一種節能效果顯著的液相催化氧化法氣體脫硫再生工藝方法及設備的製作方法
2023-09-17 10:47:55 2
專利名稱：一種節能效果顯著的液相催化氧化法氣體脫硫再生工藝方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明是對含有硫化氫等硫化物的氣體採用液相催化氧化法進行脫硫及母液再生的一種工藝方法和裝置。該技術屬於脫硫技術領域。
背景技術：
以對含有硫化氫的氣體採用液相催化氧化法進行脫硫的典型工藝流程有兩種。其原理相同，選用弱鹼溶液(母液)為吸收劑。可以用碳酸鈉為鹼源，也可用氨水為鹼源。鹼性溶液中添加載氧體起催化作用，把溶液吸收的硫化氫轉化成硫化鈉(銨)或多硫化鈉(銨)，繼而用空氣中氧氣作為氧化劑進一步氧化成硫磺，從溶液中分離，使溶液(母液)得以再生。
典型工藝流程I如附圖1所示含硫化氫等酸性物質的氣體進入脫硫塔1的下部，在塔1內部和脫硫溶液逆相接觸，氣體中硫化氫等酸性氣體被溶液(母液)吸收後從脫硫塔1頂部經捕集霧滴夾帶後離開脫硫塔1。從脫硫塔1頂部噴淋下來的脫硫溶液在脫硫塔1內吸收硫化氫等酸性氣體後從塔底流出經液封槽2流到反應槽3，脫硫母液用富液泵4加壓，從反應槽3吸入並加壓，經加熱器5升溫後送入再生塔6的下部。在再生塔內，脫硫富母液與同時由再生塔下部送入的壓縮空氣自下而上並流接觸氧化再生。再生後的脫硫貧液由再生塔6上部流出，經液位調節器7返回脫硫塔1頂部循環使用。再生塔6內生成的硫磺泡沫懸浮於溶液上表層，溢流排出再生塔6，去硫磺成品製備系統。進入再生塔的壓縮空氣來自可升壓大於0.7MPa的空氣壓縮機8。
典型工藝流程II如附圖2所示氣體脫硫工藝過程與典型工藝流程I相同。區別為富母液再生過程。富母液由富母液泵4從反應槽3吸入經加壓至0.5MPa以上，經加熱器5升溫後送至自吸式噴射再生器9，產生高速液體射流。在噴嘴出口高速射流處產生負壓吸入空氣。液體射流與空氣在喉管混合室混合，並通過下面排出管在再生槽10液面以下2.5至3.5米處排出。排出的空氣仍以氣泡形式從再生槽下部鼓出液面。空氣從自吸式噴射再生器吸入混合到從再生槽液面排出，整個過程就是母液中硫離子氧化生成硫磺泡沫的過程。經再生後的貧液從再生槽10上部經液位調節器7流至貧母液槽11。再生槽10內硫磺成泡沫狀懸浮於溶液上表層，溢流排出再生槽10去硫磺成品製備系統。貧母液從貧母液槽11吸入至貧母液泵12，經升壓，送入脫硫塔1循環使用。
典型工藝流程I存在再生設備龐大，投資大，動力消耗高等問題。典型工藝流程II再生設備小型化，減少了投資。但液-氣噴射器是效率很低的設備，其效率隨容積引射係數的增加進一步降低。正常容積引射係數小於1，而此設備用於脫硫富母液再生，其容積引射係數高達3.5，因此能耗高。由於進氣量不穩定，又造成工藝控制不穩定。
發明內容
本發明的目的是首先通過設計新型節能且操作穩定的脫硫母液再生設備——低壓雙射流再生器15，以此設備為基礎，按不同的情況，設計不同的脫硫再生工藝流程。不同的具體條件，採用不同的工藝方法，都能達到節能、降低投資且操作穩定的目的。
