專利名稱：一種塔機結合氣體脫硫工藝裝置及其脫硫方法
技術領域：
本發明涉及氣體脫硫工藝裝置，具體涉及一種塔機結合脫硫工藝裝置及其脫硫方法。
背景技術：
煤化工當前采用的脫硫工藝除了循環吸收法工藝外，主要是脫硫效率更高的催化氧化法，但是，國內目前廣泛應用的催化氧化法除改良ADA法外，主要是HPF法和PDS法，或者以這些催化劑為主催化劑的其他脫硫法。這類工藝存在的主要問題是催化劑的功能是將硫化氫轉化成單質硫，在脫硫液中形成硫泡。硫泡乃至生硫都因為含水份量高難以直接利用，很難直接燃燒，在熱加工時操作環境特別壞。硫磺市場價格低。貯存運輸極不方便。由于生硫的利用空間極小，常常被填埯處理。另外，對于氨法催化脫硫操作往往由于煤氣中氨含量不足以完全吸收硫化氫而使脫硫效率降低到與指標差距很大的程度。有的脫硫系統須然串聯兩座、甚至三座脫硫塔仍然無法達到操作指標要求。其原因就是對第二級或第三級脫硫來說脫硫吸收過程的推動力不足，隨著脫硫級數增加，脫硫效率下降。而且多級脫硫塔串聯必須配置相應的輔助設備組成獨立的操作單元，所以設備多，工藝路線長。建設費用和運行費用相應提聞。催化氧化法脫硫必定產生脫硫廢水，因此廢液處理和脫硫工藝構成一個完整的工藝體系。除了國外引進的技術，如塔卡哈克斯脫硫工藝與希羅哈克斯廢液處理工藝相聯合， 沸碼克斯脫硫工藝、羅達克斯脫氰工藝與康派克斯廢液處理工藝相聯合，改良ADA脫硫工藝與分步結晶提鹽的廢液處理工藝相聯合。除此以外的HPF脫硫工藝，PDS脫硫工藝等都沒有相配合的廢液處理工藝。另外，當前煤化工、煤制氣所用的原料煤煤質有高含硫傾向，必定使煤氣含硫化硫量增加。因此煤氣脫硫工藝迫切要求采用高效裝備，同時要求脫硫工藝流程采用優化復合型。
發明內容
發明目的針對現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種塔機結合氣體脫硫工藝裝置，以實現能適應高硫化氫含量煤氣脫硫，且脫硫操作不產生硫泡，沒有硫磺生成。本發明的另一目的是提供一種上述塔機結合脫硫工藝裝置的脫硫方法。技術方案為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下
一種塔機結合氣體脫硫工藝裝置，包括脫硫設備和再生設備，所述的脫硫設備包括由填料吸收塔和旋流式超重力脫硫機組成的二級脫硫設備，含硫氣體先進入填料吸收塔進行脫硫，然后再進入旋流式超重力脫硫機脫硫后排出；脫硫液從填料吸收塔和旋流式超重力脫硫機頂部進入與含硫煤氣進行對流洗脫，完成后從底部排出進入再生設備進行再生，循環使用脫硫液，產生的廢液進入后續的提鹽工序進行提鹽處理。所述的再生設備為半塔式再生塔或再生槽。
洗脫后的脫硫液先進入儲液槽，再泵如再生設備進行再生。上述塔機結合氣體脫硫工藝裝置的脫硫方法，含硫氣體先進入填料吸收塔進行脫硫，然后再進入旋流式超重力脫硫機脫硫后排出；脫硫液從填料吸收塔和旋流式超重力脫硫機頂部進入與含硫煤氣進行對流洗脫，完成后從底部排出進入再生設備進行再生，循環使用脫硫液，產生的廢液進入后續的提鹽工序進行提鹽處理；其中，脫硫液采用氨或鈉堿溶液，采用多元醌磺酸鹽和酚基化合物作為催化劑；提鹽工藝為分步結晶提取硫氰酸銨和將硫代硫酸銨轉化成硫酸銨產品，或，采用石灰乳一石膏法將廢液中的硫酸鈉和硫代硫酸鈉用石灰乳轉化成石膏和氫氧化鈉，氫氧化鈉再經過二氧化碳加酸轉化成碳酸鈉，工藝回收碳酸鈉返回脫硫循環液系統。本發明工藝的工藝裝置，由兩級設備構成，即第一級采用塔式設備的填料吸收塔和半塔頂噴自吸式再生塔進行脫硫，第二級采用旋流式超重力脫硫機進行脫硫。塔式設備雖然傳統，但是適合高含硫煤氣的催化氧化法高效脫硫。可以采用氨作堿源，也可以以鈉堿為堿源。第一級脫硫系統采用填料塔吸收，半塔頂噴自吸式溶液再生塔，第二級采用超重力脫硫機洗滌煤氣脫硫，利用重力場作用提高了吸收傳質推動力和循環液的硫容量，克服了普通吸收塔在煤氣含氨量較低時吸收推動力不足的缺點，塔機結合發揮了吸收塔處理高硫煤氣時的能力，又避開其在二、三級吸收能力的快速下降缺點，而超重力脫硫機利用其超重力場作用而提高吸收推動力。