本發(fā)明屬于二硫化碳生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種二硫化碳生產(chǎn)過(guò)程中酸性過(guò)程氣的處理工藝及設(shè)備。
背景技術(shù)：
二硫化碳生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)克勞斯系統(tǒng)硫回收之后還存在含有SO2、COS、CS2及硫霧、氣態(tài)硫等有害尾氣。將這些尾氣經(jīng)過(guò)在線(xiàn)加熱爐的次當(dāng)量燃燒反應(yīng)，升溫加熱后進(jìn)入加氫反應(yīng)器，加氫反應(yīng)后的過(guò)程氣，經(jīng)過(guò)冷卻器冷卻后進(jìn)入急冷塔，急冷塔冷卻水在噴淋過(guò)程中，吸收微量的硫化氫、二氧化硫等酸性氣體，形成酸性水，因急冷塔過(guò)程氣含有水蒸氣，經(jīng)冷凝后也形成水，使得急冷塔液位大幅度上升。生成的酸性水由急冷水泵將大部分泵至塔頂，用作冷卻回流，為了保證急冷塔液位穩(wěn)定，在回流管線(xiàn)上通過(guò)一路支管，將另外一部分的酸性水以生產(chǎn)廢水的形式排放至市政污水管網(wǎng)，由于該廢水主要是溶解了硫化氫和二氧化硫等酸性組分的吸收冷凝液，若直接排放則對(duì)環(huán)境有較大污染。
現(xiàn)有的二硫化碳制備中尾氣的處理技術(shù)有如下缺陷：采用多臺(tái)克勞斯反應(yīng)器，但是還是會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)一部分尾氣，這樣做既浪費(fèi)了資源，又不能做到很好地保護(hù)環(huán)境。專(zhuān)利號(hào)為CN200610127380.0中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利于2006年9月18號(hào)公開(kāi)了一種二硫化碳制備過(guò)程中尾氣的處理設(shè)備及方法，經(jīng)克勞斯系統(tǒng)的尾氣進(jìn)入至少三臺(tái)克勞斯反應(yīng)器內(nèi)，分別交替進(jìn)行反應(yīng)吸附、加熱、吹冷操作，反應(yīng)吸附操作溫度在硫磺的硫露點(diǎn)之下，采用多級(jí)克勞斯燃燒爐與低溫克勞斯工藝相結(jié)合的方式處理尾氣，這種做法消耗了一定的能源，雖然能夠回收尾氣中的大量二硫化碳，但是最后所產(chǎn)生的尾氣處理不徹底，排放還是不夠環(huán)保。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的之一是提供一種二硫化碳生產(chǎn)過(guò)程中酸性過(guò)程氣的處理設(shè)備，對(duì)酸性水進(jìn)行氧化中和處理，使最終排放水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，而且整套處理設(shè)備處理成本小，效果佳，適合推廣使用。
為了實(shí)現(xiàn)第一目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
一種二硫化碳生產(chǎn)過(guò)程中酸性過(guò)程氣的處理設(shè)備，其特征在于，包括處理路線(xiàn)和輔助路線(xiàn)；
所述處理路線(xiàn)包括連接冷卻后的加氫反應(yīng)的過(guò)程氣的急冷塔、與所述急冷塔相連的酸水過(guò)濾器、與所述酸水過(guò)濾器相連的靜態(tài)混合器和與所述靜態(tài)混合器相連的氧化塔，所述靜態(tài)混合器連接有堿液罐和空氣發(fā)生器；所述氧化塔下部設(shè)置有凈化水出口，所述氧化塔的上部設(shè)置有尾氣出口，所述尾氣出口連接有尾氣灼燒爐；
