一種濕式氧化還原脫硫工藝的再生系統(tǒng)及再生方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種濕式氧化還原脫硫工藝的再生系統(tǒng)及再生方法。所述系統(tǒng)包括：超重力再生反應(yīng)器、硫磺泡沫槽、離心機(jī)和貧液槽，超重力再生反應(yīng)器連接硫磺泡沫槽底部，硫磺泡沫槽內(nèi)設(shè)置有氣液混合分布器，硫磺泡沫槽頂部設(shè)置有溢流堰，溢流堰出口連接離心機(jī)，離心機(jī)連接貧液槽；硫磺泡沫槽貧液采出口連接貧液槽。本發(fā)明不需要在線添加硫磺沉降劑，簡(jiǎn)化了流程和操作成本；同傳統(tǒng)再生反應(yīng)器相比又有明顯的傳質(zhì)和空間優(yōu)勢(shì)，可廣泛適用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種濕式氧化還原脫硫工藝的再生系統(tǒng)及再生方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及濕式氧化還原法脫硫領(lǐng)域，更進(jìn)一步說(shuō)，涉及一種濕式氧化還原脫硫 工藝的再生系統(tǒng)及再生方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)脫硫過(guò)程使用催化劑的不同，濕式氧化還原脫硫工藝分為砷基工藝、釩基工 藝、鐵基工藝三種：砷基工藝由于脫硫效率低，較少使用；釩基工藝具有代表性的方法是 Stretford法（即ADA法），該工藝存在硫容低、釩對(duì)環(huán)境造成污染等缺點(diǎn)，受到環(huán)保限制； 目前濕式氧化還原法脫硫一般采用鐵作催化劑。絡(luò)合鐵脫硫工藝具有無(wú)毒、高效、高活性及 高選擇性等優(yōu)點(diǎn)，其代表性工藝有美國(guó)Wheelabrator清潔空氣系統(tǒng)公司的L0-CAT工藝、 Dow和Shell公司的SulFerox工藝。
[0003] 研究表明，在硫磺日產(chǎn)量小于20t的情況下，用絡(luò)合鐵法回收硫磺技術(shù)上可行，且 比Amine/Claus法更經(jīng)濟(jì)。目前世界上采用L0-CAT和SulFerox工藝的裝置不下200余套。
[0004] 絡(luò)合鐵脫硫富液的再生在氧化反應(yīng)器中進(jìn)行，使用空氣將脫硫富液中的Fe2+氧化 成Fe3+。再生裝置通常選用塔或槽(罐)式反應(yīng)器(如專(zhuān)利CN200820027032. 0所述)，此類(lèi)設(shè) 備具有設(shè)備體積龐大，傳質(zhì)效率低，操作彈性小等缺點(diǎn)。
[0005] L0-CAT工藝于1983年開(kāi)發(fā)出自循環(huán)L0-CAT工藝，吸收器和再生氧化器合二為一， 溶液可在無(wú)泵的情況下高速循環(huán)，是一種特色技術(shù)，但相比常規(guī)流程，其前期投資大，水電 要求高，需配備人員亦較多，對(duì)于生產(chǎn)狀況(工作壓力、產(chǎn)量）波動(dòng)較快的油田和分散的天然 氣井開(kāi)采并不經(jīng)濟(jì)。
[0006] 專(zhuān)利CN201110076120. 6提出了一種脫硫富液與空氣在超重力機(jī)中逆流或錯(cuò)流接 觸+硫磺沉降相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)脫硫液再生。該方法解決了傳質(zhì)和設(shè)備體積問(wèn)題，但需在 線添加硫磺沉降劑，增加了流程和工藝控制的復(fù)雜性；更為重要的是該方法對(duì)硫磺沉降劑 要求較高，而在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中缺乏高效的沉降劑恰恰是絡(luò)合鐵脫硫+沉降工藝一直以來(lái)難以 解決的弊端。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種濕式氧化還原脫硫工藝的再生 系統(tǒng)及再生方法。不需要在線添加硫磺沉降劑，簡(jiǎn)化了流程和操作成本；同傳統(tǒng)再生反應(yīng)器 相比又有明顯的傳質(zhì)和空間優(yōu)勢(shì)，可廣泛適用。
[0008] 本發(fā)明的目的之一是提供一種濕式氧化還原脫硫工藝的再生系統(tǒng)。
[0009] 包括：超重力再生反應(yīng)器、硫磺泡沫槽、離心機(jī)和貧液槽，
[0010] 超重力再生反應(yīng)器連接硫磺泡沫槽底部，硫磺泡沫槽內(nèi)設(shè)置有氣液混合分布器， 硫磺泡沫槽頂部設(shè)置有溢流堰，溢流堰出口連接離心機(jī)，離心機(jī)連接貧液槽；硫磺泡沫槽貧 液采出口連接貧液槽。
[0011] 其中，所述硫磺泡沫槽貧液采出口可設(shè)置有硫磺過(guò)濾器。
[0012] 本發(fā)明的目的之二是提供一種濕式氧化還原脫硫工藝的再生方法。