1.新型脫硫母液再生設備——低壓雙射流再生器15其特徵在於液-氣兩相均以射流形式進入再生器進行混合，與再生槽10相配合達到母液再生的目的。另一特徵是低壓，液體工作壓差0.03～0.08MPa，氣體工作壓力0.01～0.03MPa。其內部是液體和氣體的噴嘴，如圖3所示A-A…1，液、氣噴嘴交錯排列；A-A…2，液、氣噴嘴為多個同心圓配置；A-A…3，液、氣噴嘴為同心圓環隙配置。
低壓雙射流再生器15不同於自吸式噴射再生器。一般液-氣噴射器射流工作壓力差大，大於0.2MPa。用於自吸式噴射再生器其工作壓力差大於0.5MPa。空氣的進入靠液體射流吸引，而非強制送風。低壓雙射流再生器15也不同於液氣靜態混合器，液氣靜態混合器內部有複雜的折流板結構，且液、氣流體從靜態混合器的下部進入，混合物從上部排出。低壓雙射流再生器15內部是密布的液、氣噴嘴。低壓雙射流再生器15與再生槽10配合使用，如圖3所示低壓雙射流再生器15置於再生槽10之上，雙射流自上而下。根據液、氣容積比和液、氣工作壓力數據決定混合物在再生槽液面下排出深度H1及其在液面上的高度H2。H1的數據為2.5～3米，H2的數據為3～5米。
2.本發明的基礎是使用新型低壓雙射流再生器15。本發明的目的是提供一種新的脫硫再生工藝方法(圖4新型脫硫再生工藝方法I)，達到節約能源，降低裝置投資，穩定工藝控制的目的。
本發明的特徵在於在使用新型低壓雙射流再生器15的基礎上，將脫硫塔1置於反應槽3之上且成一體。將其它設備再生槽10，貧母液儲槽11，貧母液泵12等採用梯形布置以保證有一定剩餘位頭作為低壓雙射流再生器15進液的動力來源。此措施省去液封槽和富母液加壓泵，保證母液在反應槽3內停留時間相同，使其在反應槽3內反應工藝穩定。該發明的工藝流程和方法適合液相催化氧化法氣體脫硫裝置新建項目。
3.本發明的基礎是使用新型低壓雙射流再生器15。本發明的目的是提供一種新的脫硫再生工藝方法(圖5新型脫硫再生工藝方法II)，對現有的採用液相催化氧化法氣體脫硫裝置進行技術改造，以達到節約能源，降低資金投入，穩定工藝操作的目的。
本發明的特徵在於低壓雙射流再生器15液相射流來自低壓富液泵14，低壓雙射流再生器15強制送入的空氣來自鼓風機13。另一特徵如圖5所示此工藝過程與現在生產企業使用的典型流程圖1、圖2差異小。特別是典型流程圖2上，用低壓雙射流再生器15取代自吸式噴射再生器9，低壓富液泵14取代能耗較高的富液泵4，增加一臺小型鼓風機13即可。技術改造投入少，就可達到節約能耗，穩定工藝操作的目的。該發明的工藝流程和方法適合液相催化氧化法氣體脫硫裝置技術改造項目。
4.本發明的目的在於針對低壓雙射流再生器15，提供幾種可供選擇的供風方案，如圖6所示a.空氣由鼓風機13提供；b.空氣由蒸汽噴射鼓風器16提供；c.空氣由蒸汽噴射鼓風器16升壓後經冷凝除去蒸汽後提供。用戶可根據自身實際情況選擇適合的供風方案，進一步強化節能效果。
圖1典型工藝流程I圖2典型工藝流程II
