含有HSUB2/SUBS、COS、CSSUB2/SUB等气体的酸性气的脱硫方法、装置及系统.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410462558.1

申请日:

2014.09.11

公开号:

CN104190221A

公开日:

2014.12.10

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B01D 53/75申请日:20140911|||公开

IPC分类号:

B01D53/75; B01D53/48; B01D53/52; C01B17/05

主分类号:

B01D53/75

申请人:

美景(北京)环保科技有限公司

发明人:

高岱巍; 王霞

地址:

100048 北京市海淀区首体南路9号主语商务中心7号楼10层1001A

优先权:

专利代理机构:

北京律智知识产权代理有限公司 11438

代理人:

于宝庆;王莹

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内容摘要

本发明提供了一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫方法,其脱硫转化过程为:首先在MnO催化作用下使酸性气发生水解反应,水解反应后的酸性气再在液相Fe3+络合剂催化作用下,使其中的H2S经含氧气体氧化转变为硫磺排出。本发明还提供了一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫装置及包括该脱硫装置的脱硫系统。本发明提供的脱硫方法可将两步反应置于同一反应装置中进行,耗时短、效率高,本发明提供的脱硫装置以及脱硫系统脱硫效率高、制造成本低,且不易发生堵塞、运行稳定,具有工业化应用价值。

权利要求书

1.  一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫方法,其脱硫转化过程为:首先在MnO催化作用下使所述酸性气发生水解反应,水解反应后的酸性气再在液相Fe3+络合剂催化作用下,使其中的H2S经含氧气体氧化转变为硫磺排出。

2.
  根据权利要求1所述的脱硫方法,其特征在于,所述脱硫转化过程的反应温度为40~60℃,优选为47~53℃。

3.
  根据权利要求1或2所述的脱硫方法,其特征在于,所述脱硫转化过程的时间为5~10秒。

4.
  根据权利要求1-3任一项所述的脱硫方法,其特征在于,所述含氧气体中氧气的体积百分比为10~100%。

5.
  一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫装置,包括筒体反应装置和设置于所述筒体反应装置下部的倒锥体排料装置,其特征在于,所述筒体反应装置内部依次分为扇形的吸收区、反应区和脱气区,所述吸收区用于所述酸性气的水解反应,所述反应区用于所述酸性气的氧化反应,所述脱气区用于排出所得硫磺浆液及脱硫后的尾气;其中,所述吸收区设有MnO催化剂床,所述倒锥体排料装置设置在所述脱气区下方,其顶面圆周内切于所述筒体反应装置的底面圆周,所述倒锥体排料装置的顶面半径与所述筒体反应装置的底面半径比为0.65~0.85:1。

6.
  根据权利要求5所述的脱硫装置,其特征在于,所述倒锥体排料装置的顶面半径与所述筒体反应装置的底面半径比为0.73~0.78:1。

7.
  根据权利要求5或6所述的脱硫装置,其特征在于,所述脱硫装置还包括脉冲式多层松动系统,其包括:
外围供风系统,用以提供压缩空气;
多层空气盘管,与所述外围供风系统相连用以向所述倒锥体排料装置内通入压缩空气,所述多层空气盘管为6~9层,每层空气盘管包括围绕设置在所述倒锥体排料装置内部侧壁上的主管以及若干连接在所述主管上并向所述倒锥体排料装置内部延伸的支管;以及
控制系统,用以控制所述多层空气盘管向所述倒锥体排料装置内通入压缩空气,包括设置在所述主管上的时序开关阀以及用以控制所述时序开关阀的时序控制器。

8.
  根据权利要求7所述的脱硫装置,其特征在于,所述外围供风系统的供风压力为0.8~1.0MPa。

9.
  根据权利要求7所述的脱硫装置,其特征在于,所述主管等间距设置在所述倒锥体排料装置的内部侧壁上。

10.
  根据权利要求7所述的脱硫装置,其特征在于,所述时序控制器控制所述多层空气盘管依次向所述倒锥体排料装置中通入压缩空气,相邻空气盘管通气的时间间隔为20~60s,每次通入压缩空气的时间为1~4s。

11.
  一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫系统,其特征在于,所述脱硫系统中采用权利要求5-10任一项所述的脱硫装置。

12.
  根据权利要求11所述的脱硫系统,其特征在于,所述脱硫系统还包括用于分离固体硫磺的固液分离装置,所述固液分离装置的进料口与所述脱硫装置的倒锥体排料装置相连,所述固液分离装置的液体出料口与所述脱硫装置的筒体反应装置相连。