[0013] 包括：
[0014] 1)脫硫富液與空氣分別進(jìn)入超重力再生反應(yīng)器，在超重力機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)緣處并流進(jìn)入 轉(zhuǎn)子填料中，在填料中空氣和脫硫富液發(fā)生氧化反應(yīng)；
[0015] 2)再生后的貧液和空氣尾氣由超重力再生反應(yīng)器采出，經(jīng)氣液混合分布器進(jìn)入硫 磺泡沫槽底部并向上運(yùn)動(dòng)；
[0016] 3)貧液從貧液采出口流入貧液槽；硫磺顆粒被空氣尾氣浮選向硫磺泡沫槽頂部運(yùn) 動(dòng)，在泡沫槽頂部硫磺泡沫溢流入溢流堰，然后進(jìn)入離心機(jī)；
[0017] 4)硫磺經(jīng)離心分離形成濾餅后從再生系統(tǒng)采出，濾液返回到貧液槽。
[0018] 其中，可優(yōu)選：步驟3)中，貧液從貧液采出口經(jīng)過(guò)濾后流入貧液槽。
[0019] 具體可采用以下技術(shù)方案：
[0020] 脫硫富液與空氣分別從超重力再生反應(yīng)器液體入口和氣體入口進(jìn)入超重力場(chǎng)，于 超重力機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)緣處并流進(jìn)入轉(zhuǎn)子填料中，在填料中空氣和脫硫富液發(fā)生劇烈混合，發(fā)生 氧化反應(yīng)，將絡(luò)合鐵脫硫富液中的Fe2+氧化成Fe3+。再生后的貧液和空氣尾氣由超重力再 生反應(yīng)器氣液混合出口采出，經(jīng)氣液混合分布器進(jìn)入硫磺泡沫槽底部并向上運(yùn)動(dòng)。貧液從 泡沫槽中上部的貧液采出口流入貧液槽，供脫硫系統(tǒng)循環(huán)使用；貧液采出口內(nèi)側(cè)安裝有硫 磺過(guò)濾器，防止硫磺和雜質(zhì)顆粒進(jìn)入貧液槽。生成的硫磺顆粒被空氣尾氣浮選向硫磺泡沫 槽頂部運(yùn)動(dòng)，在泡沫槽頂部硫磺泡沫溢流入溢流堰，然后進(jìn)入離心機(jī)。硫磺經(jīng)離心分離形成 濾餅后從再生系統(tǒng)采出，以供后續(xù)加工處理，濾液則返回到貧液槽供脫硫工段使用。
[0021] 在硫磺泡沫槽中，空氣尾氣有兩個(gè)作用：一是浮選硫磺，將硫磺浮選到溢流槽中， 同貧液分離；二是即便并流再生不夠充分，空氣還可以繼續(xù)氧化Fe2+，生成Fe3+，有力保證了 再生效果。
[0022] 超重力機(jī)是采用并流接觸還是逆流接觸，主要視應(yīng)用目的而定：對(duì)氣液反應(yīng)而言， 如追求的是強(qiáng)化反應(yīng)的深度和高的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，當(dāng)選逆流；如對(duì)反應(yīng)的深度和轉(zhuǎn)化率的要 求不高，僅需控制在合適的范圍的情況下一如本例中貧液再生到Fe3+/Fe約0. 8左右即可， Fe37Fe2+之間需要平衡，過(guò)高的Fe3+/Fe會(huì)使溶液穩(wěn)定性變差，易于變質(zhì)和降解一則超重力 場(chǎng)中氣液具有較短接觸時(shí)間的并流自然是理想選擇。
[0023] 需要指出，本發(fā)明雖以絡(luò)合鐵溶液的再生闡述本發(fā)明，但本發(fā)明中的脫硫富液再 生方法對(duì)砷基工藝和釩基工藝同樣可行，也就是說(shuō)本發(fā)明是通用的、一般化的濕式氧化還 原脫硫工藝再生方法。
[0024] 本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)：
[0025] 超重力機(jī)替代傳統(tǒng)槽罐式氧化反應(yīng)器，提高了傳質(zhì)效率，減小了設(shè)備體積，節(jié)約空 間和占地面積。
[0026] 綜合來(lái)講，本發(fā)明提出的超重力場(chǎng)并流接觸+硫磺浮選相組合的方法，（硫磺浮選 是指空氣托浮著生成的硫磺顆粒向硫磺泡沫槽頂部運(yùn)動(dòng)，使得硫磺無(wú)法在泡沫槽內(nèi)沉降堵 塞泡沫槽，硫磺溢流進(jìn)入溢流堰，最終離心排出），相當(dāng)于雙再生反應(yīng)器串聯(lián)，其綜合傳質(zhì)效 率或者說(shuō)再生效果不輸于專(zhuān)利CN201110076120. 6,專(zhuān)利CN201110076120. 6添加硫磺沉淀 劑是為了讓硫磺在沉降槽底部沉淀分離，從而由與沉淀槽漏斗形底部相連的管線排出，此 段管線實(shí)際生產(chǎn)中極易堵塞，造成硫磺在沉降槽中大量堆積，最終會(huì)被液流泛起帶入貧液 槽。因添加沉降劑沉降的硫磺顆粒較大，由此造成的局部堵塞會(huì)更嚴(yán)重。本發(fā)明中再生空氣 尾氣還要起到浮選硫磺，從而將其從循環(huán)體系中分離，空氣尾氣需同貧液經(jīng)同一出口排出 進(jìn)入硫磺泡沫槽，本發(fā)明中利用空氣尾氣浮選硫磺模式在并流模式下實(shí)施流程簡(jiǎn)單易行。 采用硫磺浮選模式不需要在線添加硫磺沉降劑，簡(jiǎn)化了流程和操作成本；同傳統(tǒng)再生反應(yīng) 器相比又有明顯的傳質(zhì)和空間優(yōu)勢(shì)，可撬裝成獨(dú)立模塊，特別適合在廣袤的油田和分散的 天然氣井開(kāi)采時(shí)使用，移動(dòng)性和機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1本發(fā)明所述的再生系統(tǒng)示意圖