所述輔助路線(xiàn)包括與酸水過(guò)濾器依次連通的空氣冷卻器和循環(huán)水冷卻器，所述循環(huán)水冷卻器連接所述急冷塔上部。
設(shè)計(jì)急冷塔目的是使過(guò)程氣迅速降溫，冷凝水蒸氣，給后續(xù)工藝的選擇性吸收創(chuàng)造有利的溫度條件和濃度條件，防止氧化塔內(nèi)溶劑被水稀釋后導(dǎo)致吸收效率下降，以及減少溶劑在選擇性吸收解吸的過(guò)程中需要的蒸汽消耗。同時(shí)，回收水也可以避免尾氣經(jīng)過(guò)處理后，經(jīng)煙囪高空排放時(shí)水蒸氣大量汽化現(xiàn)象。
設(shè)計(jì)氧化塔目的是，分流急冷塔的酸性水總流量，幫助急冷塔維持回收冷凝水的循環(huán)作業(yè)能力，中和氧化處理，使得酸性水轉(zhuǎn)化為中性水，達(dá)到循環(huán)使用或排放的標(biāo)準(zhǔn)。
采用循環(huán)水列管冷卻器和空氣冷卻器的組合，部分酸水回流至急冷塔頂，冬季時(shí)環(huán)境氣溫較低時(shí)，循環(huán)水冷力充足，關(guān)閉所有的空氣冷卻器，而夏季環(huán)境氣溫較高時(shí)，同時(shí)運(yùn)行水冷和空冷，多級(jí)冷卻保證了循環(huán)水系統(tǒng)的穩(wěn)定，節(jié)約了能耗。
設(shè)計(jì)靜態(tài)混合器將酸性水，空氣和液堿預(yù)先混合，讓三者充分接觸，強(qiáng)化了空氣中的氧從氣相向液相的傳質(zhì)，為進(jìn)入氧化塔氧化中和準(zhǔn)備了均質(zhì)條件。
作為優(yōu)選，所述氧化塔和急冷塔內(nèi)都設(shè)置有填料層。目的是為了達(dá)到強(qiáng)化液體的湍流程度，為氣、液兩相提供充分的接觸面，為氣相在塔內(nèi)湍流運(yùn)動(dòng)創(chuàng)造條件，強(qiáng)化傳質(zhì)傳熱。
作為優(yōu)選，所述填料層的上方設(shè)置有上升管，防止上升的液相鼓泡時(shí)對(duì)整個(gè)液面產(chǎn)生過(guò)大的波動(dòng)。
作為優(yōu)選，氧化塔和急冷塔配置了現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)傳液位計(jì)，溫度計(jì)和壓力表，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)液位壓力、溫度等。
作為優(yōu)選， 160℃左右的過(guò)程氣經(jīng)過(guò)急冷塔冷卻之后，降溫至35-40℃，為下游的工藝創(chuàng)造了良好的條件。
作為優(yōu)選， 所選用的空氣冷卻器可以單組，也可以多組，視外界溫度和冷卻能力要求而定。
作為優(yōu)選，所述氧化塔的凈化水出口連接出水管，在所述出水管上設(shè)置有在線(xiàn)pH分析儀，當(dāng)PH出現(xiàn)低報(bào)時(shí)，提示系統(tǒng)需加注新鮮堿液。
作為優(yōu)選，所述氧化塔的出水管上設(shè)置有流量變送器和流量控制調(diào)節(jié)閥。
作為優(yōu)選，所述堿液罐上設(shè)置有液位變送器。
作為優(yōu)選，在所述急冷塔與所述酸水過(guò)濾器之間設(shè)置有酸水泵，在所述酸水泵前配置有籃式過(guò)濾器。
作為優(yōu)選，在所述堿液罐與所述靜態(tài)混合器之間設(shè)置有堿液泵，在所述堿液泵前配置有Y型過(guò)濾器。
本發(fā)明的目的之二是提供一種二硫化碳生產(chǎn)過(guò)程中酸性水的處理工藝，借助本發(fā)明的處理設(shè)備，對(duì)酸性水進(jìn)行氧化中和處理，處理?xiàng)l件溫和，對(duì)整個(gè)設(shè)備的要求低，處理效果好。
