的脱除。

背景技术

针对工业气体中的硫化氢成份进行脱硫处理技术很多，应用较为广泛的现有技术中主要有干法脱硫与湿法脱硫两种。其中干法脱硫有锰矿法、氧化锌法等。这些方法的脱硫剂不易再生，脱硫饱和后的脱硫剂必须废弃，因此不但会增加脱硫成本，而且废弃后的脱硫剂会造成环境污染。湿法脱硫主要是采用传统的塔设备吸收硫化氢。这种技术的塔设备体积庞大，装置投资较大，液体循环量大，气阻高，开停车不方便，设备运行费用高。中国专利03135446.7公开了一种“烟气脱硫脱氮除尘工艺及装置”。该工艺用于脱除锅炉烟气中的SO₂。其工艺复杂，反应步骤多，在整个工艺过程中要用氨水反应三次，而且设备庞大，实用性较差。

此外，对一些含H₂S浓度较高的气体，特别是对于工业气体中CO₂浓度较高的体系，如果采用传统的填料塔设备，液相靠重力场自上而下流动，因此液膜厚、液速低、停留时间长，这对液膜控制的传质过程和选择性吸收是很不利的，由于其在塔内停留时间长，造成H₂S和CO₂同时被吸收下来，导致碱的利用率大大降低。所以要达到H₂S的排放标准势必加大投资费用而且这种设备运行费用也很高。

旋转填料床(Rotating Packed Bed，简称RPB)又叫超重机或旋转床，利用高速旋转的填料产生超重力环境，在此超重力环境下传质效率得到极大提高，传质单元高度可降低1～2个数量级，传质效率增强，单位设备体积的生产强度提高了1～2个数量级。因此，将旋转填料床技术替代传统的塔设备用于化学工艺的传质过程具有较好的效果。

现有技术中已有将超重力装置用于气体脱硫方面的实验，但没有公开具体工艺过程。

内容

本实用新型针对上述现有技术存在的不足，提出了一种脱除工业气体中硫化氢的设备。该设备采用超重力旋转填料床技术，克服了现有技术塔设备体积庞大，投资费用高，占地面积大，运行成本高，脱硫效率低等不足。

本实用新型的一种脱除工业气体中硫化氢的设备，包括气-液反应装置，与该气-液反应装置排液口相连的富液槽和与气-液反应装置进液口相连的贫液槽，其中的气-液反应装置为旋转填料床，所述旋转填料床的进气口连接含硫气体，进液口与贫液泵和贫液槽相连，所述旋转填料床的排气口与除雾器相连，所述旋转填料床中填料层的转速为200～3000rpm。

所述的脱除工业气体中硫化氢的设备，其中的富液槽通过富液泵与再生槽相连，再生槽的出口管路连接贫液槽。

本实用新型的脱除工业气体中硫化氢的设备具有如下优点：

(1)脱硫效果好，脱硫率可达98％以上；

(2)设备占地面积小，超重力旋转填料床设备体积约为传统塔设备1/10；

(3)传质效率高，液体循环量小，气相压降小，运行费用低；

(4)开停车方便，在几分钟内整个工艺系统便可稳定；

(5)在酸性体系中脱除硫化氢气体，选择性高，由于气液在超重力旋转填料床中停留时间短，不足一秒钟，因此，可应用于选择性脱除酸性体系中(如二氧化碳浓度较大的酸性体系中)的硫化氢，脱硫液对硫化氢的吸收在瞬间完成，从而提高了吸收的选择性，减少了副反应，能够大幅度降低碱耗；

(6)旋转填料的类型与材质可任意选取，不受限制。

(7)气液接触方式不受限制，可以是逆流、错流等任意方式的气液接触。

附图说明

图1是脱除工业气体中硫化氢的设备流程图

图2是旋转填料床结构示意图

图中1-除雾器 2-旋转填料床 3-富液槽 4-富液泵 5-硫沫槽

6-再生槽 7-贫液槽 8-贫液泵 9-含硫气体 12-进液口 13-

排气口 14-进气口 15-排液口 16-电机 17-外壳 18-填料层

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作详细描述。

本实用新型的脱除工业气体中硫化氢的设备，包括一台旋转填料床2，该旋转填料床的进气14通含硫气体9，排气口13通过除雾器1与大气连通。旋转填料床2的进液口12通过贫液泵8与贫液槽7相连，排液口13则与富液槽3相连。富液槽3的出液口连通富液泵4并通过该富液泵4与一个再生槽6连通。再生槽6的出液口与贫液槽7相通。贫液槽7内充有配制好的脱硫液。

工作时，开启电机16并根据待处理的气体流量及含硫气体中含硫浓度调整转速(通常在200～3000rpm之间进行调整)。含硫气体9经输气管路、旋转填料床进气口14进入旋转填料床2，气体自下而上沿轴向通过高速旋转的填料层18。同时贫液槽7中的脱硫液由贫液泵8打入液体进口12并由此进入转子内腔，通过转子内腔中心的液体分布器将脱硫液均匀喷洒在填料层18内侧，脱硫液在离心力作用下沿填料层径向向外侧运动，在此期间与含硫气体接触并进行传质。在高速旋转的填料层18产生的强大离心力作用下，气-液传质得到强化，气液两相在高湍动、强混合的作用下完成对硫化氢气体的吸收，脱硫后的气体由旋转填料床气体出口13排出，经除雾器1将夹带的少量液体分离后排空。吸收硫化氢后的富液被高速旋转的填料抛到外壳17的内壁汇入下部后经排液口15排出进入富液槽3。进入富液槽3内的富液由富液泵4打入再生槽6。再生槽6内的富液经处理再生后送入贫液槽7循环使用。再生过程中产生的硫沫进入硫沫槽5进行处理。