有益效果與現有的技術相比，本發明的優點包括設備組合高效，旋流式超重力脫硫機與塔式吸收聯合提高吸收效率，采用半塔頂噴自吸式溶液再生塔，減小了設備的重量，自吸空氣因而省去空氣壓縮機，具有節能效果。脫硫工藝采用不產生硫泡或不生產生硫的方法，改善了操作環境和產物貯運的困難。省去生硫熔融的全部設施和設備。形成脫硫脫氰與廢液處理提鹽完整體系，提鹽工藝“石灰乳一石膏法”將回收價值低的硫酸鈉、硫代硫酸鈉用石灰乳苛化轉化成氫氧化鈉和石膏，回收鈉堿循環利用，降低脫硫堿消耗量。對于氨法脫硫的廢液處理提鹽，采用“氧化一結晶法”將回收價值不高的硫代硫酸銨和硫酸銨轉化成硫酸銨產品，而只提取回收價值高的硫氰酸銨產品。既治理了廢液又可從中提取有價值的產品。總之，該工藝及裝置既能適應高硫化氫含量的煤氣，又能滿足脫硫后煤氣含硫化氫指標；脫硫操作不產生硫泡，沒有硫磺生成；可以根據原料煤氣含硫化氫量高低的特點和脫硫后凈煤氣的含硫化氫指標要求，選擇合理的脫硫方法，如第一級是催化氧化法而第二級是循環吸收法，或者第一級是循環吸收法第二級是催化氧化法；脫硫設備高效但重量輕，造價低；脫硫操作環境無污染和二次污染。具有很好的實用性，能夠產生很好的經濟效益和社會效應。
圖I是第一種塔機結合氣體脫硫工藝裝置的結構示意圖2是第二種塔機結合氣體脫硫工藝裝置的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明做進一步的說明。
實施例I
如圖I所示，第一種塔機結合氣體脫硫工藝裝置為兩級脫硫系統共用一套再生系統。 含硫氣體(煤氣)I首先從填料吸收塔(脫硫塔)2下方進入，向上與從頂部進入的脫硫液10 接觸，對流反應吸收，經初步凈化后的煤氣從填料吸收塔2頂部排出，進入旋流式超重力脫硫機3，在旋流式超重力脫硫機3內與脫硫液再次強烈反應，凈化后的煤氣7經旋流式超重力脫硫機3頂出去，進入下一工段。填料吸收塔2和旋流式超重力脫硫機3中的脫硫液自流進入到反應槽5，再由富液泵加壓送到半塔式再生塔4內再生，再生后貧液自流到貧液槽6，經貧液泵加壓送到填料吸收塔2和旋流式超重力脫硫機3中，循環噴淋吸收，再生反應剩余的空氣8由半塔式再生塔4頂排出。隨著反應的進行，脫硫液10中鹽的濃度會增加，需排出一定量的廢液9去提鹽處理。實施例2
如圖2，第一種塔機結合氣體脫硫工藝裝置為兩級脫硫系統各自獨立設置再生系統。含硫氣體(煤氣)I首先進入填料吸收塔(脫硫塔)2，與從塔頂噴淋下來的脫硫液10對流接觸， 從而脫去煤氣中的硫化氫，經初步凈化后的煤氣從填料吸收塔2頂出來，并進入到旋流式超重力脫硫機3，在旋流式超重力脫硫機3內與脫硫液再次強烈反應，凈化后的煤氣7經旋流式超重力脫硫機3頂出去，進入下一工段。填料吸收塔2中的脫硫富液自流到反應槽5，再由富液泵加壓送至半塔式再生塔4 內再生，再生后貧液自流到貧液槽6，由貧液泵送至填料吸收塔2，循環噴淋吸收，再生反應剩余的空氣8由半塔式再生塔4頂排出。旋流式超重力脫硫機3中的脫硫富液自流至另一反應槽5，由富液泵加壓送再生塔11再生，再生后貧液至另一貧液槽6，由貧液泵加壓送至旋流式超重力脫硫機3循環吸收，再生反應剩余的空氣8由再生塔11頂排出。隨著反應的進行，脫硫液10中鹽的濃度會增加，需排出一定量的廢液9去提鹽處理。實施例3
無論是采用實施例I還是實施例2的工藝裝置，本發明為了在脫硫過程中，不產生硫泡或生硫，采用氨或鈉堿其中任何一種堿液作為脫硫液來用，采用多元醌磺酸鹽和酚基化合物作為催化劑(ZZNQ)。脫硫液適用于填料吸收塔2和旋流式超重力脫硫機3。其脫硫機理是
用堿液(M + )從工藝氣體中吸收硫化氫、氰化氫等酸性氣體，催化劑同時將部分吸收生成的硫氫化合物(M. HS)氧化成多硫化物(M2Sm+1)，多硫化物與溶液中的氰化氫迅速反應生成硫氰酸鹽(MCNS)。催化劑(NQ = O)與空氣氧的反應再生。吸收過程反應式為