為了實(shí)現(xiàn)第二目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：來(lái)自二硫化碳生產(chǎn)過(guò)程中酸性過(guò)程氣先在急冷塔內(nèi)進(jìn)行冷凝形成酸性水，酸性水再和氫氧化鈉溶液以及空氣，在靜態(tài)混合器處完成混合均質(zhì)后，進(jìn)入氧化塔進(jìn)行中和氧化處理。
本工藝設(shè)計(jì)在常溫常壓下，不采用催化劑和氧化助劑，直接利用空氣和液堿，在填料的強(qiáng)化傳質(zhì)作用下，實(shí)現(xiàn)酸水的中和氧化，反應(yīng)產(chǎn)物為穩(wěn)定的中性正鹽硫酸鈉，減少了處理過(guò)程中二次雜質(zhì)的引進(jìn)和環(huán)境污染。
經(jīng)過(guò)克勞斯系統(tǒng)硫回收之后的尾氣，經(jīng)過(guò)在線(xiàn)加熱爐的次當(dāng)量燃燒反應(yīng)，升溫加熱后，進(jìn)入加氫反應(yīng)器，在催化劑的作用下，發(fā)生如下主要反應(yīng)：
1)次當(dāng)量燃燒反應(yīng)提供氫源
2)催化還原反應(yīng)
3)水解反應(yīng)
有機(jī)硫包括SO2、COS、CS2及硫霧、氣態(tài)硫等均被轉(zhuǎn)化為H2S。同時(shí)，加氫反應(yīng)為放熱反應(yīng)，離開(kāi)加氫反應(yīng)器的高溫過(guò)程氣，進(jìn)入加氫尾氣冷卻器中冷卻至160℃-190℃左右。
本工藝首先將含有大量水蒸氣的高溫過(guò)程氣管道輸送至急冷塔，在急冷塔內(nèi)，被由上而下的低溫脫鹽水強(qiáng)化傳質(zhì)換熱和循環(huán)降溫，70℃-80℃的急冷水至急冷塔底部流出。過(guò)程氣因上述催化還原反應(yīng)而產(chǎn)生的水蒸汽被急冷水冷凝，故而產(chǎn)生大量的酸性水，經(jīng)急冷水泵加壓后，在酸性水過(guò)濾器中去除夾帶的硫磺顆粒，一部分再經(jīng)過(guò)空氣冷卻器及循環(huán)水冷卻器冷卻至35℃-40℃，循環(huán)返回急冷塔頂。另外一部分分流，管道送出，與液堿、壓縮空氣在空氣混合器中混合后送入氧化塔中和氧化處理，處理后的凈化水排入污水管網(wǎng)，氧化尾氣進(jìn)入尾氣灼燒爐，由灼燒處理后經(jīng)80米煙囪排空。
酸水中主要組分為硫化氫和二氧化硫，在氧化塔內(nèi)將分別發(fā)生如下反應(yīng)：
1）H2S的弱酸電離和鈉堿的中和氧化反應(yīng)：
2）SO2水溶液和鈉堿的中和氧化反應(yīng)：
硫化氫溶于水會(huì)變成氫硫酸（一體積水能溶解2.6體積硫化氫）,繼而發(fā)生弱酸電離形成水合氫離子H3O+和硫氫根離子HS-。電離出來(lái)的HS-和足量的氫氧化鈉發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，生產(chǎn)硫化鈉，在氧氣接觸條件下，被氧化成亞硫酸鈉，接著，生成的亞硫酸鈉不穩(wěn)定，既被空氣中的氧氣進(jìn)一步被氧化為穩(wěn)定的正鹽硫酸鈉，完成中和氧化反應(yīng)；二氧化硫溶入水（一體積水能溶解40體積二氧化硫），即和水反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸再和氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉，生成的亞硫酸鈉不穩(wěn)定，既被空氣中的氧氣進(jìn)一步被氧化為穩(wěn)定的正鹽硫酸鈉。氧化中和之后的出水pH穩(wěn)定在7.0-7.5，滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn)。
