本發明涉及酸性氣體處理領域,尤其指一種含硫氣體中h2s和so2的處理裝置。
背景技術:
硫回收是通過化學方法吸收、處理排放尾氣或原料氣中的h2s或so2等含硫物質,生產硫磺、硫酸、含硫化合物并使尾氣能夠達標排放的工藝技術。隨著我國《大氣污染綜合排放標準》gb16297-1996的執行,迫使國內的煉油企業不斷改進工藝,燃煤鍋爐基本配套煙氣脫硫、脫硝及除塵裝置,降低尾氣的排硫量。特別是近幾年,隨著煤化工的發展,煤氣化后的合成氣體中含硫量高,成分復雜,對硫回收工段的技術要求也更加苛刻。因此硫回收技術的發展非常快,采用先進技術回收尾氣中的硫資源是實現企業可持續發展的重要步驟,此舉既減少了硫資源的浪費,又保護了生態環境。除了煉油行業酸性尾氣,大型天然氣田的工藝處理,各種化工含硫酸性尾氣的處理等都涉及到硫回收及環保問題,隨著國家對工業污染的進一步重視,如何開發新的硫回收工藝技術,提高優質硫資源的回收率和達標排放,是我們面臨的社會責任。
克勞斯(claus)法是一種比較成熟的多單元處理技術,是目前應用最為廣泛的硫回收工藝。但其受到反應溫度下化學反應的平衡和傳統克勞斯工藝本身的限制,傳統二級催化劑轉化流程硫回收率90~95%,三級95~98%,影響整個硫磺回收裝置的回收率。所以為了改善克勞斯裝置效能、提高硫磺回收率和尾氣達標排放,不斷有開發的新技術對傳統的克勞斯工藝進行改進,來滿足不同進料條件。在優化硫磺回收裝置的流程中,首要考慮的問題是進料酸氣的組成,常規克勞斯工藝要求酸氣中h2s含量要大于50%,但往往酸氣中h2s的含量非常低(5~50%左右),且有時還含有大量的co2。貧酸氣不能滿足常規克勞斯燃燒爐的操作溫度要求,且火焰穩定性差,所以需要對常規工藝實施改進。另外,酸氣中可能含有nh3和烴類物質,也會引發后續的一系列問題。所以同樣也需對常規克勞斯工藝進行改進,以求處理這些污染物。
現有一種專利號為cn201320566647.1名稱為《一種煤制天然氣的酸性氣體處理裝置》的中國實用新型專利公開了一種煤制天然氣的酸性氣體處理裝置,該裝置包括碎煤低溫甲醇洗單元、硫回收a單元、水煤漿低溫甲醇洗單元、硫回收b單元和尾氣處理單元;所述碎煤低溫甲醇洗單元與所述硫回收a單元連接,所述水煤漿低溫甲醇洗單元與所述硫回收b單元連接,所述硫回收a單元和所述硫回收b單元一起連接到所述尾氣處理單元。該實用新型提供的煤制天然氣的酸性氣體處理裝置,可以處理煤制天然氣雙氣化工藝產生的酸性氣體,總硫回收率高且尾氣排放達標,并且減少建設裝置投資和裝置運行管理成本,然而,該裝置需要使用大量的鹽水,脫硫率較低,因此該處理裝置還需進一步改進。
技術實現要素:
本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術現狀而提供一種含硫氣體中的脫硫裝置,本處理裝置結構巧妙,脫硫效果好、效率高,且脫除的硫能回收利用。
本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:本含硫氣體中的脫硫裝置,其特征在于:所述處理裝置包括吸收塔、解析塔和反應器,所述吸收塔的頂部設置有能排出脫硫后達標氣體的排放口,所述吸收塔的上部設置能通入作為吸收液的多元醇溶液的進口,所述吸收塔的下部與能通入含so2氣體的進氣管道相連通,所述吸收塔的底部通過管道與解析塔的上部進口相連通,已吸收so2氣體的吸收液流至吸收塔底部并經管道與解析塔相連通,所述解析塔的底部設置有經解析后的吸收混合液出口,所述解析塔中設置有提高吸收混合液溫度的加熱器,所述解析塔的頂部通過管道與反應器相連通,所述反應器與能通入h2s的酸性氣進管相連通,所述反應器的排氣口通過管道與進氣管道相連通,所述反應器的頂部設置有將h2s和so2反應后的水蒸氣排出的蒸汽出口,所述反應器的底部設置有硫排出口。