说明书

含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及工业酸性气处理领域,具体涉及一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫方法、脱硫装置以及包括所述脱硫装置的脱硫系统。
背景技术
近年来煤化工行业盛行,煤制油、煤制天然气成为煤化工行业的主要产业。众所周知,煤中硫的含量较高,导致尾气中含有较多的H2S、SO2等含硫废气,对环境造成严重的污染,煤化工尾气脱硫技术已经成为研究热点。
目前的脱硫技术可大体分为几类:
(1)克劳斯法脱硫:克劳斯法操作灵活方便、硫磺回收率高、装置适应性强、投资和操作费用少,因此广泛应用于化工装置中。但由于克劳斯的反应较复杂,是可逆反应,转化率受反应温度下热力学平衡的限制,且反应过程中生成的大量水分难以从过程气中分离,使H2S浓度不断下降,这样更限制了平衡向生成硫的方向移动。由于克劳斯法自身存在的诸多问题,及当今环保要求的日益提高,克劳斯法的排放标准已不能满足现在的环保要求,故势必会被新型的节能、便捷、回收率高的脱硫工艺所代替。
(2)生物脱硫:是利用微生物或它所含的酶催化含硫化合物,使其所含的硫释放出来的过程。大体可分为Shell-Paques工艺、Bio-SR工艺和生化铁-碱溶液催化法。生物脱硫具有安全无环境污染、建造成本和操作费用低、经济效益好、净化气的效率高、适应范围广泛等优点。但由于生物在脱硫过程中反应速度较慢,且生物菌种在选择的过程中比较繁琐,经常在装置运行过程中,出现不明原因的脱硫效率下降现象,成为限制其大面积推广的阻碍。
(3)湿式氧化法脱硫化氢:此类方法是化学反应脱硫,包括氨水液相催化法、栲胶法、KCA法、络合铁法等,其中以络合铁法最受关注,它不仅有优良的催化氧化能力,而且价格低廉。
专利US 5126118提出了一种采用Fe3+、V5+离子催化剂的循环式脱硫工 艺及装置,但是对于工艺参数指标未予优化。
专利CN 200310112779.8提出了一种使用络合铁法脱除富二氧化碳气体中硫化物的方法,但是其所采取的喷射吸收串流化床工艺装置较为复杂。
专利CN 201310472099.0提出了一种用于二氧化硫、硫化氢及有机硫的克劳斯尾气处理工艺,其采用络合铁法处理工艺,硫回收率达到99.95%以上,尾气中硫含量达到1.0mg/m3以下。但是其采用氢气将有机硫和二氧化硫还原为硫化氢,需额外的加氢反应器,处理成本较高,加氢步骤需要200℃以上的高温,能耗大,而且其工艺参数指标也未予优化。此外,该专利所使用的络合铁液相氧化还原脱硫器中,底部的倒锥体排料装置与筒体反应器为同心圆结构,而通常络合铁液相氧化还原脱硫器的排料口(脱气区)不位于所述脱硫器的中心,因此倒锥体排料装置的排料口(锥心部位)并不在脱硫器排料口的正下方,加之体积过于庞大,脱硫器中的硫磺浆液排出时,通过倒锥体排料装置的内壁滑坡易形成漩涡,从而会导致硫磺堵塞排料装置,造成整个脱硫过程失效。
发明内容
为克服现有酸性气脱硫过程中存在的缺陷,本发明的一个目的是提供一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫方法。
本发明的另一目的是提供一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫装置。
本发明的还一目的是提供一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫系统。
本发明提供的含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫方法,其脱硫转化过程为:首先在MnO催化作用下使所述酸性气发生水解反应,水解反应后的酸性气再在液相Fe3+络合剂催化作用下,使其中的H2S经含氧气体氧化转变为硫磺排出。
上述脱硫方法中,所述脱硫转化过程的反应温度为40~60℃,优选为47~53℃。
上述脱硫方法中,所述脱硫转化过程的时间为5~10秒。
上述脱硫方法中,所述含氧气体中氧气的体积百分比为10~100%。
本发明提供的含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫装置,包括筒体反应装置和设置于所述筒体反应装置下部的倒锥体排料装置,所述筒体反应装置内部依次分为扇形的吸收区、反应区和脱气区,所述吸收区用于所述酸性气的水解反应,所述反应区用于所述酸性气的氧化反应,所述脱气区用于排出所得硫磺浆液及脱硫后的尾气;其中,所述吸收区设有MnO催化剂床,所述倒锥体排料装置设置在所述脱气区下方,其顶面圆周内切于所述筒体反应装置的底面圆周,所述倒锥体排料装置的顶面半径与所述筒体反应装置的底面半径比为0.65~0.85:1。
上述脱硫装置中,所述倒锥体排料装置的顶面半径与所述筒体反应装置的底面半径比为0.73~0.78:1。
上述脱硫装置中,所述脱硫装置还包括脉冲式多层松动系统,其包括:
外围供风系统,用以提供压缩空气;
多层空气盘管,与所述外围供风系统相连用以向所述倒锥体排料装置内通入压缩空气,所述多层空气盘管为6~9层,每层空气盘管包括围绕设置在所述倒锥体排料装置内部侧壁上的主管以及若干连接在所述主管上并向所述倒锥体排料装置内部延伸的支管;以及
控制系统,用以控制所述多层空气盘管向所述倒锥体排料装置内通入压缩空气,包括设置在所述主管上的时序开关阀以及用以控制所述时序开关阀的时序控制器。
上述脱硫装置中,所述外围供风系统的供风压力为0.8~1.0MPa。
上述脱硫装置中,所述主管等间距设置在所述倒锥体排料装置的内部侧壁上。
上述脱硫装置中,所述时序控制器控制所述多层空气盘管依次向所述倒锥体排料装置中通入压缩空气,相邻空气盘管通气的时间间隔为20~60s,每次通入压缩空气的时间为1~4s。
本发明提供的含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫系统包括脱硫装置,该脱硫装置采用以上技术方案任一项所述的脱硫装置。
上述脱硫系统中,还包括用于分离固体硫磺的固液分离装置,所述固液分离装置的进料口与所述脱硫装置的倒锥体排料装置相连,所述固 液分离装置的液体出料口与所述脱硫装置的筒体反应装置相连。
本发明提供的脱硫方法具有以下优点:
(1)采用水解+氧化的反应过程,能有效除去其中所含的H2S、COS、CS2等主要杂质,脱硫后的气体符合环保要求,可直接进行排放,酸性气中的硫能以固体硫磺形式得到有效回收。
(2)采用MnO催化酸性气的水解反应,无需额外的反应装置,可与氧化反应于同一反应器中完成,节省了反应装置并缩短了整体脱硫反应时间,该水解反应无需高温,能耗低、安全性好,催化剂可反复使用,脱硫成本大大降低。
本发明提供的脱硫装置具有以下优点:
(1)水解反应可与氧化反应于同一反应器中进行,缩短了整体脱硫反应时间,5-10秒的停留时间即可完成整个脱硫过程。
(2)本发明提供的脱硫装置中,倒锥体排料装置设置于脱气区下方,硫磺浆液的排出路线缩短,避免了其在排料装置中形成漩涡,有利于物料顺利排出,而且,本发明的倒锥体排料装置减小了装置体积,进一步节约了脱硫装置的制造成本。
(3)本发明提供的脱硫装置中,倒锥体排料装置还具有可控的脉冲式多层松动系统,通过向其中通入压缩空气,可进一步避免硫磺浆液的堆积,使其顺利排出,从而进一步保证了整个脱硫装置的顺利运作。
本发明提供的脱硫方法、脱硫装置以及脱硫系统脱硫效率高、制造成本低,非常具有工业化应用价值。
附图说明
图1为本发明所述脱硫系统的示意图,其中,脱硫装置筒体反应装置为呈扇形展开的剖面图;
图2为本发明所述脱硫装置的俯视剖面图;
图3为本发明所述包括脉冲式多层松动系统的倒锥体排料装置的剖面图;
