硫化氫催化氧化反應器的製作方法
2023-05-28 21:49:36
專利名稱：硫化氫催化氧化反應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及環保技術領域，特別涉及煤化工行業以煤為原料生產多種化工產品工藝過程中，從再生氣中脫除硫化氫的技術。
背景技術：
在煤化工行業以煤為原料在氣化爐中生成水煤氣及半水煤氣後，生產多種化工產品(如甲醇等)過程中，排出的再生氣體中含有一定量的硫化氫(H2S)氣體。硫化氫的毒性僅次於氰化氫，其作用是由肺部吸入後經血液循環運移到人體各器官，接著就會出現頭暈、頭痛、步態不穩、噁心、嘔吐等症狀，對人體造成極大的傷害，在空氣中的含量小於10-20毫克，人在其間大約可以停留8個小時，一旦超過500毫克，人在2-15分鐘之內就會導致呼吸加快、麻痺後死亡，若超過1000PPM的時候，人一聞到這氣體便立即死亡。
目前，國內對再生氣中的硫化氫的脫除方法有多種，對於高濃度(H2S含量大於15％)再生氣中的硫化氫常用的燃燒法，即先將再生氣與足量的空氣通入燃燒爐中燃燒，大部分硫化氫氣體燃燒後生成二氧化硫(SO2)，其餘的硫化氫氣體再進入反應器內進行低溫催化反應，在天然鋁礬土催化劑的作用下，使氣體中的硫化氫與二氧化硫(SO2)發生反應生成硫和水，經冷卻後，用捕集器將硫液回收，對於再生氣中硫化氫濃度較低的大多採用化學吸收法處理，它是利用特定的物質在反應器內與硫化氫發生化學反應，形成一種新的化合物，以除去硫化氫，然後再進行還原，產生單質硫，以上兩種方法，無論採用哪種，其脫除再生氣中硫化氫的關鍵設備—反應器，都是依據GB14554-93《惡臭汙染物排放標準》設計的，其反應器中的溫度調節是用冷卻水來完成的，設計複雜，安裝不便，且溫度的調節不穩定。
實用新型的技術內容為此，本實用新型的目的在於提出一種適用於以煤為原料、生產多種化工產品工藝過程中、對硫化氫濃度小於等於3％的再生氣中脫除硫化氫的反應器，該反應器使硫的回收率達到99％以上，經該反應器處理後的硫化氫的排放量達到排放標準的要求，設計簡單合理，安裝方便，且溫度的調節穩定，應用廣泛。
為實現上述實用新型目的，本實用新型所採用的技術方案是一種硫化氫催化氧化反應器，包括氣體進口、進口氣體分布器、反應器本體、第一級催化劑裝填組、第一級催化劑裝填組上端絲網、第一級催化劑裝填組下端絲網、第二級催化劑裝填組、第二級催化劑裝填組上端絲網、第二級催化劑裝填組下端絲網、氣體出口和氣體收集器，該反應器還包括激冷線進口、激冷線氣體進口分布器；所述反應器本體由不鏽鋼板卷焊而成，上、下兩端各配焊一個封頭而成；所述氣體進口位於反應器本體的上封頭頂部；所述進口氣體分布器位於反應器本體內的頂部，第一級催化劑裝填組上，連接氣體進口；所述第一級催化劑裝填組位於反應器本體內的上部；所述第二級催化劑裝填組位於反應器本體內的下部；在所述第一級催化劑裝填組的上部設置第一級進料口，下部設置第一級出料口，兩者安裝在反應器本體上；在所述第二級催化劑裝填組的上部設置第二級進料口，下部設置第二級出料口，兩者安裝在反應器本體上；所述第一級催化劑裝填組的上端設置第一級催化劑裝填組上端絲網，下端設置第一級催化劑裝填組下端絲網；所述第二級催化劑裝填組的上端設置第二級催化劑裝填組上端絲網，下端設置第二級催化劑裝填組下端絲網；所述氣體出口位於反應器本體的下封頭的頂部，安裝在反應器本體上，其在反應器本體內的部分連接氣體收集器；所述氣體收集器位於反應器本體內的下部，第二級催化劑裝填組的下方；所述激冷線氣體進口分布器位於反應器本體內，在第一級催化劑裝填組與第二級催化劑裝填組之間；所述激冷線進口在反應器內連接激冷線氣體進口分布