作為改進,所述反應器上可優選設置有能檢測反應器內腔溫度的溫度檢測模塊,所述溫度檢測模塊通過導線與加熱模塊相連接,所述反應器與解析塔相連接的管道上,所述反應器與能通入h2s的酸性氣進管連接處設置有流量檢測器與流量控制閥。
進一步改進,所述反應器包括一級反應器與二級反應器,一級反應器中h2s和so2反應后剩余的so2氣體進入二級反應器中繼續反應,所述酸性氣進管分別與一級反應器、二級反應器相連通,所述排氣口設置在二級反應器上。
作為改進,所述處理裝置還包括吸收液儲存槽,所述多元醇溶液從管道通入吸收液儲存槽中,所述吸收液儲存槽通過管道與吸收液出口相連通,所述吸收液儲存槽通過輸送泵與吸收塔的吸收液進口相連通。
作為改進,所述吸收塔內可優選設置有n個噴淋吸收器,所述噴淋吸收器以上下間隔地置于吸收塔內,所述吸收液的進口與位于吸收塔內最上方的噴淋吸收器相連通,所述n為不是零的自然數。
作為改進,所述吸收塔中可優選設置有能降低吸收混合液溫度的冷卻器,所述冷卻器位于噴淋吸收器的下方,所述冷卻器為水冷卻器,所述水冷卻器分別與冷卻水進管、冷卻水出管相連通。
作為改進,所述解析塔內可優選設置有m個用于解析的噴淋器,所述加熱器位于噴淋器中位置最低的噴淋器的下方,所述m為不是零的自然數。
作為改進,所述加熱器可優選為蒸汽加熱器,所述蒸汽加熱器分別與蒸汽進氣管、冷凝水出水管相連通,所述反應器的蒸汽出口通過管道與蒸汽進氣管相連通。
作為改進,所述吸收塔的底部可優選通過循環泵與解析塔的上部相連通。
作為改進,所述硫排出口可優選通過管道與硫收集部相連通,反應器中產生的液態硫磺經管道與硫收集部相連通。
與現有技術相比,本發明的優點在于:將分別進行的含so2氣體處理和含h2s酸性氣體處理用現有的calus反應替代,使so2和h2s反應生成單質硫和水蒸氣,并將so2與含so2氣體分離、so2與h2s反應集成在本脫硫裝置中進行,裝置結構簡單,占地面積小,建造成本低,運行費用少,安全系數高,經濟可靠;采用本裝置處理含硫氣體,能實現超凈排放,so2氣體的濃度在可控范圍內可以做到小于20mg/nm3,h2s含量小于3mg/nm3,nm3為體積單位,指在0攝氏度1個標準大氣壓下的氣體體積;so2氣體與h2s反應產生的硫能回收利用,無廢渣排放,節約資源,有利于環境保護;so2氣體與h2s反應產生的副產物水蒸氣能通入至解析塔的加熱器中作為熱源使用,實現熱量循環利用,降低生產成本,也可以將部分蒸汽通向外部使用,用途廣泛。
附圖說明
圖1為本發明實施例的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
如圖1所示,本實施例的含硫氣體中的脫硫裝置,所述處理裝置包括吸收塔1、解析塔2和反應器3,所述吸收塔1的頂部設置有能排出脫硫后達標氣體的排放口,所述吸收塔1的上部設置能通入作為吸收液的多元醇溶液的進口,所述吸收塔1的下部與能通入含so2氣體的進氣管道11相連通,所述吸收塔1的底部通過管道與解析塔2的上部進口相連通,已吸收so2氣體的吸收液流至吸收塔1底部并經管道與解析塔2相連通,所述解析塔2的底部設置有經解析后的吸收混合液出口,所述解析塔2中設置有提高吸收混合液溫度的加熱器21,所述解析塔2的頂部通過管道與反應器3相連通,所述反應器3與能通入h2s的酸性氣進管31相連通,所述反應器3的排氣口通過管道與進氣管道11相連通,所述反應器3的頂部設置有將h2s和so2反應后的水蒸氣排出的蒸汽出口,所述反應器3的底部設置有硫排出口。所述反應器3上設置有能檢測反應器3內腔溫度的溫度檢測模塊,所述溫度檢測模塊通過導線與加熱模塊相連接,所述反應器3與解析塔2相連接的管道上,所述反應器3與能通入h2s的酸性氣進管31連接處設置有流量檢測器與流量控制閥。所述反應器3包括一級反應器3與二級反應器3,一級反應器中h2s和so2反應后剩余的so2氣體進入二級反應器中繼續反應,所述酸性氣進管31分別與一級反應器、二級反應器相連通,所述排氣口設置在二級反應器上。