其中,附图标记说明如下:
1、筒体反应装置;101、吸收区;102(包括102-1~102-4)、反应 区;103、脱气区;2、倒锥体排料装置;201、外围供风系统;202、多层空气盘管;203、主管;204、支管;205、时序开关阀;206、时序控制器;3、MnO催化剂床;4、溢流板;5、折流板;6、脉冲式多层松动系统;7、固液分离装置。
具体实施方式
本发明的第一个方面提供了一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫方法,其脱硫转化过程为:首先在MnO催化剂存在下使待脱硫的酸性气发生水解反应,水解反应后的酸性气再在液相Fe3+络合剂的催化作用下,使其中的H2S经含氧气体氧化转化为硫磺排出,由此完成所述酸性气的脱硫。
本发明提供的脱硫方法采用如下的反应机理:首先,酸性气先在MnO催化剂作用下将酸性气中含有的COS、CS2等有机硫成分水解为H2S,生成的H2S与酸性气中所含的H2S再在液相Fe3+络合剂催化作用下进行氧化-还原转化反应转变为单质硫磺,除去了H2S、COS、CS2的尾气可直接排放,单质硫磺可回收利用。
其中,反应过程如下方程式所示:
(1)酸性气中COS、CS2等有机硫的水解反应(在催化剂存在的情况下):
COS(气)+H2O(液)←→CO2(气)+H2S(气)
CS2(气)+2H2O(液)←→2H2S(气)+CO2(气)
(2)酸性气中H2S的氧化反应:
H2S(气)+H2O(液)←→H2S(溶液)+H2O(溶液)
H2S(溶液)←→H++HS-
HS-+2Fe3+→2Fe2++H++S0
H2S(气)+2Fe3+→2H++S0+2Fe2+
Fe3+络合剂的再生反应为:
1/2O2(气)+H2O→1/2O2(液)+H2O
1/2O2(液)+H2O+2Fe2+→2OH-+2Fe3+
总反应方程为:
H2S+1/2O2→H2O+S0
目前,煤化工酸性气中,主要包含H2S、COS、CS2等含硫气体,除此之外,还含有微量的SO2、NH3、CO2以及小分子的饱和烷烃,如CH4等。采用本发明的脱硫方法时,水解步骤中还可以将小分子饱和烷烃还原为适宜排放的CO2,同时除去了小分子饱和烷烃杂质。
在根据本发明的脱硫方法的一个实施方式中,脱硫转化过程的反应温度为40~60℃。发明人在研究中发现,此反应温度下水解、氧化反应效果最好,也不会使反应装置中的水失衡,能耗低,过高或高低的温度下都无法达到此效果。在一个优选的实施方式中,脱硫过程的反应温度为47~53℃。本发明脱硫方法中,水解反应和H2S的氧化反应可在同一温度下进行,无需高温,大幅减少了能耗。
在根据本发明的脱硫方法的一个实施方式中,脱硫转化过程的时间为5~10秒。本发明脱硫方法中,水解反应和H2S的氧化反应可在一体化反应器中进行,而且水解反应效率更高,因此可明显缩短物料在反应器的反应时间,有效提高了脱硫效率。
在根据本发明的脱硫方法的一个实施方式中,用于氧化H2S的含氧气体中氧气的体积百分比为10~100%,可以为任意含量,出于成本考虑,在一个优选的实施方式中,含氧气体可选用空气。
本发明的第二个方面提供了一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫装置,如图1和图2所示,该脱硫装置包括筒体反应装置1和设置于所述筒体反应装置1下部的倒锥体排料装置2,所述筒体反应装置1内部依次分为扇形的吸收区101、反应区102(图中102-1至102-4的区域)和脱气区103。所述吸收区101用于所述酸性气的水解反应,所述反应区102用于所述酸性气的氧化反应,所述脱气区103用于排出所得硫磺浆液及脱硫后的尾气;其中,所述吸收区101设有MnO催化剂床3,所述倒锥体排料装置2设置在所述脱气区103下方,其顶面圆周内切于所述筒体反应装置1的底面圆周,所述倒锥体排料装置2的顶面半径与所述筒体反应装置1的底面半径比为0.65~0.85:1。
具体来说,如图2所示,筒体反应装置1分为用于酸性气水解反应的吸收区101、用于酸性气氧化反应的反应区102以及用于排出所得硫磺浆液及脱硫后尾气的脱气区103。由于反应区102涉及H2S的氧化、Fe3+ 络合剂催化剂的再生等多个反应步骤,因此可进一步将反应区102划分为H2S氧化反应区如102-1以及络合剂再生区如102-2至102-4,反应区的划分不限于此,可由本领域技术人员进行任意调整。筒体反应装置可采用现有的装置,如专利US 5126118记载的循环式脱硫装置。如图1所示,不同的反应区域通过溢流板4和折流板5分隔,图2中直箭头表示溶液在反应装置折流板底部平流,弯箭头表示溶液由反应装置溢流板顶部溢流。其中,吸收区101设置有一层MnO催化剂床3,酸性气体通过后发生水解反应。本发明的筒体反应装置1通过在其中增加吸收区的MnO催化剂床,可将酸性气的水解、氧化两步反应置于同一反应装置中完成,减少了化工设备数量,而且可大大缩短反应时间,5-10秒即可完成酸性气的脱硫转化过程,脱硫效率明显提高。
如图1所示,与现有的倒锥体排料装置不同,本发明脱硫装置的倒锥体排料装置2与筒体反应装置1并非为“同心圆”结构,倒锥体排料装置2设置在脱气区103的下方,如图2所示,其顶面圆周内切于筒体反应装置1的底面圆周,且半径小于筒体反应装置的底面半径,由此可减小倒锥体排料装置体积。此外,倒锥体排料装置2的锥心在脱气区103的正下方,硫磺浆液从脱气区103流下后,可直接流入倒锥体排料装置2的底部进行排出,减少或者避免了漩涡的产生,从而不易发生排料装置的堵塞。在根据本发明的脱硫装置的一个实施方式中,倒锥体排料装置2的顶面半径与筒体反应装置1的底面半径比为0.65~0.85:1;在此半径比例范围内,可使倒锥体排料装置2的锥心不偏离脱气区103的范围,也不会使倒锥体排料装置2的体积大到令硫磺浆液形成漩涡。在一个优选的实施方式中,倒锥体排料装置2的顶面半径与筒体反应装置2的底面半径比为0.73~0.78:1。
如图1所示,上述脱硫装置工作时,待脱硫的酸性气以鼓泡形式进入吸收区101底部,与Fe3+络合剂溶液迅速混合后向上流动,当穿过MnO催化剂床层3时,气体中的COS、CS2等酸性气被催化水解为H2S,酸性气中的小分子饱和烷烃水解后也会释放少量CO2,因此可增加液体中气体的含量,增强气体对液体的浮力,有利于反应装置1中的溶液循环。水解后的酸性气进入反应区102,在其中发生H2S的氧化以及Fe2+络合剂 的再生等一系列反应后,生成的硫磺与络合剂溶液一起形成硫磺浆液从脱气区103经由倒锥体排料装置2排出,脱硫后的尾气由于符合排放标准而可直接排放,由此完成了酸性气的脱硫过程。
在根据本发明的脱硫装置的一个实施方式中,上述脱硫装置还包括脉冲式多层松动系统6,如图3所示,该脉冲式多层松动系统包括:
外围供风系统201,用以提供压缩空气;
多层空气盘管202,与外围供风系统相连用以向倒锥体排料装置内通入压缩空气,多层空气盘管可分为6~9层,每层空气盘管包括围绕设置在倒锥体排料装置内部侧壁上的主管203以及若干连接在主管上并向倒锥体排料装置内部延伸的支管204;以及
控制系统,用以控制多层空气盘管向倒锥体排料装置内通入压缩空气,包括设置在主管上的时序开关阀205以及用以控制所述时序开关阀的时序控制器206。
上述脉冲式多层松动系统工作时,可由时序控制器206通过控制各层空气管盘上的时序开关阀205,从而向主管203中以脉冲式通入压缩空气,压缩空气再由各个支管204向倒锥体排料装置内喷射压缩空气,由于压缩空气可对含有固体硫磺的浆液产生松动作用,因而可以进一步避免硫磺在倒锥体排料装置中堆积和堵塞。
在根据本发明的脱硫装置的一个实施方式中,外围供风系统的供风压力可以为0.8~1.0MPa。