作為優(yōu)選，在急冷塔內(nèi)形成的酸性水分流一部分經(jīng)過(guò)空氣冷卻器和循環(huán)水冷卻器，再送入到急冷塔上部。
作為優(yōu)選，空氣流量控制在20-30M3/h，急冷水流量控制在70～80 M3/h。
作為優(yōu)選，進(jìn)入氧化塔的酸水流量穩(wěn)定在4-5 T/h。
作為優(yōu)選，急冷塔塔底壓力控制在17～22kPa，塔頂壓力控制在15～20kPa，壓差＜5kPa，急冷塔塔頂溫度控制在35～40℃，塔底溫度控制在70～80℃。
作為優(yōu)選，氧化塔塔頂壓力控制在0.1～0.2MPa，溫度控制在45～65℃。
作為優(yōu)選，急冷塔液位高度控制在30～40％，以急冷塔液位計(jì)遠(yuǎn)傳信號(hào)聯(lián)鎖調(diào)節(jié)閥，來(lái)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度，控制分流的流量，確保塔頂具有足夠的回流冷卻能力。
作為優(yōu)選，氧化塔液位高度控制在30～40％，以塔上部液位計(jì)遠(yuǎn)傳信號(hào)聯(lián)鎖調(diào)節(jié)閥，來(lái)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度，控制氧化塔凈化水的輸出流量。
通過(guò)實(shí)施上述技術(shù)方案，本發(fā)明采用的工藝和設(shè)備，具有如下的優(yōu)點(diǎn)：1. 在常溫常壓下，不采用催化劑和氧化助劑，直接利用空氣和液堿，在填料的強(qiáng)化傳質(zhì)作用下，實(shí)現(xiàn)酸水的中和氧化，節(jié)能環(huán)保，操作費(fèi)用低；2. 對(duì)酸性水處理效果好，使最終排放水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染；3.整套處理設(shè)備處理成本小，效果佳，適合推廣使用。
附圖說(shuō)明
附圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例，對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1：
經(jīng)過(guò)克勞斯系統(tǒng)硫回收之后的尾氣，經(jīng)過(guò)在線(xiàn)加熱爐的次當(dāng)量燃燒反應(yīng)，升溫加熱后，進(jìn)入加氫反應(yīng)器，在催化劑的作用下，發(fā)生如下主要反應(yīng)：
4)次當(dāng)量燃燒反應(yīng)提供氫源
5)催化還原反應(yīng)
6)水解反應(yīng)
有機(jī)硫包括SO2、COS、CS2及硫霧、氣態(tài)硫等均被轉(zhuǎn)化為H2S。同時(shí)，加氫反應(yīng)為放熱反應(yīng)，離開(kāi)加氫反應(yīng)器的高溫過(guò)程氣，進(jìn)入加氫冷卻器1中冷卻至160℃-190℃左右。
首先將在進(jìn)入加氫冷卻器1中冷卻的含有大量水蒸氣的高溫過(guò)程氣管道輸送至急冷塔2，過(guò)程氣在急冷塔2內(nèi)，上升過(guò)急冷塔2的填料層21，被由上而下的低溫脫鹽水強(qiáng)化傳質(zhì)換熱和循環(huán)降溫，70℃-80℃的急冷水至急冷塔2底部流出。急冷塔2塔底壓力控制在16kPa，塔頂壓力控制在8kPa，壓差＜5kPa，急冷塔2塔頂溫度控制在40℃，塔底溫度控制在70℃。過(guò)程氣因上述催化還原反應(yīng)而產(chǎn)生的水蒸汽被急冷水冷凝，故而產(chǎn)生大量的酸性水，經(jīng)急冷水泵加壓后，在酸水過(guò)濾器3中去除夾帶的硫磺顆粒，一部分再經(jīng)過(guò)輔助路線(xiàn)的空氣冷卻器4及循環(huán)水冷卻器5冷卻至35℃-40℃，循環(huán)返回急冷塔2塔頂。另外一部分分流，經(jīng)過(guò)處理路線(xiàn)，管道送出，與液堿罐6輸出的堿液（本實(shí)施例采用氫氧化鈉溶液）、風(fēng)機(jī)7產(chǎn)生的壓縮空氣在靜態(tài)混合器8中混合后送入氧化塔9中和氧化處理。