圖3低壓雙射流再生器15示意圖及噴嘴截面4新型脫硫再生工藝流程I圖5新型脫硫再生工藝流程II圖6供風方式具體實施例方式本發明的目的是通過下述工藝過程和方法來實現的1.新型脫硫再生工藝流程I(圖4所示)工藝系統由脫硫塔1，反應槽3，低壓雙射流再生器15，再生槽10，液位調節器7，貧母液儲槽11，貧母液泵12，母液加熱器5，空氣鼓風機13等設備組成。氣體脫硫與典型流程相同。循環母液工藝流程如下母液從置於高位的脫硫塔1直接下流入反應槽3，經一定時間反應的富母液從反應槽上部靠剩餘位頭進入低壓雙射流再生器15，形成射流與強制送入的空氣射流在低壓雙射流再生器15中混合而下至再生槽10液面下2.5～3米深處排出並轉而向上。在此過程中，母液中硫離子被空氣中的氧氣氧化生成硫磺泡沫懸浮於溶液上層並溢流排出，去硫磺產品製備系統。富母液轉化為貧母液自再生槽10上部經液位調節器7排至貧母液儲槽11。貧母液用貧母液泵12由貧母液槽11吸入升壓後，經加熱器5升溫後送入脫硫塔1。至此，母液完成一次閉路循環。低壓雙射流再生器15強制送入的空氣來自於鼓風機13。
2.新型脫硫再生工藝流程II(圖5所示)工藝系統由脫硫塔1，液封槽2，反應槽3，富液泵14，加熱器5，低壓雙射流再生器15，再生槽10，液位調節器7，貧母液儲槽11，貧母液泵12和空氣鼓風機13等設備組成。氣體脫硫與典型流程相同。循環母液工藝流程如下富母液由脫硫塔1下部流出經液封槽2至反應槽3。富母液用低壓富液泵14從反應槽3吸入升壓後經加熱器5加熱後至低壓雙射流再生器15，形成射流與強制送入的空氣射流在低壓雙射流再生器15中混合而下至再生槽10液面下2.5～3米深處排出並轉而向上。在此過程中，母液中硫離子被空氣中的氧氣氧化生成硫磺泡沫懸浮於溶液上層並溢流排出，去硫磺產品製備系統。富母液轉化為貧母液自再生槽10上部經液位調節器7排至貧母液儲槽11。貧母液用貧母液泵12由貧母液槽11吸入升壓後送入脫硫塔1。至此，母液完成一次閉路循環。低壓雙射流再生器15強制送入的空氣來自於鼓風機13。
3.與新型脫硫再生工藝流程I、II配套的供風方式如圖6所示3-1.空氣由鼓風機13提供(圖6a方式)。這是適合各種條件的通用方式。
3-2.空氣由蒸汽噴射鼓風器16提供(圖6b方式)。壓力蒸汽進入噴射器，通過拉代爾型噴嘴以千米以上速度噴入，在吸氣室內形成負壓吸入空氣，在喉管混合段混合，在擴壓管減速並升壓、排出。對於以碳酸鈉為鹼源的液相催化氧化法脫硫工藝，為保持脫硫最適宜溫度35℃～40℃，脫硫母液要加熱調節溫度，要消耗一定量蒸汽。另外，在脫硫過程、再生過程中，有部分母液水分蒸發，要不斷排出部分母液以防止硫代硫酸根積累，會帶走一定水量。母液要不斷補水，最宜採用本方案。原用於加熱器作為熱源的蒸汽現作為蒸汽噴射鼓風器的動力。提壓後的空氣和蒸汽混合氣一起送入低壓雙射流再生器15。空氣提供氧氣作為氧化劑，蒸汽成為直接加熱母液的熱源。蒸汽冷凝液進入母液作為補水。這樣，在系統中就省去了加熱器5，蒸汽得到綜合利用。如在圖4工藝流程中採用，整個再生系統不需在外加任何動力消耗即可完成，節能效果尤為突出。
3-3.空氣由蒸汽噴射鼓風器16提供(圖6c方式)。提壓後的空氣蒸汽混合氣送至冷凝器17下部，被冷凝器17上部噴灑而下的工業水冷凝，除去混合氣中的蒸汽，或除去部分蒸汽，再送入低壓雙射流再生器15。對於以碳酸鈉為鹼源的液相催化氧化法脫硫工藝，當系統補水量少於蒸汽噴射鼓風器動力蒸汽耗量時採用此方案。用冷凝器17除去部分蒸汽維持循環母液平衡。對於以氨水為鹼源的脫硫工藝，為防止母液中游離氨蒸發，循環母液不加熱，低壓雙射流再生器15的強制送風由鼓風機13提供為宜。也會有特殊情況如企業電力短缺、動力蒸汽有過剩時可採用蒸汽噴射鼓風器16供風。由冷凝器17將混合氣中蒸汽全部冷凝，並將空氣降溫。雖節能效果差一些，仍可降低綜合成本。