在根据本发明的脱硫装置的一个实施方式中,主管203等间距设置在倒锥体排料装置的内部侧壁上。
在根据本发明的脱硫装置的一个实施方式中,支管204均匀分布设置在主管203上,支管的数量可根据实际需要调整。
脉冲式多层松动系统可根据实际需要设置通入压缩空气的方式和时间,以保证硫磺浆液不堆积、堵塞排料口即可。在根据本发明的脱硫装置的一个实施方式中,时序控制器206可控制多层空气盘管依次向倒锥体排料装置中通入压缩空气,相邻空气盘管通气的时间间隔可以为20~60s,每次通入压缩空气的时间可以为1~4s。按照通常的酸性气处理需要,每次通入压缩空气可以持续通入30~60min为一个周期。
上述脉冲式多层松动系统中的时序控制器、时序开关阀等可采用现有的控制技术,本发明不做限制。
本发明的第三个方面提供了一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫系统,该脱硫系统至少包括本发明提供的任一种脱硫装置。
在根据本发明的脱硫系统的一个实施方式中,如图1所示,脱硫系统还包括用于分离固体硫磺的固液分离装置7,固液分离装置7的进料口与脱硫装置的倒锥体排料装置相连,液体出料口与脱硫装置的筒体反应装置相连,分离出的Fe3+络合剂溶液返回筒体反应装置1循环使用。在一个优选的实施方式中,固液分离装置7可以选用压滤机。
本发明提供的脱硫装置不限于上述系统,可适用于同领域的任意脱硫系统,如专利CN 201310472099.0记载的工艺系统。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将进一步描述本发明的示例性实施例的技术方案。
以下实施例中,Fe3+络合剂选用市售的EDTA和多聚糖复合双组份配合体。
以下实施例中使用的脱硫系统可参照中国专利CN 201310472099.0,具体来说,脱硫系统按照酸性气流向依次包括分液罐、换热器、本发明的脱硫装置以及压滤机。分液罐用于将含液体量高的酸性气进行气液分离,分离的液体排出,气体进入下一步流程,如果酸性气经过其他工艺处理或本身液体含量较低,也可省略此步,分液罐可采用本领域通常使用的任意种类。换热器用于将酸性气加热,以保证进入脱硫装置中的酸性气温度,通过换热器换热,酸性气进气温度需控制在40-60℃之间,过高或过低的进气温度会使反应装置中的水失衡。压滤机用于将脱硫装置排出的硫磺浆液进行分离,得到干燥的硫磺产品,催化剂液体循环返回反应装置中循环利用。脱硫装置还连接有用于通入含氧气体的鼓风机,以及用于在反应过程中补添加Fe3+络合剂溶液的化学品储罐,通过计量泵将化学品储罐中的Fe3+络合剂溶液输送至脱硫装置中,以维持脱硫装置中Fe3+络合剂的量。脱硫装置和压滤机之间还包括有并联的两台循环泵用于循环输送物料。为保证脱硫装置中反应装置内的温度,脱硫装置的反应装置部分还连接有自动转换式换热器,通过循环泵对筒体反应装 置内的溶液进行循环以调节温度。
实施例1
采用上述脱硫系统处理某公司酸性气,酸性气体流量为731.58Nm3/h,其组分按体积百分数为H2S含量18.26%,COS含量为2.67%,CS2含量为1.28%,其他组分为水和CO2
将此酸性气体首先通入分液罐进行分液分离出其中的水,分液后的气体通入换热器中进行换热,使出口气体温度为47℃,符合脱硫装置中溶液的温度范围,并将其通入脱硫装置的反应装置中与Fe3+络合剂溶液混合进行氧化还原反应。酸性气以鼓泡的形式进入反应装置吸收区的底部,并随溶液向上流动,首先经过还原催化剂床层(MnO)进行COS、CS2等的水解反应,H2S迅速被溶液吸收并转化,酸性气在反应装置中的停留时间约为6s。生成的硫磺连同液体催化剂形成浆液由脱气区排入倒锥体排料装置中。
反应过程中,同时持续不断地利用计量泵从化学品储罐中向反应装置中补加Fe3+络合剂,添加量为44.69kg/h。与此同时,利用鼓风机向反应装置中鼓入含氧42%气体,且含氧气体与酸性气的进气比例为4.4:1。为了维持反应装置中溶液的温度,反应装置还连接有循环泵和自动转换式换热器,循环泵的循环量为418.18m3/h,自动转换式换热器的换热量为82.45kw,以维持反应装置中溶液的温度为52℃。
脱硫装置的倒锥体排料装置的顶面半径与反应装置的底面半径比为0.75:1,倒锥体排料装置还设置有脉冲式多层松动系统,设有6层空气管盘,松动介质采用0.8MPa(g)压缩空气,并通过时序控制器控制压缩空气通入,相邻空气盘管通气的时间间隔约为50s,每层空气盘管每次通入压缩空气的时间约为3s,每次持续通入30min为一个周期,控制通气周期间隔以使倒锥体排料装置排料顺畅、无堆积。硫磺浆液从倒锥体排料装置流出,通过两台并联的循环泵给浆液提供动力,使浆液流入压滤机中进行固液分离,分离完的固体硫磺进行收集,滤液返回至反应装置中循环使用,至此脱硫工艺循环反应完成。
脱硫处理后的尾气可直接排放,排放尾气中H2S的含量为10.06ppm,COS和CS2的含量均在10ppm以下,符合《GB 14554-93恶臭污染物排放标准》的要求,硫回收率为99.96%。而且,该脱硫系统运转稳定,可连续稳 定运行2年,无硫磺物料堆积。
实施例2
采用上述脱硫系统处理某煤化工酸性气,酸性气体流量为1497.14Nm3/h,其组分按体积百分数为H2S含量42.22%,COS含量为2.92%,CS2含量为1.58%,其他组分为水和CO2
将此酸性气体首先通入分液罐进行分液,分液后的气体通入换热器中进行换热,出口气体温度为45℃,符合脱硫装置中溶液的温度范围,并将其通入脱硫装置的反应装置中与Fe3+络合剂溶液混合进行氧化还原反应。酸性气以鼓泡的形式进入反应装置吸收区的底部,并随溶液向上流动,首先经过还原催化剂床层(MnO)进行COS、CS2等的水解反应,H2S迅速被溶液吸收并转化,酸性气在反应装置1中的停留时间约为8s。生成的硫磺连同液体催化剂形成浆液由脱气区排入倒锥体排料装置中。
反应过程中,同时持续不断地利用计量泵从化学品储罐10中补加Fe3+络合剂,添加量为54.11kg/h。与此同时,利用鼓风机向反应装置中鼓入空气,且空气与酸性气的进气比例为8.8:1。为了维持反应装置中溶液的温度,反应装置还连接有循环泵和自动转换式换热器,循环泵的循环量为148m3/h,自动转换式换热器的换热量为126.98kw,以维持反应装置中溶液的温度为49℃。
脱硫装置的倒锥体排料装置的顶面半径与反应装置的底面半径比为0.76:1,倒锥体排料装置还设置有脉冲式多层松动系统,设有6层空气管盘,松动介质采用0.9MPa(g)压缩空气,并通过时序控制器控制压缩空气通入,相邻空气盘管通气的时间间隔约为30s,每层空气盘管每次通入压缩空气的时间约为4s,每次持续通入50min为一个周期,控制通气周期间隔以使倒锥体排料装置排料顺畅、无堆积。硫磺浆液从倒锥体排料装置流出,通过两台并联的循环泵给浆液提供动力,使浆液流入压滤机中进行固液分离,分离完的固体硫磺进行收集,滤液返回至反应装置中循环利用,至此脱硫工艺循环反应完成。
脱硫处理后的尾气可直接排放,排放尾气中H2S的含量为9.91ppm,COS和CS2的含量均在10ppm以下,符合《GB 14554-93恶臭污染物排放标准》的要求,硫回收率为99.99%。而且,该脱硫系统运转稳定,可连续稳定运行 2年,无硫磺物料堆积。
由上述实施例可以看出:通过本发明提供的脱硫方法和脱硫系统对酸性气进行脱硫处理后,气体符合现有的排放标准要求,并能有效回收其中的硫,而且系统运行稳定、效率高、成本低,适宜于大规模应用。
虽然为了说明本发明,已经公开了本发明的优选实施方案,但是本领域的技术人员应当理解,在不脱离权利要求书所限定的本发明构思和范围的情况下,可以对本发明做出各种修改、添加和替换。

