一種高濃度硫化氫氣體的回收去除裝置的製作方法

2023-10-22 03:50:27 1

本實用新型屬於石油化工與環保領域，涉及一種高濃度硫化氫氣體的回收去除裝置。

背景技術：

H2S是一種無色刺激性氣體，具有強烈的臭雞蛋氣味，極性分子，相對分子質量為34.08，嗅覺閾值約為0.00041ppm，相對密度為1.19（空氣密度為1），熔點為-85.5℃，沸點為-60.4℃，易溶於水和乙醇。

硫化氫存在於石化、造紙及紡織等生產過程中，危害較大，可以導致設備腐蝕，會對環境及人體的健康造成較大的危害。在工業生產中，硫化氫活性極大，電化學失重腐蝕、硫化物應力腐蝕以及氫脆會使管道造成強烈的腐蝕，從而導致重大的安全事故；同時作為神經毒劑，硫化氫會對人體的中樞系統或呼吸系統帶來不可逆的損害，輕度中毒症狀表現為畏光、流淚、眼刺痛、流涕、異物感、鼻咽灼熱，並伴有頭昏、頭痛和乏力等症狀；中度中毒後會立即出現頭昏、頭痛、乏力、噁心、嘔吐、走路不穩、咳嗽、呼吸困難、喉部發癢、胸部壓迫感、意識障礙等症狀，眼刺激症狀強烈，有流淚、畏光、眼刺痛的感覺；重度中毒時可能引發行動遲鈍、意識模糊、昏迷及肺水腫腦水腫等狀態，最後因呼吸麻痺而死亡。硫化氫是毒性極大的大氣汙染物之一，必須對其排放進行嚴格控制。《惡臭汙染物排放標準》GB14554-1993，將H2S列為8種限制排放的惡臭汙染物之一，對硫化氫的排放濃度作了明確限制。

在化學工業中，單質硫被認為是最主要的四種基本原料之一。傳統的單質硫生產方法主要是通過礦產轉化得到。隨著人類環保意識的不斷增強，含硫產品的回收與轉化過程，越來越受到人們的重視。一直以來，含硫產品的回收與轉化主要集中在硫化氫和二氧化硫轉化為單質的過程上。

目前常用的硫化氫脫除回收方法主要有兩類：一類是溼法脫硫，包括物理吸收法、化學吸收法等，另一類是幹法脫硫，包括物理吸附法、氧化法等，大部分方法都存在一定問題和不足。溼法脫硫中物理吸收法利用吸收液溶解硫化氫，但難以完全脫除，尾氣中仍含有硫化氫。常規化學吸收法雖然脫除速度較快、吸收率較高，但極易腐蝕設備；在幹法脫硫中，物理吸附法活性炭孔易堵塞，需定期更換吸附物質。克勞斯工藝生產單質硫具有一定市場，但克勞斯工藝在硫化氫含量低於60%時操作不平穩，並且工藝流程較複雜，在線儀表較多，設備臺數較多，操作難度較大，佔地空間大，工藝投資高，不適用於小規模的氣體處理裝置；LO-CAT工藝方法技術可靠，硫回收率達99%，但主要專利技術需引進，佔地空間大，設備投資較高；ADA工藝對硫化氫選擇性好，淨化後氣體含硫量可低於1×10-6，但該工藝溶液吸收硫化氫後氧化速度太慢，副產物多。

因此，本領域迫切需要開發一種能夠降低成本，簡化系統，同時提高效果的高濃度硫化氫氣體回收去除裝置。

技術實現要素：

為了克服上述現有方法的不足，本實用新型提供了一種高濃度硫化氫氣體的去除方法及裝置。

本實用新型提供了一種高濃度硫化氫氣體回收去除方法採用的裝置，該裝置包括：

單級或多級旋流噴射吸附器，該噴射吸附器的上部設有高濃度硫化氫氣體的入口、強鹼性吸附液的入口；該噴射吸附器的底部與收集吸附液的循環液槽管路連接；該噴射吸附器的頂部設有淨化後氣體出口；