處理裝置還包括吸收液儲存槽5,所述多元醇溶液從管道通入吸收液儲存槽5中,所述吸收液儲存槽5通過管道與吸收液出口相連通,所述吸收液儲存槽5通過輸送泵6與吸收塔1的吸收液進口相連通。吸收塔1內設置有n個噴淋吸收器13,所述噴淋吸收器13以上下間隔地置于吸收塔1內,所述吸收液的進口與位于吸收塔1內最上方的噴淋吸收器13相連通,所述n為不是零的自然數。吸收塔1中設置有能降低吸收混合液溫度的冷卻器12,所述冷卻器12位于噴淋吸收器的下方,所述冷卻器12為水冷卻器,所述水冷卻器分別與冷卻水進管、冷卻水出管相連通。所述解析塔2內設置有m個用于解析的噴淋器22,所述加熱器21位于噴淋器22中位置最低的噴淋器22的下方。所述m為不是零的自然數。所述加熱器21為蒸汽加熱器,所述蒸汽加熱器分別與蒸汽進氣管、冷凝水出水管相連通,所述反應器3的蒸汽出口通過管道與蒸汽進氣管相連通。所述吸收塔1的底部通過循環泵4與解析塔2的上部相連通。所述硫排出口通過管道與硫收集部相連通,反應器3中產生的液態硫磺經管道與硫收集部相連通。
工作原理:結合so2和h2s兩種氣體性質及國內外現有處理工藝及技術現狀,為達到國家環保治理要求,做到超凈排放(系統排放尾氣中so2含量小于50mg/m3、h2s及粉塵含量小于5mg/m3)。
采用calus反應,在反應器中h2s與so2進行反應:
1、h2s+1/2so2=3/2nsn+h2o+48.05kj/mol
多元醇溶液在一較低溫度(<50℃)和壓力(常壓到其它壓力等級)下對so2具有良好的選擇性吸收效果(物理反應),在較高溫度下發生解析反應,溶液釋放出被吸收的so2,同時溶液保持原來的性質和狀態,本身不發生任何化學反應和變化,降低溫度后繼續吸收氣體中so2,如此循環。反應原理如下:
2、ho(ch2ch2o)nh+so2=so3h(ch2ch2o)nh
根據反應1與反應2的過程及原理,發明如下硫回收裝置,裝置主要分尾氣中so2氣體的吸收捕集、多元醇吸收液回收再生、so2和h2s在calus反應器中在催化劑作用下生成單質硫,達到脫除、回收硫的目的,同時回收熱量。
過程控制要點:
so2吸收捕集過程:一般煙道氣來的氣體溫度較高140℃左右,為達到多元醇最佳吸收效果,要對氣體進行降溫處理(同吸收so2后富液進行換熱,使吸收so2后的溶液溫度提高到75℃以上,再用冷卻水或空氣冷卻),溫度降低到<50℃。
吸收so2氣體后溶液解析過程:吸收so2氣體后的多元醇溶液稱為富液,此溶液在提高溫度后,溶液中so2以氣體方式釋放處理,由于溶液有選擇性吸收效果,其他氣體不被吸收,所以解析氣純度較高,基本為so2,此過程主要控制富液溫度,解析后溶液為貧液,同時為達到良好吸收效果,要對解析液進行冷卻降溫處理。
calus反應過程:calus反應是現有技術,此反應為成熟工藝,主要利用原始的calus硫回收中間的一步反應過程。此過程主要控制進反應器氣體溫度,到達反應活性溫度,同時控制反應床層溫度。為使反應后混合器中無h2s氣體,所以要嚴格控制進反應器中so2和h2s量,使so2反應過剩,一般設1~2級反應器。二級反應的反應器3包括第一級反應器和第二級反應器,在第一級反應器中h2s與so2反應后剩余的so2進入第二級反應器中繼續與h2s反應,第二級反應器中脫硫氣再通入吸收塔1中。