空氣流量控制在20M3/h，急冷水塔頂回流流量控制在70 M3/h，另外一部分分流去氧化塔，處理后輸出的中性水流量穩(wěn)定在4 M3/h，氧化塔9塔頂壓力控制在0.1MPa，溫度控制在45℃。
酸性水中主要組分為硫化氫和二氧化硫，在氧化塔9內(nèi)將分別發(fā)生如下反應(yīng)：
2）H2S的弱酸電離和鈉堿的中和氧化反應(yīng)：
2）SO2水溶液和鈉堿的中和氧化反應(yīng)：
硫化氫溶于水會(huì)變成氫硫酸（一體積水能溶解2.6體積硫化氫）,繼而發(fā)生弱酸電離形成水合氫離子H3O+和硫氫根離子HS-。電離出來(lái)的HS-和足量的氫氧化鈉發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，生產(chǎn)硫化鈉，在氧氣接觸條件下，被氧化成亞硫酸鈉，接著，生成的亞硫酸鈉不穩(wěn)定，既被空氣中的氧氣進(jìn)一步被氧化為穩(wěn)定的正鹽硫酸鈉，完成中和氧化反應(yīng)；二氧化硫溶入水（一體積水能溶解40體積二氧化硫），即和水反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸再和氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉，生成的亞硫酸鈉不穩(wěn)定，既被空氣中的氧氣進(jìn)一步被氧化為穩(wěn)定的正鹽硫酸鈉。
為了達(dá)到強(qiáng)化液體的湍流程度，為氣、液兩相提供充分的接觸面，降低傳質(zhì)阻力，提高傳質(zhì)效果，急冷塔2和氧化塔9體內(nèi)部設(shè)置有填料層。為解決上升的液相鼓泡時(shí)對(duì)整個(gè)液面產(chǎn)生過(guò)大的波動(dòng)，填料層上部設(shè)置有上升管。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)液位壓力等，氧化塔9和急冷塔2配置了現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)傳液位計(jì)，溫度計(jì)和壓力表。酸水在塔內(nèi)上升穿過(guò)填料層，從上升管口溢出，處理后的中性?xún)艋畃H穩(wěn)定在7.0-7.5，由氧化塔9上的凈化水出口91排出塔外送至生產(chǎn)污水管網(wǎng)，塔頂廢氣則通過(guò)頂部尾氣出口92送出，出口管道設(shè)置有自力式壓力調(diào)節(jié)閥，去尾氣灼燒爐20焚燒凈化后排放。
在所述急冷塔2與所述酸水過(guò)濾器3之間設(shè)置有酸水泵10，在所述酸水泵10前配置有籃式過(guò)濾器；
在所述堿液罐6與所述靜態(tài)混合器8之間設(shè)置有堿液泵12，在所述堿液泵12前配置有Y型過(guò)濾器。
堿液罐6設(shè)置有液位變送器，所述氧化塔9的凈化水出口連接出水管，在所述出水管上設(shè)置有在線(xiàn)pH分析儀11。
急冷塔2液位高度控制在 30％，以塔釜液位計(jì)遠(yuǎn)傳信號(hào)聯(lián)鎖調(diào)節(jié)閥，來(lái)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度，控制分流的流量，確保塔頂具有足夠的回流冷卻能力。
氧化塔9液位高度控制在40％，以塔上部液位計(jì)遠(yuǎn)傳信號(hào)聯(lián)鎖調(diào)節(jié)閥，來(lái)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度，控制氧化塔凈化水的輸出流量。