器，安裝在反應器本體上；所述第一級催化劑裝填組上端絲網、第一級催化劑裝填組下端絲網、第二級催化劑裝填組上端絲網和第二級催化劑裝填組下端絲網均為兩層不鏽鋼絲網，兩層絲網間距為50-150毫米，兩層絲網間放置氧化鋁耐火球，耐火球的直徑為20-30毫米；所述第一級催化劑裝填組的第一級催化劑裝填組上端絲網和第一級催化劑裝填組下端絲網之間放置二氧化鈦催化劑，其厚度為2500-3000毫米；所述第二級催化劑裝填組的第二級催化劑裝填組上端絲網和第二級催化劑裝填組下端絲網之間放置二氧化鈦催化劑，其厚度為2500-3000毫米；激冷線氣體進口分布器由水平管組成，管的根數大於等於5根；管上開有孔，孔徑在15-25毫米之間，孔的數量大於等於一個；所述進口氣體分布器呈圓桶狀，在圓筒的側面長方形的孔，孔的長和寬分別大於等於50毫米和5毫米；所述氣體收集器呈十字形管狀結構，每根管的上面和側面開有孔，孔的直徑在15毫米-25毫米之間，孔的數量大於一個。
本實用新型提供的硫化氫催化氧化反應器的工作原理由煤化工脫硫工段來的再生氣(硫化氫的含量小於等於3％)與根據化學反應所要求的空氣量混合後，在外界預熱器中加熱到200-250度後，從氣體進口通入到反應器本體內，在流經兩級催化劑裝填組時，再生氣中的硫化氫與氧氣反應，生成硫和水；由於硫化氫和氧氣的反應是放熱反應，其產生的熱量可維持催化劑層的自身溫度，並使硫和水保持氣態流經氣體收集器，由氣體出口排出反應器本體外，然後再進入在外部設置的冷凝器和硫固化器，將氣態硫冷凝下來，固化成單質硫的產品。分離後氣體經進一步處理達到環保要求後排入大氣。由於本實用新型是針對煤化工脫硫工段來的再生氣，其硫化氫的含量有一定的波動範圍，為了使硫化氫的氧化反應在催化劑的最佳溫度下進行，當第一級催化劑裝填組溫度升高後，可利用在兩級催化劑裝填組之間的激冷線噴入的溫度較低的再生氣體，來調節進入第二級催化劑裝填組的氣體溫度，以保證反應器的氣體出口溫度不致太高，而影響到硫化氫氧化反應的正常進行。
本實用新型的上述技術方案與現有技術相比具有以下優點適用於處理低濃度硫化氫等氣體；硫的回收率高，副產品的純度高；操作簡單，可進一步實現工業自動化；結構簡單，安裝方便，能廣泛應用於在煤化行業派出的硫化氫氣體的治理。
圖1是本實用新型硫化氫催化氧化反應器結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示以配用年產量20萬噸的甲醇工程的硫化氫催化氧化反應器為例本實用新型硫化氫催化氧化反應器包括氣體進口1、進口氣體分布器1a、反應器本體2、第一級催化劑裝填組3、第一級催化劑裝填組上端絲網3a、第一級催化劑裝填組下端絲網3b、第二級催化劑裝填組5、第二級催化劑裝填組上端絲網5a、第二級催化劑裝填組下端絲網5b、氣體出口6和氣體收集器6a，還包括激冷線進口4、激冷線氣體進口分布器4a；反應器本體2由不鏽鋼板卷焊而成，上、下兩端各配焊一個封頭；氣體進口1位於反應器本體2的上封頭頂部；進口氣體分布器1a呈圓桶狀，在圓筒的側面開有長方形的孔六個，孔的長和寬分別為50毫米和5毫米，位於反應器本體2內的頂部，連接氣體進口1；第一級催化劑裝填組3位於反應器本體2內的上部，在進口氣體分布器1a的下方；第二級催化劑裝填組5位於反應器本體2內的下部；在第一級催化劑裝填組3的上部設置第一級進料口7，下部設置第一級出料口8，兩者安裝在反應器本體2上；在第二級催化劑裝填組5的上部設置第二級進料口9，下部設置第二級出料口10，兩者安裝在反應器本體2上；第一級催化劑裝填組3的上端設置第一級催化劑裝填組上端絲網3a，下端設置第一級催化劑裝填組下端絲網3b，第一級催化劑裝填組上端絲網