实施例1

脱除工业中煤气的硫化氢：工艺待处理煤气气量为15000m³/h，硫化氢含量为1200mg/m³。配制脱硫液120m³，纯碱总碱度为20g/L，碳酸钠为0.2～0.6mol/L，pH值7～10，选用CoS催化剂，浓度为20～80ppm。

开启超重力旋转填料床，通过变频器调节旋转填料床转子转速为600r/min待旋转填料床稳定后(约两分钟)，开启液阀，启动贫液泵，通过调节液量至100m³/h，同时开启富液泵，待液相运转平稳后，开启气相，通过调节阀逐步达到15000m³/h。通过蒸汽管道给液相体系加热，控制温度在30～50℃；气液在超重力旋转填料床中高湍动、强混合、界面极速更新的情况下进行吸收，待整个工艺系统稳定后，即可对气体进出口进行硫化氢含量的检测。硫化氢脱除率可达98％以上。

实施例2

对酸性体系气体中硫化氢的脱除，待处理气体为工业合成气中酸性体系气体(该气体中二氧化碳体积含量占98.6％，硫化氢体积含量占0.68％，浓度为10.6g/m³)，工艺待处理气量为30000m³/h，硫化氢含量为10600mg/m³。首先配制脱硫液，液量为300m³/h，纯碱总碱度为35g/L，碳酸钠为0.1～0.4mol/L，pH值7～10，选用DDS催化剂，催化剂不同组分浓度根据工艺要求配制，其余同实例1。根据超重力旋转填料床停留时间短的特点，脱硫液对硫化氢的吸收在瞬间完成，从而提高了吸收的选择性，减少了副反应，降低了碱耗；待工艺体系稳定后，硫化氢脱除率可达85％以上，CO₂浓度进出口变化不足0.5％。

实施例3

脱除天然气中的硫化氢，天然气气量为30000m³/h，硫化氢浓度为2400mg/m³。本实施例是在传统塔设备脱硫效果达不到规定要求的情况下采用旋转填料床装置进行的试验。操作工况为液体循环量400m³/h，原工艺中塔的高度32m，直径3.5m，脱除率75％，采用本工艺后，旋转填料床直径2m，高度为3m，液量为250m³/h，纯碱总碱度为40g/L，碳酸钠为0.1～0.5mol/L，pH值7～10，选用ADA催化剂，浓度为2～3g/L。待工艺体系稳定后，硫化氢脱除率可达98％以上，硫化氢的出口浓度低于50mg/m³，本工艺与传统湿法相比，设备体积不及塔设备的1/10，液体循环量降低60％，硫化氢脱除率提高23％，操作费用降低30％。

实施例4

脱除焦炉气中的硫化氢：焦炉气中的主要杂质成分有：H₂S、HCN、NH₃。这些混合气体在水溶液中自然平衡后，溶液的pH值为8.5～9.0。就化学计量来讲，单纯依靠煤气中的NH₃来吸收脱除煤气中的H₂S、HCN是不可能的。但是，在PDS-栲胶复合催化剂的作用下，以NH₃为碱源吸收煤气中的H₂S、HCN则是可行的。煤气中的NH₃与CO₂在水溶液中生成NH₄HCO₃和(NH₄)₂CO₃，向溶液中提供了较为稳定的碱源，又向溶液中提供了碱源。

试验条件：焦炉气温度35～40℃；脱硫脱氰母液温度25～30℃，焦炉气中：

H₂S为3～4g/m³，HCN为0.8～1.5g/m³，NH₃为5～8g/m³。利用焦炉气中自有的NH₃作为碱源，在PDS-栲胶复合催化剂的作用下，PDS浓度为8～30ppm，栲胶浓度1～5g/L，总钒为0.5～2.5g/L，气量为15000m³/h，液量为100～300m³/h，旋转填料床直径2.4m，高度为3.5m，旋转填料床转子转速为800r/min，调节操作参数，在适宜的操作条件下，脱硫效率一次可将硫化氢含量由3～4g/m³脱至20mg/m³以下，达到城市煤气硫化氢质量指标，脱除率达99％以上。当脱硫效率达到最佳时，脱氰效率也达到最佳，可将焦炉气中的氰化氢由0.5～1.2g/m³脱至20mg/m³以下，脱除率可达98％。本工艺与传统湿法相比，设备体积不及塔设备的1/10，液体循环量降低50％，硫化氢脱除率提高20％，操作费用降低25％。

Claims

1、一种脱除工业气体中硫化氢的设备，包括气-液反应装置，与该气-液反应装置排液口(15)相连的富液槽(3)和与气-液反应装置进液口(12)相连的贫液槽(7)，其特征在于所述的气-液反应装置为旋转填料床(2)，所述旋转填料床(2)的进气口(14)连接含硫气体(9)，进液口(12)通过贫液泵(8)与贫液槽(7)相连，所述旋转填料床(2)的排气口(13)与除雾器(1)相连，所述旋转填料床(2)中填料层(18)的转速为200～3000rpm。

2、按照权利要求1的脱除工业气体中硫化氢的设备，其特征在于所述的富液槽(3)通过富液泵(4)与再生槽(6)相连，再生槽(6)的出口管路连接贫液槽(7)。

3、按照权利要求2的脱除工业气体中硫化氢的设备，其特征在于所述的再生槽(7)还连接一个硫沫槽(5)。