實(shí)施例2：
加氫反應(yīng)器的高溫過(guò)程氣，進(jìn)入加氫冷卻器中冷卻至160℃-190℃左右。首先將在進(jìn)入加氫冷卻器中冷卻的含有大量水蒸氣的高溫過(guò)程氣管道輸送至急冷塔，過(guò)程氣在急冷塔內(nèi)，上升過(guò)急冷塔的填料層，被由上而下的低溫脫鹽水強(qiáng)化傳質(zhì)換熱和循環(huán)降溫，70℃～80℃的急冷水至急冷塔底部流出。急冷塔塔底壓力控制在22kPa，塔頂壓力控制在20kPa，壓差＜5kPa，急冷塔塔頂溫度控制在40℃，塔底溫度控制在70℃。過(guò)程氣因上述催化還原反應(yīng)而產(chǎn)生的水蒸汽被急冷水冷凝，故而產(chǎn)生大量的酸性水，經(jīng)急冷水泵加壓后，在酸性水過(guò)濾器中去除夾帶的硫磺顆粒，一部分再經(jīng)過(guò)輔助路線(xiàn)的空氣冷卻器及循環(huán)水冷卻器冷卻至35℃～40℃，循環(huán)返回急冷塔頂。另外一部分分流，經(jīng)過(guò)處理路線(xiàn)，管道送出，與液堿罐輸出的堿液（本實(shí)施例采用氫氧化鈉溶液）、風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣在靜態(tài)混合器中混合后送入氧化塔中和氧化處理。
空氣流量控制在30M3/h，急冷水塔頂回流流量控制在80 M3/h，另外一部分分流去氧化塔，處理后輸出的中性水流量穩(wěn)定在5 M3/h，氧化塔塔頂壓力控制在0.2MPa，溫度控制在65℃。
為了達(dá)到強(qiáng)化液體的湍流程度，為氣、液兩相提供充分的接觸面，降低傳質(zhì)阻力，提高傳質(zhì)效果，急冷塔和氧化塔體內(nèi)部設(shè)置有填料層。為解決上升的液相鼓泡時(shí)對(duì)整個(gè)液面產(chǎn)生過(guò)大的波動(dòng)，填料層上部設(shè)置有上升管。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)液位壓力等，氧化塔和急冷塔配置了現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)傳液位計(jì)，溫度計(jì)和壓力表。酸水在塔內(nèi)上升穿過(guò)填料層，從上升管口溢出，處理后的中性?xún)艋畃H穩(wěn)定在7.0，由氧化塔上部出液口排出塔外送至生產(chǎn)污水管網(wǎng)，塔頂廢氣則通過(guò)頂部出口送出，出口管道設(shè)置有自力式壓力調(diào)節(jié)閥，去尾氣灼燒爐焚燒凈化后排放。
在所述急冷塔與所述酸水過(guò)濾器之間設(shè)置有酸水泵，在所述酸水泵前配置有籃式過(guò)濾器；
在所述堿液罐與所述靜態(tài)混合器之間設(shè)置有堿液泵，在所述堿液泵前配置有Y型過(guò)濾器。
堿液罐設(shè)置有液位變送器，所述氧化塔的凈化水出口連接出水管，在所述出水管上設(shè)置有在線(xiàn)pH分析儀。
急冷塔液位高度控制在 40％，以塔釜液位計(jì)遠(yuǎn)傳信號(hào)聯(lián)鎖調(diào)節(jié)閥，來(lái)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度，控制分流的流量，確保塔頂具有足夠的回流冷卻能力。
氧化塔液位高度控制在 30～35％，以塔上部液位計(jì)遠(yuǎn)傳信號(hào)聯(lián)鎖調(diào)節(jié)閥，來(lái)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度，控制氧化塔凈化水的輸出流量。