3a和第一級催化劑裝填組下端絲網3b之間放置二氧化鈦催化劑，其厚度為2500毫米；第二級催化劑裝填組5的上端設置第二級催化劑裝填組上端絲網5a，下端設置第二級催化劑裝填組下端絲網5b，第二級催化劑裝填組上端絲網5a和第二級催化劑裝填組下端絲網5b之間放置二氧化鈦催化劑，其厚度為2500毫米；第一級催化劑裝填組上端絲網3a、第一級催化劑裝填組下端絲網3b、第二級催化劑裝填組上端絲網5a和第二級催化劑裝填組下端絲網5b均由兩層不鏽鋼絲網構成，該兩層絲網間距為50毫米，兩層絲網間放置氧化鋁耐火球，耐火球的直徑為30毫米；氣體出口6位於反應器本體2內的下封頭的頂部，安裝在反應器本體2上，其在反應器本體2內的部分連接氣體收集器6a；氣體收集器6a呈十字形管狀結構，每根管的上面和側面開有孔，孔的直徑在15毫米之間，上面和側面各開兩個，位於反應器本體2內的下部，第二級催化劑裝填組5的下方；激冷線氣體進口分布器4a由水平管組成，管的根數為5根；管上開有孔，孔徑在15毫米之間，孔的數量為5個，位於反應器本體2內，在第一級催化劑裝填組3與第二級催化劑裝填組5之間；激冷線進口4在反應器內連接激冷線氣體進口分布器4a，安裝在反應器本體2上。
本實用新型硫化氫催化氧化反應器的工作原理由煤化工脫硫工段來的再生氣(硫化氫的含量小於等於3％)與根據化學反應所要求的空氣量混合後，在外界預熱器中加熱到220度後，從氣體進口通入到反應器本體內，在流經兩級催化劑裝填組時，再生氣中的硫化氫與氧氣反應，生成硫和水；由於硫化氫和氧氣的反應是放熱反應，其產生的熱量可維持催化劑層的自身溫度，並使硫和水保持氣態流經氣體收集器，由氣體出口排出反應器本體外，然後再進入在外部設置的冷凝器和硫固化器，將氣態硫冷凝下來，固化成單質硫的產品。分離後氣體經進一步處理達到環保要求後排入大氣。由於本實用新型是針對煤化工脫硫工段來的再生氣，其硫化氫的含量有一定的波動範圍，為了使硫化氫的氧化反應在催化劑的最佳溫度下進行，當第一級催化劑裝填組溫度升高後，可利用在兩級催化劑裝填組之間的激冷線噴入的溫度較低的再生氣體，來調節進入第二級催化劑裝填組的氣體溫度，以保證反應器的氣體出口溫度不致太高，而影響到硫化氫氧化反應的正常進行。
本實用新型的上述技術方案與現有技術相比具有以下優點適用於處理低濃度硫化氫等氣體；硫的回收率高，副產品的純度高；操作簡單，可進一步實現工業自動化；結構簡單，安裝方便，能廣泛應用於在煤化行業派出的硫化氫氣體的治理。
顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而並非是對本實用新型的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬於本實用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本實用新型的保護範圍之中。
權利要求1.一種硫化氫催化氧化反應器，包括氣體進口(1)、進口氣體分布器(1a)、反應器本體(2)、第一級催化劑裝填組(3)、第一級催化劑裝填組上端絲網(3a)、第一級催化劑裝填組下端絲網(3b)、第二級催化劑裝填組(5)、第二級催化劑裝填組上端絲網(5a)、第二級催化劑裝填組下端絲網(5b)、氣體出口(6)和氣體收集器(6a)，其特徵在於該反應器還包括激冷線進口(4)、激冷線氣體進口分布器(4a)；所述反應器本體(2)由不鏽鋼板卷焊而成，上、下兩端各配焊一個封頭；所述氣體進口(1)位於反應器本體(2)的上封頭頂部；所述進口氣體分布器(1a)位於反應器本體(2)內的頂部，連接氣體進口(1)；所述第一級催化劑裝填組(3)位於反應器本體(2