以及與循環液槽管路連接用於脫附單質硫並回收的脫附、再生一體化裝置。

進一步的，所述高濃度硫化氫氣體從吸附器頂部的入口是切向進入。

進一步的，所述強鹼性吸附液的入口是從吸附器側壁小孔噴入。

本實用新型一種高濃度硫化氫氣體的回收去除裝置的回收去除方法，包括如下步驟：

（1）噴淋脫硫：高濃度硫化氫氣體進入一級或多級旋流噴射吸附器，同時加熱後溫度為30～80℃的強鹼液作為硫化氫吸附液經泵也進入一級或多級旋流噴射吸附器，硫化氫氣體從吸附器頂部入口切向進入，強鹼性吸附液從吸附器側壁小孔噴入；徑向噴入的流線型吸附液被切向高速旋轉的硫化氫氣體持續切割，形成無數吸附液霧滴；經吸收後富含硫化物的吸附液從吸附器底部流出，流入循環液槽，淨化後氣體從吸附器頂部流出；

（2）產物脫附：經噴淋脫硫的富含硫化物的吸附液經循環液槽盤管加熱後用溶液循環泵抽送至脫附反應器中部，脫附反應器中利用金屬離子催化劑脫附出單質硫，金屬離子催化劑被還原，產物硫從脫附反應器頂部離開，送入後續設備，分離回收；脫附反應流出物從脫附反應器底部流出；

（3）吸附液再生：脫附反應流出物同空氣一起進入吸附液再生器中部，吸附液再生器中多酚物質與空氣中氧氣結合生成醌，醌將金屬離子催化劑氧化復活，恢復氧化脫硫能力，由吸附液再生器頂部離開，進入脫附反應器，完成方法的脫硫—再生循環。

優選的，步驟（1）中所述的多級旋流噴射吸附器為 2～5級。

優選的，步驟（1）中所述的單級旋流噴射吸附器操作壓降為1～5kpa。

優選的，步驟（1）中所述的旋流噴射吸附器側壁小孔直徑為0.5～5mm。

優選的，步驟（2）中所述的金屬離子催化劑有效硫容可達0.80g/L以上，脫硫後H2S含量可達5mg/Nm3以下。

優選的，步驟（2）中所述的金屬離子催化劑可循環使用。

優選的，步驟（2）中所述的金屬離子催化劑中含有離子型表面活性物質，可以降低溶液的表面張力，使單質硫易富集，易析出。

本實用新型所述的方法適用於硫化氫含量超過100000ppm的工況。

本實用新型的方法特點如下：

（1）採用旋流噴射吸附器多級串聯和並聯，有效提高去除硫化氫效果，增加硫化氫氣體處理量。

（2）金屬離子催化劑脫硫效率高，再生完全，可長期循環使用。

（3）金屬離子催化劑中含有離子型表面活性物質，可以降低溶液的表面張力，使單質硫易富集，易析出。

（4）該方法適用於硫化氫含量超過100000ppm的工況。

本實用新型的裝置特點如下：

單級旋流噴射吸附器的脫硫吸附效率在99%以上。

該裝置易集成，旋流噴射吸附器、脫附反應器、吸附液再生器直徑小，減少了裝置的總佔地面積和總投資。

附圖說明

圖1是本實用新型的單級旋流噴射吸附器方法流程圖。

圖2是本實用新型的多級旋流噴射吸附器方法流程圖。

圖3是本實用新型的旋流噴射吸附器內壁噴射示意圖。

符號說明：

1強鹼性吸附液儲罐；2強鹼性吸附液輸送泵；3旋流噴射吸附器；4循環液槽；5循環泵；6脫附反應器；7空氣儲罐；8吸附液再生器；9二級旋流噴射吸附器。

具體實施方式

本實用新型的技術構思如下：

如圖2所示，煉化工廠排放的高濃度硫化氫氣體進入單級或多級旋流噴射吸附器3和9，同時儲罐1中強鹼性吸附液由輸送泵2輸送至旋流噴射吸附器3和9中，3中去除硫化氫後的氣體進入多級旋流噴射吸附器9淨化；旋流噴射吸附器3和9中含硫化物吸附液進入循環液槽4，經循環液槽4加熱後由循環泵5輸送至脫附反應器6中；脫附反應器6產生的硫磺單質輸送至後續設備進行回收處理，脫附反應器6中脫附反應流出物同儲罐7中空氣一同進入吸附液再生器8中，多酚物質與空氣中氧生成醌，醌將吸附液再生器中被還原的金屬離子催化劑氧化復活，使其恢復氧化脫硫能力，完成吸附-脫硫-再生的循環。