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1、10申请公布号CN104190221A43申请公布日20141210CN104190221A21申请号201410462558122申请日20140911B01D53/75200601B01D53/48200601B01D53/52200601C01B17/0520060171申请人美景(北京)环保科技有限公司地址100048北京市海淀区首体南路9号主语商务中心7号楼10层1001A72发明人高岱巍王霞74专利代理机构北京律智知识产权代理有限公司11438代理人于宝庆王莹54发明名称含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫方法、装置及系统57摘要本发明提供了一种含有H2S、COS、CS2。

2、等气体的酸性气的脱硫方法,其脱硫转化过程为首先在MNO催化作用下使酸性气发生水解反应,水解反应后的酸性气再在液相FE3络合剂催化作用下,使其中的H2S经含氧气体氧化转变为硫磺排出。本发明还提供了一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫装置及包括该脱硫装置的脱硫系统。本发明提供的脱硫方法可将两步反应置于同一反应装置中进行,耗时短、效率高,本发明提供的脱硫装置以及脱硫系统脱硫效率高、制造成本低,且不易发生堵塞、运行稳定,具有工业化应用价值。51INTCL权利要求书1页说明书8页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书8页附图3页10申请公布号CN104。

3、190221ACN104190221A1/1页21一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫方法,其脱硫转化过程为首先在MNO催化作用下使所述酸性气发生水解反应,水解反应后的酸性气再在液相FE3络合剂催化作用下,使其中的H2S经含氧气体氧化转变为硫磺排出。2根据权利要求1所述的脱硫方法,其特征在于,所述脱硫转化过程的反应温度为4060,优选为4753。3根据权利要求1或2所述的脱硫方法,其特征在于,所述脱硫转化过程的时间为510秒。4根据权利要求13任一项所述的脱硫方法,其特征在于,所述含氧气体中氧气的体积百分比为10100。5一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫装置,包。

4、括筒体反应装置和设置于所述筒体反应装置下部的倒锥体排料装置,其特征在于,所述筒体反应装置内部依次分为扇形的吸收区、反应区和脱气区,所述吸收区用于所述酸性气的水解反应,所述反应区用于所述酸性气的氧化反应,所述脱气区用于排出所得硫磺浆液及脱硫后的尾气;其中,所述吸收区设有MNO催化剂床,所述倒锥体排料装置设置在所述脱气区下方,其顶面圆周内切于所述筒体反应装置的底面圆周,所述倒锥体排料装置的顶面半径与所述筒体反应装置的底面半径比为0650851。6根据权利要求5所述的脱硫装置,其特征在于,所述倒锥体排料装置的顶面半径与所述筒体反应装置的底面半径比为0730781。7根据权利要求5或6所述的脱硫装置,。

5、其特征在于,所述脱硫装置还包括脉冲式多层松动系统,其包括外围供风系统,用以提供压缩空气;多层空气盘管,与所述外围供风系统相连用以向所述倒锥体排料装置内通入压缩空气,所述多层空气盘管为69层,每层空气盘管包括围绕设置在所述倒锥体排料装置内部侧壁上的主管以及若干连接在所述主管上并向所述倒锥体排料装置内部延伸的支管;以及控制系统,用以控制所述多层空气盘管向所述倒锥体排料装置内通入压缩空气,包括设置在所述主管上的时序开关阀以及用以控制所述时序开关阀的时序控制器。8根据权利要求7所述的脱硫装置,其特征在于,所述外围供风系统的供风压力为0810MPA。9根据权利要求7所述的脱硫装置,其特征在于,所述主管等。

6、间距设置在所述倒锥体排料装置的内部侧壁上。10根据权利要求7所述的脱硫装置,其特征在于,所述时序控制器控制所述多层空气盘管依次向所述倒锥体排料装置中通入压缩空气,相邻空气盘管通气的时间间隔为2060S,每次通入压缩空气的时间为14S。11一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫系统,其特征在于,所述脱硫系统中采用权利要求510任一项所述的脱硫装置。12根据权利要求11所述的脱硫系统,其特征在于,所述脱硫系统还包括用于分离固体硫磺的固液分离装置,所述固液分离装置的进料口与所述脱硫装置的倒锥体排料装置相连,所述固液分离装置的液体出料口与所述脱硫装置的筒体反应装置相连。权利要求书CN104。

7、190221A1/8页3含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫方法、装置及系统技术领域0001本发明涉及工业酸性气处理领域,具体涉及一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫方法、脱硫装置以及包括所述脱硫装置的脱硫系统。背景技术0002近年来煤化工行业盛行,煤制油、煤制天然气成为煤化工行业的主要产业。众所周知,煤中硫的含量较高,导致尾气中含有较多的H2S、SO2等含硫废气,对环境造成严重的污染,煤化工尾气脱硫技术已经成为研究热点。0003目前的脱硫技术可大体分为几类00041克劳斯法脱硫克劳斯法操作灵活方便、硫磺回收率高、装置适应性强、投资和操作费用少,因此广泛应用于化工装置中。

8、。但由于克劳斯的反应较复杂,是可逆反应,转化率受反应温度下热力学平衡的限制,且反应过程中生成的大量水分难以从过程气中分离,使H2S浓度不断下降,这样更限制了平衡向生成硫的方向移动。由于克劳斯法自身存在的诸多问题,及当今环保要求的日益提高,克劳斯法的排放标准已不能满足现在的环保要求,故势必会被新型的节能、便捷、回收率高的脱硫工艺所代替。00052生物脱硫是利用微生物或它所含的酶催化含硫化合物,使其所含的硫释放出来的过程。大体可分为SHELLPAQUES工艺、BIOSR工艺和生化铁碱溶液催化法。生物脱硫具有安全无环境污染、建造成本和操作费用低、经济效益好、净化气的效率高、适应范围广泛等优点。但由于。

9、生物在脱硫过程中反应速度较慢,且生物菌种在选择的过程中比较繁琐,经常在装置运行过程中,出现不明原因的脱硫效率下降现象,成为限制其大面积推广的阻碍。00063湿式氧化法脱硫化氢此类方法是化学反应脱硫,包括氨水液相催化法、栲胶法、KCA法、络合铁法等,其中以络合铁法最受关注,它不仅有优良的催化氧化能力,而且价格低廉。0007专利US5126118提出了一种采用FE3、V5离子催化剂的循环式脱硫工艺及装置,但是对于工艺参数指标未予优化。0008专利CN2003101127798提出了一种使用络合铁法脱除富二氧化碳气体中硫化物的方法,但是其所采取的喷射吸收串流化床工艺装置较为复杂。0009专利CN20。

10、13104720990提出了一种用于二氧化硫、硫化氢及有机硫的克劳斯尾气处理工艺,其采用络合铁法处理工艺,硫回收率达到9995以上,尾气中硫含量达到10MG/M3以下。但是其采用氢气将有机硫和二氧化硫还原为硫化氢,需额外的加氢反应器,处理成本较高,加氢步骤需要200以上的高温,能耗大,而且其工艺参数指标也未予优化。此外,该专利所使用的络合铁液相氧化还原脱硫器中,底部的倒锥体排料装置与筒体反应器为同心圆结构,而通常络合铁液相氧化还原脱硫器的排料口脱气区不位于所述脱硫器的中心,因此倒锥体排料装置的排料口锥心部位并不在脱硫器排料口的正下方,加之体积过于庞大,脱硫器中的硫磺浆液排出时,通过倒锥体排料装。