權利要求
1.對於含有硫化氫等雜質氣體採用液相催化氧化法脫硫的再生工藝方法。1-1富母液去再生設備採用低壓傳送，其工作壓差在0.03～0.08MPa之間，其工作壓力可以用反應槽3剩餘位頭，也可以用低壓富母液泵14提供。1-2再生器的供氣方式採用強制低壓供氣。其工作壓力在0.01～0.03MPa之間，可以用鼓風機13提供低壓空氣。可以用蒸汽噴射鼓風器16經過冷凝器17，除去蒸汽的低壓空氣。也可以用蒸汽噴射鼓風器16直接提供空氣和蒸汽的混合氣體，空氣中的氧氣作為氧化劑，蒸汽起到加熱和補水作用。1-3用低壓雙射流再生器15與再生槽10聯體組成母液再生設備，低壓雙射流再生器15噴嘴在再生槽10液面上H2為3～5米，低壓雙射流再生器15排出口在再生槽10液面下H1為2.5～3米。
2.對於含有硫化氫等雜質氣體採用液相催化氧化法脫硫及再生系統設備設計和布局2-1脫硫塔1與反應槽3合為一體，脫硫塔1在上，反應槽3在下，其反應槽3富母液出口在反應槽3上面，既保證母液反應時間，又省去液封槽2。2-2反應槽3與其後的低壓雙射流再生器15，再生槽10，貧母液槽11等設備利用地形成階梯排列，無地形條件的可布置於半地下或地下，以保證有剩餘位頭，為低壓雙射流再生器15液相射流提供工作壓力。
3.新型設備低壓雙射流再生器153-1低壓雙射流再生器15其使用時的工藝特徵在於需要混合的兩相流體所提供的工作壓力差均為低壓。其液相液體工作壓差0.03～0.08MPa，其氣相流體工作壓力0.01～0.03MPa。3-2低壓雙射流再生器15其內部結構特徵在於無折流板結構，為多噴頭，且噴嘴形狀是圓形、環型。其噴嘴布置方式有三種①液、氣噴嘴為交錯布置；②液、氣噴嘴為多個同心圓配置。③液、氣噴嘴為同心圓環隙配置。噴嘴在同一斷面上，也可以不在同一斷面上。3-3低壓雙射流再生器15其用途特徵在於可以用於液相催化氧化法脫硫系統再生器，可以用於需要混合的液、氣兩相流體的混合器，包括單純兩相均勻混合、兩相混合傳質、兩相混合傳熱。
全文摘要
本發明涉及一種節能效果顯著的液相催化氧化法氣體脫硫再生工藝方法及設備，屬脫硫技術領域。採用新型低壓雙射流再生器15。其工藝特徵是富母液工作壓差為低壓(0.03～0.08MPa)，脫硫塔1與反應槽3合為一體且富母液排出口在反應槽3上部，與低壓雙射流再生器15、再生槽10成梯形布局，母液由反應槽3剩餘位頭提供工作壓力。或由低壓富液泵14提供動力。空氣根據需要量強制送入且工作壓力為低壓(0.01～0.03MPa)，由鼓風機13提供，或由蒸汽噴射鼓風器16提供，也可由蒸汽噴射鼓風器16升壓冷凝除蒸汽後提供。本發明使用新型低壓雙射流再生器15，採用梯形布局以利用剩餘位頭或由低壓富液泵14提供動力，且強制通入空氣，操作穩定，節能顯著。
文檔編號B01D53/52GK1935334SQ200610140780
公開日2007年3月28日 申請日期2006年10月10日 優先權日2006年10月10日
發明者楊以威, 楊立 申請人:楊立