在本實用新型的第一方面，提供了一種高濃度硫化氫氣體的去除方法，該方法包括：

高濃度硫化氫氣體進入一級或多級旋流噴射吸附器，同時加熱後溫度30～80℃的強鹼液作為硫化氫吸附液經泵也進入一級或多級旋流噴射吸附器，硫化氫氣體從吸附器頂部入口切向進入，強鹼性吸附液從吸附器側壁小孔噴入；徑向噴入的流線型吸附液被切向高速旋轉的硫化氫氣體持續切割，形成無數吸附液霧滴；經吸收後富含硫化物的吸附液從吸附器底部流出，流入循環液槽，淨化後氣體從吸附器頂部流出；

富含硫化物的吸附液經循環液槽盤管加熱後用溶液循環泵抽送至脫附反應器中部，脫附反應器中利用金屬離子催化劑脫附出單質硫，金屬離子催化劑被還原，產物硫從脫附反應器頂部離開，送入後續設備，分離回收；脫附反應流出物從脫附反應器底部流出；

脫附反應流出物同空氣一起進入吸附液再生器中部，吸附液再生器中多酚物質與空氣中氧氣結合生成醌，醌將金屬離子催化劑氧化復活，恢復氧化脫硫能力，由吸附液再生器頂部離開，進入脫附反應器，完成方法的脫硫—再生循環。

在本實用新型中，硫化氫氣體和強鹼性吸附液自身的流動形成離心場與壓力梯度場，依靠離心場和壓力梯度場進行旋流吸附。

在本實用新型中，多級旋流噴射吸附器進行串聯或並聯，可提高去除硫化氫效果，增加硫化氫處理量。

在本實用新型中，循環液槽既是加熱裝置，也是混合裝置。

在本實用新型中，脫附反應器中金屬離子催化劑溶液從頂部噴淋，富含硫化物吸附液從底部逆流而上，充分接觸反應。

在本實用新型的第二方面，提供了一種高濃度硫化氫氣體的去除裝置，該裝置包括：

單級或多級旋流噴射吸附器，用於吸附高濃度硫化氫；

與旋流噴射吸附器連接的循環液槽，用於加熱流入其中的液體；

與循環液槽連接的脫附反應器，用於脫附單質硫並回收；

與脫附反應器連接的吸附液再生器，用於金屬離子催化劑再生；

在本實用新型中，單級旋流噴射吸附器的脫硫吸附效率在99%以上。

多級旋流噴射吸附器可集成，脫附反應器、吸附液再生器直徑小，減少了裝置總佔地面積和總投資。

本實用新型方法和裝置的優點在於：

採用旋流噴射吸附器多級串聯或並聯，有效提高去除硫化氫效果；金屬離子催化劑脫硫效率高，再生完全，可循環使用；金屬離子催化劑中含有離子型表面活性物質，可以降低溶液的表面張力，使單質硫易富集，易析出；該方法適用於硫化氫含量超過100000ppm的工況；該裝置易集成，旋流噴射吸附器、脫附反應器、吸附液再生器直徑小，減少了裝置的總佔地面積和總投資。

以上所述內容僅為本實用新型構思下的基本說明，而依據本實用新型的技術方案所作的任何等效變換，均應屬於本實用新型的保護範圍。下面結合實施例對本實用新型進一步說明，實施例並不限制本實用新型的範圍。實施例1：

汙水汽提塔頂含高濃度硫化氫酸性氣回收，按照本實用新型方法和裝置進行。

方法流程：

具體方法流程如圖2所示，主要操作條件如下表所示：

表1 多級旋流噴射吸附器主要操作條件

表2 吸附液再生器主要操作參數

技術效果：由於採用多級旋流噴射吸附器回收硫化氫，每級效率在99%以上，總體效率在95%以上，大大提高了硫化氫去除效果與處理量。採用可再生循環的金屬離子催化劑，使硫磺單質回收率極大提高。和其他方法及裝置相比，本實用新型的方法及裝置簡化了系統，節省了成本，能產生極大的經濟效益。

實施例2：

某一化工有限公司100萬噸/年高硫含酸臨氫裂解裝置脫硫系統，按照本實用新型方法和裝置進行。

方法流程：

具體方法流程如圖2所示，主要操作條件如下表所示：

表3 多級旋流噴射吸附器主要操作條件

表4 吸附液再生器主要操作參數

技術效果：由於採用多級旋流噴射吸附器回收硫化氫，分離精度為3微米，5微米及以上液滴脫除率超過95 %，硫化氫濃度降低至10ppm以下。裝置連續運行不低於5年，設計壽命20年。和其他方法及裝置相比，本實用新型的方法及裝置簡化了系統，節省了成本，能產生極大的經濟效益。

以上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護範圍內。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。