11、置的内壁滑坡易形成漩涡,说明书CN104190221A2/8页4从而会导致硫磺堵塞排料装置,造成整个脱硫过程失效。发明内容0010为克服现有酸性气脱硫过程中存在的缺陷,本发明的一个目的是提供一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫方法。0011本发明的另一目的是提供一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫装置。0012本发明的还一目的是提供一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫系统。0013本发明提供的含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫方法,其脱硫转化过程为首先在MNO催化作用下使所述酸性气发生水解反应,水解反应后的酸性气再在液相FE3络合剂催化作用。

12、下,使其中的H2S经含氧气体氧化转变为硫磺排出。0014上述脱硫方法中,所述脱硫转化过程的反应温度为4060,优选为4753。0015上述脱硫方法中,所述脱硫转化过程的时间为510秒。0016上述脱硫方法中,所述含氧气体中氧气的体积百分比为10100。0017本发明提供的含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫装置,包括筒体反应装置和设置于所述筒体反应装置下部的倒锥体排料装置,所述筒体反应装置内部依次分为扇形的吸收区、反应区和脱气区,所述吸收区用于所述酸性气的水解反应,所述反应区用于所述酸性气的氧化反应,所述脱气区用于排出所得硫磺浆液及脱硫后的尾气;其中,所述吸收区设有MNO催化剂床,所。

13、述倒锥体排料装置设置在所述脱气区下方,其顶面圆周内切于所述筒体反应装置的底面圆周,所述倒锥体排料装置的顶面半径与所述筒体反应装置的底面半径比为0650851。0018上述脱硫装置中,所述倒锥体排料装置的顶面半径与所述筒体反应装置的底面半径比为0730781。0019上述脱硫装置中,所述脱硫装置还包括脉冲式多层松动系统,其包括0020外围供风系统,用以提供压缩空气;0021多层空气盘管,与所述外围供风系统相连用以向所述倒锥体排料装置内通入压缩空气,所述多层空气盘管为69层,每层空气盘管包括围绕设置在所述倒锥体排料装置内部侧壁上的主管以及若干连接在所述主管上并向所述倒锥体排料装置内部延伸的支管;以。

14、及0022控制系统,用以控制所述多层空气盘管向所述倒锥体排料装置内通入压缩空气,包括设置在所述主管上的时序开关阀以及用以控制所述时序开关阀的时序控制器。0023上述脱硫装置中,所述外围供风系统的供风压力为0810MPA。0024上述脱硫装置中,所述主管等间距设置在所述倒锥体排料装置的内部侧壁上。0025上述脱硫装置中,所述时序控制器控制所述多层空气盘管依次向所述倒锥体排料装置中通入压缩空气,相邻空气盘管通气的时间间隔为2060S,每次通入压缩空气的时间为14S。0026本发明提供的含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫系统包括脱硫装置,该脱硫装置采用以上技术方案任一项所述的脱硫装置。0。

15、027上述脱硫系统中,还包括用于分离固体硫磺的固液分离装置,所述固液分离装置的进料口与所述脱硫装置的倒锥体排料装置相连,所述固液分离装置的液体出料口与所述说明书CN104190221A3/8页5脱硫装置的筒体反应装置相连。0028本发明提供的脱硫方法具有以下优点00291采用水解氧化的反应过程,能有效除去其中所含的H2S、COS、CS2等主要杂质,脱硫后的气体符合环保要求,可直接进行排放,酸性气中的硫能以固体硫磺形式得到有效回收。00302采用MNO催化酸性气的水解反应,无需额外的反应装置,可与氧化反应于同一反应器中完成,节省了反应装置并缩短了整体脱硫反应时间,该水解反应无需高温,能耗低、安全。

16、性好,催化剂可反复使用,脱硫成本大大降低。0031本发明提供的脱硫装置具有以下优点00321水解反应可与氧化反应于同一反应器中进行,缩短了整体脱硫反应时间,510秒的停留时间即可完成整个脱硫过程。00332本发明提供的脱硫装置中,倒锥体排料装置设置于脱气区下方,硫磺浆液的排出路线缩短,避免了其在排料装置中形成漩涡,有利于物料顺利排出,而且,本发明的倒锥体排料装置减小了装置体积,进一步节约了脱硫装置的制造成本。00343本发明提供的脱硫装置中,倒锥体排料装置还具有可控的脉冲式多层松动系统,通过向其中通入压缩空气,可进一步避免硫磺浆液的堆积,使其顺利排出,从而进一步保证了整个脱硫装置的顺利运作。0。

17、035本发明提供的脱硫方法、脱硫装置以及脱硫系统脱硫效率高、制造成本低,非常具有工业化应用价值。附图说明0036图1为本发明所述脱硫系统的示意图,其中,脱硫装置筒体反应装置为呈扇形展开的剖面图;0037图2为本发明所述脱硫装置的俯视剖面图;0038图3为本发明所述包括脉冲式多层松动系统的倒锥体排料装置的剖面图;0039其中,附图标记说明如下00401、筒体反应装置;101、吸收区;102包括10211024、反应区;103、脱气区;2、倒锥体排料装置;201、外围供风系统;202、多层空气盘管;203、主管;204、支管;205、时序开关阀;206、时序控制器;3、MNO催化剂床;4、溢流板;。

18、5、折流板;6、脉冲式多层松动系统;7、固液分离装置。具体实施方式0041本发明的第一个方面提供了一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫方法,其脱硫转化过程为首先在MNO催化剂存在下使待脱硫的酸性气发生水解反应,水解反应后的酸性气再在液相FE3络合剂的催化作用下,使其中的H2S经含氧气体氧化转化为硫磺排出,由此完成所述酸性气的脱硫。0042本发明提供的脱硫方法采用如下的反应机理首先,酸性气先在MNO催化剂作用下将酸性气中含有的COS、CS2等有机硫成分水解为H2S,生成的H2S与酸性气中所含的H2S再在液相FE3络合剂催化作用下进行氧化还原转化反应转变为单质硫磺,除去了H2S、CO。

19、S、说明书CN104190221A4/8页6CS2的尾气可直接排放,单质硫磺可回收利用。0043其中,反应过程如下方程式所示00441酸性气中COS、CS2等有机硫的水解反应在催化剂存在的情况下0045COS气H2O液CO2气H2S气0046CS2气2H2O液2H2S气CO2气00472酸性气中H2S的氧化反应0048H2S气H2O液H2S溶液H2O溶液0049H2S溶液HHS0050HS2FE32FE2HS00051H2S气2FE32HS02FE20052FE3络合剂的再生反应为00531/2O2气H2O1/2O2液H2O00541/2O2液H2O2FE22OH2FE30055总反应方程为0。

20、056H2S1/2O2H2OS00057目前,煤化工酸性气中,主要包含H2S、COS、CS2等含硫气体,除此之外,还含有微量的SO2、NH3、CO2以及小分子的饱和烷烃,如CH4等。采用本发明的脱硫方法时,水解步骤中还可以将小分子饱和烷烃还原为适宜排放的CO2,同时除去了小分子饱和烷烃杂质。0058在根据本发明的脱硫方法的一个实施方式中,脱硫转化过程的反应温度为4060。发明人在研究中发现,此反应温度下水解、氧化反应效果最好,也不会使反应装置中的水失衡,能耗低,过高或高低的温度下都无法达到此效果。在一个优选的实施方式中,脱硫过程的反应温度为4753。本发明脱硫方法中,水解反应和H2S的氧化反应。