)內的上部，在進口氣體分布器(1a)的下方；所述第二級催化劑裝填組(5)位於反應器本體(2)內的下部；在所述第一級催化劑裝填組(3)的上部設置第一級進料口(7)，下部設置第一級出料口(8)，兩者安裝在反應器本體(2)上；在所述第二級催化劑裝填組(5)的上部設置第二級進料口(9)，下部設置第二級出料口(10)，兩者安裝在反應器本體(2)上；所述第一級催化劑裝填組(3)的上端設置第一級催化劑裝填組上端絲網(3a)，下端設置第一級催化劑裝填組下端絲網(3b)；所述第二級催化劑裝填組(5)的上端設置第二級催化劑裝填組上端絲網(5a)，下端設置第二級催化劑裝填組下端絲網(5b)；所述氣體出口(6)位於反應器本體(2)內的下封頭的頂部，安裝在反應器本體(2)上，其在反應器本體(2)內的部分連接氣體收集器(6a)；所述氣體收集器(6a)位於反應器本體(2)內的下部，第二級催化劑裝填組(5)的下方；所述激冷線氣體進口分布器(4a)位於反應器本體(2)內，在第一級催化劑裝填組(3)與第二級催化劑裝填組(5)之間；所述激冷線進口(4)在反應器內連接激冷線氣體進口分布器(4a)，安裝在反應器本體(2)上。
2.根據權利要求1所述硫化氫催化氧化反應器，其特徵在於所述第一級催化劑裝填組上端絲網(3a)、第一級催化劑裝填組下端絲網(3b)、第二級催化劑裝填組上端絲網(5a)和第二級催化劑裝填組下端絲網(5b)均由兩層不鏽鋼絲網構成，該兩層絲網間距為50-150毫米，兩層絲網間放置氧化鋁耐火球，耐火球的直徑為20-30毫米。
3.根據權利要求1所述硫化氫催化氧化反應器，其特徵在於所述第一級催化劑裝填組(3)的第一級催化劑裝填組上端絲網(3a)和第一級催化劑裝填組下端絲網(3b)之間放置二氧化鈦催化劑，其厚度為2500-3000毫米。
4.根據權利要求1所述硫化氫催化氧化反應器，其特徵在於所述第二級催化劑裝填組(5)的第二級催化劑裝填組上端絲網(5a)和第二級催化劑裝填組下端絲網(5b)之間放置二氧化鈦催化劑，其厚度為2500-3000毫米。
5.根據權利要求1所述硫化氫催化氧化反應器，其特徵在於所述激冷線氣體進口分布器(4a)由水平管組成，管的根數大於等於5根；管上開有孔，孔徑在15-25毫米之間，孔的數量大於等於一個。
6.根據權利要求1所述硫化氫催化氧化反應器，其特徵在於所述進口氣體分布器(1a)呈圓桶狀，在圓筒的側面開有長方形的孔，孔的長和寬分別大於等於50毫米和5毫米。
7.根據權利要求1所述硫化氫催化氧化反應器，其特徵在於所述氣體收集器(6a)呈十字形管狀結構，每根管的上面和側面開有孔，孔的直徑在15毫米-25毫米之間，孔的數量大於一個。
專利摘要本實用新型公開了一種硫化氫催化氧化反應器，包括氣體進口、進口氣體分布器、反應器本體、第一級催化劑裝填組、第一級催化劑裝填組上端絲網、第一級催化劑裝填組下端絲網、第二級催化劑裝填組、第二級催化劑裝填組上端絲網、第二級催化劑裝填組下端絲網、氣體出口和氣體收集器，該反應器還包括激冷線進口、激冷線氣體進口分布器；利用在兩級催化劑裝填組之間的激冷線噴入的溫度較低的再生氣體，調節進入第二級催化劑裝填組的氣體溫度，以保證硫化氫氧化反應的正常進行；適用於處理低濃度硫化氫等氣體，硫的回收率高，副產品的純度高；操作簡單，可進一步實現工業自動化；結構簡單，安裝方便，能廣泛應用於在煤化行業派出的硫化氫氣體的治理。
文檔編號C01B17/00GK2778374SQ20052000909
公開日2006年5月10日 申請日期2005年3月28日 優先權日2005年3月28日
發明者單曉昌, 姜子富, 王家廉, 丁海榮, 莊德安 申請人:天津中環煤化環保科技發展有限公司