H2S + M + — Μ. HS + H+，
HCN + M + — M. CN + H+，
催化轉化過程反應式為
M. HS + [NQ = O] — M2Snx+1 + [NQ — 0H],
M2Snx+l + HCN — M2Snx + MCNS，
其他硫化物被空氣氧化成鹽反應式為
MHS + O2 — M2S2O3,MHS + O2 — M2SO4,
催化劑氧化再生反應式為十 O2 — [NQ = O] + H2O,
本工藝催化劑的作用是，將恰當數量的硫元素傳遞給氰化氫生成硫氰酸鹽。滿足氣體脫除氰化氫的要求。催化劑是一種可以傳遞電子的活性物質，而醌基和羥基類化合物具有 π電子結構。催化劑傳遞電子后由氧化態轉變成還原態失去活性，在氧的作用下轉移出電子成為具有氧化性的活性物質。實施例4
無論是實施例I還是實施例2的工藝裝置，采用實施例3的工藝，所產生的廢液9，均可進行如下工藝處理。本發明的脫硫工藝，有相應的廢液處理提鹽工藝相配合，當采用氨為脫硫堿源的工藝時，相對應的廢液處理工藝是，先將硫代硫酸銨轉化成硫酸銨，再分步結晶提取硫氰酸銨和硫酸銨產品。當采用碳酸鈉作為脫硫堿源時，有“石灰乳一石膏法”廢液處理和提鹽工藝相應配合，該工藝方法是將廢液中的硫酸鈉和硫代硫酸鈉用石灰乳轉化成石膏和氫氧化鈉，氫氧化鈉再經過二氧化碳酸化轉化成碳酸鈉，工藝回收碳酸鈉返回脫硫循環液系統。最后獲得高純度的硫氰酸鈉。
權利要求
1.一種塔機結合氣體脫硫工藝裝置，包括脫硫設備和再生設備，其特征在于所述的脫硫設備包括由填料吸收塔和旋流式超重力脫硫機組成的二級脫硫設備，含硫氣體先進入填料吸收塔進行脫硫，然后再進入旋流式超重力脫硫機脫硫后排出；脫硫液從填料吸收塔和旋流式超重力脫硫機頂部進入與含硫煤氣進行對流洗脫，完成后從底部排出進入再生設備進行再生，循環使用再生脫硫液，產生的廢液進入后續的提鹽工序進行提鹽處理。
2.根據權利要求I所述的塔機結合氣體脫硫工藝裝置，其特征在于所述的再生設備為半塔式再生塔。
3.根據權利要求I所述的塔機結合氣體脫硫工藝裝置，其特征在于所述的再生設備為再生槽。
4.根據權利要求I所述的塔機結合氣體脫硫工藝裝置，其特征在于洗脫后的脫硫液先進入儲液槽，再泵如再生設備進行再生。
5.權利要求I所述的塔機結合氣體脫硫工藝裝置的脫硫工藝，其特征在于含硫氣體先進入填料吸收塔進行脫硫，然后再進入旋流式超重力脫硫機脫硫后排出；脫硫液從填料吸收塔和旋流式超重力脫硫機頂部進入與含硫煤氣進行對流洗脫，完成后從底部排出進入再生設備進行再生，循環使用脫硫液，產生的廢液進入后續的提鹽工序進行提鹽處理；其中，脫硫液采用氨或鈉堿溶液，采用多元醌磺酸鹽和酚基化合物作為催化劑；提鹽工藝為 分步結晶提取硫氰酸銨和將硫代硫酸銨轉化成硫酸銨產品，或，采用石灰乳一石膏法將廢液中的硫酸鈉和硫代硫酸鈉用石灰乳轉化成石膏和氫氧化鈉，氫氧化鈉再經過二氧化碳加酸轉化成碳酸鈉，工藝回收碳酸鈉返回脫硫循環液系統。
全文摘要
本發明公開了一種塔機結合氣體脫硫工藝裝置，包括脫硫設備和再生設備，所述的脫硫設備包括由填料吸收塔和旋流式超重力脫硫機組成的二級脫硫設備，含硫氣體先進入填料吸收塔進行脫硫，然后再進入旋流式超重力脫硫機脫硫后排出；脫硫液從填料吸收塔和旋流式超重力脫硫機頂部進入與含硫煤氣進行對流洗脫，完成后從底部排出進入再生設備進行再生，循環使用再生脫硫液，產生的廢液進入后續的提鹽工序進行提鹽處理。該工藝及裝置既能適應高硫化氫含量的煤氣，又能滿足脫硫后煤氣含硫化氫指標；脫硫操作不產生硫泡，沒有硫磺生成；脫硫設備高效但重量輕，造價低；脫硫操作環境無污染和二次污染。
文檔編號C10K1/08GK102604687SQ201210085338
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月28日 優先權日2012年3月28日
發明者張巨水, 張超群, 程曉輝, 袁長勝 申請人:江蘇中顯集團有限公司