21、可在同一温度下进行,无需高温,大幅减少了能耗。0059在根据本发明的脱硫方法的一个实施方式中,脱硫转化过程的时间为510秒。本发明脱硫方法中,水解反应和H2S的氧化反应可在一体化反应器中进行,而且水解反应效率更高,因此可明显缩短物料在反应器的反应时间,有效提高了脱硫效率。0060在根据本发明的脱硫方法的一个实施方式中,用于氧化H2S的含氧气体中氧气的体积百分比为10100,可以为任意含量,出于成本考虑,在一个优选的实施方式中,含氧气体可选用空气。0061本发明的第二个方面提供了一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫装置,如图1和图2所示,该脱硫装置包括筒体反应装置1和设置于所述筒体。

22、反应装置1下部的倒锥体排料装置2,所述筒体反应装置1内部依次分为扇形的吸收区101、反应区102图中1021至1024的区域和脱气区103。所述吸收区101用于所述酸性气的水解反应,所述反应区102用于所述酸性气的氧化反应,所述脱气区103用于排出所得硫磺浆液及脱硫后的尾气;其中,所述吸收区101设有MNO催化剂床3,所述倒锥体排料装置2设置在所述脱气区103下方,其顶面圆周内切于所述筒体反应装置1的底面圆周,所述倒锥体排料装置2的顶面半径与所述筒体反应装置1的底面半径比为0650851。0062具体来说,如图2所示,筒体反应装置1分为用于酸性气水解反应的吸收区101、用于酸性气氧化反应的反应。

23、区102以及用于排出所得硫磺浆液及脱硫后尾气的脱气区103。说明书CN104190221A5/8页7由于反应区102涉及H2S的氧化、FE3络合剂催化剂的再生等多个反应步骤,因此可进一步将反应区102划分为H2S氧化反应区如1021以及络合剂再生区如1022至1024,反应区的划分不限于此,可由本领域技术人员进行任意调整。筒体反应装置可采用现有的装置,如专利US5126118记载的循环式脱硫装置。如图1所示,不同的反应区域通过溢流板4和折流板5分隔,图2中直箭头表示溶液在反应装置折流板底部平流,弯箭头表示溶液由反应装置溢流板顶部溢流。其中,吸收区101设置有一层MNO催化剂床3,酸性气体通过后。

24、发生水解反应。本发明的筒体反应装置1通过在其中增加吸收区的MNO催化剂床,可将酸性气的水解、氧化两步反应置于同一反应装置中完成,减少了化工设备数量,而且可大大缩短反应时间,510秒即可完成酸性气的脱硫转化过程,脱硫效率明显提高。0063如图1所示,与现有的倒锥体排料装置不同,本发明脱硫装置的倒锥体排料装置2与筒体反应装置1并非为“同心圆”结构,倒锥体排料装置2设置在脱气区103的下方,如图2所示,其顶面圆周内切于筒体反应装置1的底面圆周,且半径小于筒体反应装置的底面半径,由此可减小倒锥体排料装置体积。此外,倒锥体排料装置2的锥心在脱气区103的正下方,硫磺浆液从脱气区103流下后,可直接流入倒。

25、锥体排料装置2的底部进行排出,减少或者避免了漩涡的产生,从而不易发生排料装置的堵塞。在根据本发明的脱硫装置的一个实施方式中,倒锥体排料装置2的顶面半径与筒体反应装置1的底面半径比为0650851;在此半径比例范围内,可使倒锥体排料装置2的锥心不偏离脱气区103的范围,也不会使倒锥体排料装置2的体积大到令硫磺浆液形成漩涡。在一个优选的实施方式中,倒锥体排料装置2的顶面半径与筒体反应装置2的底面半径比为0730781。0064如图1所示,上述脱硫装置工作时,待脱硫的酸性气以鼓泡形式进入吸收区101底部,与FE3络合剂溶液迅速混合后向上流动,当穿过MNO催化剂床层3时,气体中的COS、CS2等酸性气。

26、被催化水解为H2S,酸性气中的小分子饱和烷烃水解后也会释放少量CO2,因此可增加液体中气体的含量,增强气体对液体的浮力,有利于反应装置1中的溶液循环。水解后的酸性气进入反应区102,在其中发生H2S的氧化以及FE2络合剂的再生等一系列反应后,生成的硫磺与络合剂溶液一起形成硫磺浆液从脱气区103经由倒锥体排料装置2排出,脱硫后的尾气由于符合排放标准而可直接排放,由此完成了酸性气的脱硫过程。0065在根据本发明的脱硫装置的一个实施方式中,上述脱硫装置还包括脉冲式多层松动系统6,如图3所示,该脉冲式多层松动系统包括0066外围供风系统201,用以提供压缩空气;0067多层空气盘管202,与外围供风系。

27、统相连用以向倒锥体排料装置内通入压缩空气,多层空气盘管可分为69层,每层空气盘管包括围绕设置在倒锥体排料装置内部侧壁上的主管203以及若干连接在主管上并向倒锥体排料装置内部延伸的支管204;以及0068控制系统,用以控制多层空气盘管向倒锥体排料装置内通入压缩空气,包括设置在主管上的时序开关阀205以及用以控制所述时序开关阀的时序控制器206。0069上述脉冲式多层松动系统工作时,可由时序控制器206通过控制各层空气管盘上的时序开关阀205,从而向主管203中以脉冲式通入压缩空气,压缩空气再由各个支管204向倒锥体排料装置内喷射压缩空气,由于压缩空气可对含有固体硫磺的浆液产生松动作用,因而可以进。

28、一步避免硫磺在倒锥体排料装置中堆积和堵塞。0070在根据本发明的脱硫装置的一个实施方式中,外围供风系统的供风压力可以为说明书CN104190221A6/8页80810MPA。0071在根据本发明的脱硫装置的一个实施方式中,主管203等间距设置在倒锥体排料装置的内部侧壁上。0072在根据本发明的脱硫装置的一个实施方式中,支管204均匀分布设置在主管203上,支管的数量可根据实际需要调整。0073脉冲式多层松动系统可根据实际需要设置通入压缩空气的方式和时间,以保证硫磺浆液不堆积、堵塞排料口即可。在根据本发明的脱硫装置的一个实施方式中,时序控制器206可控制多层空气盘管依次向倒锥体排料装置中通入压缩。

29、空气,相邻空气盘管通气的时间间隔可以为2060S,每次通入压缩空气的时间可以为14S。按照通常的酸性气处理需要,每次通入压缩空气可以持续通入3060MIN为一个周期。0074上述脉冲式多层松动系统中的时序控制器、时序开关阀等可采用现有的控制技术,本发明不做限制。0075本发明的第三个方面提供了一种含有H2S、COS、CS2等气体的酸性气的脱硫系统,该脱硫系统至少包括本发明提供的任一种脱硫装置。0076在根据本发明的脱硫系统的一个实施方式中,如图1所示,脱硫系统还包括用于分离固体硫磺的固液分离装置7,固液分离装置7的进料口与脱硫装置的倒锥体排料装置相连,液体出料口与脱硫装置的筒体反应装置相连,分。

30、离出的FE3络合剂溶液返回筒体反应装置1循环使用。在一个优选的实施方式中,固液分离装置7可以选用压滤机。0077本发明提供的脱硫装置不限于上述系统,可适用于同领域的任意脱硫系统,如专利CN2013104720990记载的工艺系统。0078为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将进一步描述本发明的示例性实施例的技术方案。0079以下实施例中,FE3络合剂选用市售的EDTA和多聚糖复合双组份配合体。0080以下实施例中使用的脱硫系统可参照中国专利CN2013104720990,具体来说,脱硫系统按照酸性气流向依次包括分液罐、换热器、本发明的脱硫装置以及压滤机。分液罐用于将含液体量高的酸性气。

31、进行气液分离,分离的液体排出,气体进入下一步流程,如果酸性气经过其他工艺处理或本身液体含量较低,也可省略此步,分液罐可采用本领域通常使用的任意种类。换热器用于将酸性气加热,以保证进入脱硫装置中的酸性气温度,通过换热器换热,酸性气进气温度需控制在4060之间,过高或过低的进气温度会使反应装置中的水失衡。压滤机用于将脱硫装置排出的硫磺浆液进行分离,得到干燥的硫磺产品,催化剂液体循环返回反应装置中循环利用。脱硫装置还连接有用于通入含氧气体的鼓风机,以及用于在反应过程中补添加FE3络合剂溶液的化学品储罐,通过计量泵将化学品储罐中的FE3络合剂溶液输送至脱硫装置中,以维持脱硫装置中FE3络合剂的量。脱硫。

32、装置和压滤机之间还包括有并联的两台循环泵用于循环输送物料。为保证脱硫装置中反应装置内的温度,脱硫装置的反应装置部分还连接有自动转换式换热器,通过循环泵对筒体反应装置内的溶液进行循环以调节温度。0081实施例10082采用上述脱硫系统处理某公司酸性气,酸性气体流量为73158NM3/H,其组分按体积百分数为H2S含量1826,COS含量为267,CS2含量为128,其他组分为水和CO2。说明书CN104190221A7/8页90083将此酸性气体首先通入分液罐进行分液分离出其中的水,分液后的气体通入换热器中进行换热,使出口气体温度为47,符合脱硫装置中溶液的温度范围,并将其通入脱硫装置的反应装置。

33、中与FE3络合剂溶液混合进行氧化还原反应。酸性气以鼓泡的形式进入反应装置吸收区的底部,并随溶液向上流动,首先经过还原催化剂床层MNO进行COS、CS2等的水解反应,H2S迅速被溶液吸收并转化,酸性气在反应装置中的停留时间约为6S。生成的硫磺连同液体催化剂形成浆液由脱气区排入倒锥体排料装置中。0084反应过程中,同时持续不断地利用计量泵从化学品储罐中向反应装置中补加FE3络合剂,添加量为4469KG/H。与此同时,利用鼓风机向反应装置中鼓入含氧42气体,且含氧气体与酸性气的进气比例为441。为了维持反应装置中溶液的温度,反应装置还连接有循环泵和自动转换式换热器,循环泵的循环量为41818M3/H。

34、,自动转换式换热器的换热量为8245KW,以维持反应装置中溶液的温度为52。0085脱硫装置的倒锥体排料装置的顶面半径与反应装置的底面半径比为0751,倒锥体排料装置还设置有脉冲式多层松动系统,设有6层空气管盘,松动介质采用08MPAG压缩空气,并通过时序控制器控制压缩空气通入,相邻空气盘管通气的时间间隔约为50S,每层空气盘管每次通入压缩空气的时间约为3S,每次持续通入30MIN为一个周期,控制通气周期间隔以使倒锥体排料装置排料顺畅、无堆积。硫磺浆液从倒锥体排料装置流出,通过两台并联的循环泵给浆液提供动力,使浆液流入压滤机中进行固液分离,分离完的固体硫磺进行收集,滤液返回至反应装置中循环使用。

35、,至此脱硫工艺循环反应完成。0086脱硫处理后的尾气可直接排放,排放尾气中H2S的含量为1006PPM,COS和CS2的含量均在10PPM以下,符合GB1455493恶臭污染物排放标准的要求,硫回收率为9996。而且,该脱硫系统运转稳定,可连续稳定运行2年,无硫磺物料堆积。0087实施例20088采用上述脱硫系统处理某煤化工酸性气,酸性气体流量为149714NM3/H,其组分按体积百分数为H2S含量4222,COS含量为292,CS2含量为158,其他组分为水和CO2。0089将此酸性气体首先通入分液罐进行分液,分液后的气体通入换热器中进行换热,出口气体温度为45,符合脱硫装置中溶液的温度范围。

36、,并将其通入脱硫装置的反应装置中与FE3络合剂溶液混合进行氧化还原反应。酸性气以鼓泡的形式进入反应装置吸收区的底部,并随溶液向上流动,首先经过还原催化剂床层MNO进行COS、CS2等的水解反应,H2S迅速被溶液吸收并转化,酸性气在反应装置1中的停留时间约为8S。生成的硫磺连同液体催化剂形成浆液由脱气区排入倒锥体排料装置中。0090反应过程中,同时持续不断地利用计量泵从化学品储罐10中补加FE3络合剂,添加量为5411KG/H。与此同时,利用鼓风机向反应装置中鼓入空气,且空气与酸性气的进气比例为881。为了维持反应装置中溶液的温度,反应装置还连接有循环泵和自动转换式换热器,循环泵的循环量为148。

37、M3/H,自动转换式换热器的换热量为12698KW,以维持反应装置中溶液的温度为49。0091脱硫装置的倒锥体排料装置的顶面半径与反应装置的底面半径比为0761,倒锥体排料装置还设置有脉冲式多层松动系统,设有6层空气管盘,松动介质采用09MPAG压缩空气,并通过时序控制器控制压缩空气通入,相邻空气盘管通气的时间间隔约为30S,每说明书CN104190221A8/8页10层空气盘管每次通入压缩空气的时间约为4S,每次持续通入50MIN为一个周期,控制通气周期间隔以使倒锥体排料装置排料顺畅、无堆积。硫磺浆液从倒锥体排料装置流出,通过两台并联的循环泵给浆液提供动力,使浆液流入压滤机中进行固液分离,分。

38、离完的固体硫磺进行收集,滤液返回至反应装置中循环利用,至此脱硫工艺循环反应完成。0092脱硫处理后的尾气可直接排放,排放尾气中H2S的含量为991PPM,COS和CS2的含量均在10PPM以下,符合GB1455493恶臭污染物排放标准的要求,硫回收率为9999。而且,该脱硫系统运转稳定,可连续稳定运行2年,无硫磺物料堆积。0093由上述实施例可以看出通过本发明提供的脱硫方法和脱硫系统对酸性气进行脱硫处理后,气体符合现有的排放标准要求,并能有效回收其中的硫,而且系统运行稳定、效率高、成本低,适宜于大规模应用。0094虽然为了说明本发明,已经公开了本发明的优选实施方案,但是本领域的技术人员应当理解,在不脱离权利要求书所限定的本发明构思和范围的情况下,可以对本发明做出各种修改、添加和替换。说明书CN104190221A101/3页11图1说明书附图CN104190221A112/3页12图2说明书附图CN104190221A123/3页13图3说明书附图CN104190221A13。

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