[0028] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：
[0029] 1超重力再生反應(yīng)器；2硫磺泡沫槽；3離心機(jī)；4貧液槽；5溢流堰；6脫硫富液；7 氧化空氣；8貧液；9尾氣

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0031] 實(shí)施例1?4:
[0032] 如圖1所示，一種濕式氧化還原脫硫工藝的再生系統(tǒng)。
[0033] 包括：超重力再生反應(yīng)器1、硫磺泡沫槽2、離心機(jī)3和貧液槽4，
[0034] 超重力再生反應(yīng)器1連接硫磺泡沫槽2底部，硫磺泡沫槽2內(nèi)設(shè)置有氣液混合分 布器，硫磺泡沫槽2頂部設(shè)置有溢流堰5,溢流堰5出口連接離心機(jī)3,離心機(jī)3連接貧液槽 4 ;硫磺泡沫槽2貧液采出口連接貧液槽4。所述硫磺泡沫槽2貧液采出口設(shè)置有硫磺過(guò)濾 器。
[0035] 進(jìn)行再生時(shí)：
[0036] 脫硫富液泵輸送進(jìn)入超重力再生反應(yīng)器，氧化空氣由氣泵打入超重力再生反應(yīng) 器，脫硫富液和空氣在超重力機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)緣處并流進(jìn)入超重力場(chǎng)填料中，富液與空氣中的氧 氣反應(yīng)，F(xiàn)e2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，絡(luò)合鐵脫硫液得以再生。再生后的貧液同空氣尾氣并流從超重力 機(jī)氣液混合出口導(dǎo)出，進(jìn)入硫磺泡沫槽底部，經(jīng)氣液混合分布器后，氣液帶動(dòng)生成的硫磺顆 粒自下而上向硫磺泡沫槽頂部運(yùn)動(dòng)，泡沫槽頂部的硫磺顆粒溢流進(jìn)入溢流堰，然后自溢流 堰導(dǎo)入離心機(jī)，硫磺顆粒離心成為濾餅，從液體中分離出來(lái)，離心機(jī)甩出的貧液則返回貧液 槽供脫硫使用。絕大部分貧液從硫磺泡沫槽中上部的貧液采出口導(dǎo)出進(jìn)入貧液槽，供脫硫 系統(tǒng)循環(huán)使用。貧液采出口內(nèi)側(cè)置有硫磺過(guò)濾器，以防止硫磺顆粒進(jìn)入貧液槽，堵塞管路， 影響系統(tǒng)運(yùn)行。
[0037] 通過(guò)改變含硫化氫原料氣的硫化氫含量來(lái)改變脫硫富液中Fe3+離子含量，進(jìn)而對(duì) 富液再生工藝進(jìn)行評(píng)價(jià)。相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，表中列出4種工況條件，每種工況下的數(shù)據(jù)均是 脫硫和再生系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行48小時(shí)情況下所得數(shù)據(jù)的平均值。
[0038]表1
[0039]

【權(quán)利要求】
1. 一種濕式氧化還原脫硫工藝的再生系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括： 超重力再生反應(yīng)器、硫磺泡沫槽、離心機(jī)和貧液槽， 超重力再生反應(yīng)器連接硫磺泡沫槽底部，硫磺泡沫槽內(nèi)設(shè)置有氣液混合分布器，硫磺 泡沫槽頂部設(shè)置有溢流堰，溢流堰出口連接離心機(jī)，離心機(jī)連接貧液槽；硫磺泡沫槽貧液采 出口連接貧液槽。
2. 如權(quán)利要求1所述的濕式氧化還原脫硫工藝的再生系統(tǒng)，其特征在于： 所述硫磺泡沫槽貧液采出口設(shè)置有硫磺過(guò)濾器。
3. -種采用如權(quán)利要求1或2所述的濕式氧化還原脫硫工藝的再生系統(tǒng)的再生方法， 其特征在于所述方法包括： 1) 脫硫富液與空氣分別進(jìn)入超重力再生反應(yīng)器，在超重力機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)緣處并流進(jìn)入轉(zhuǎn)子 填料中，在填料中空氣和脫硫富液發(fā)生氧化反應(yīng)； 2) 再生后的貧液和空氣尾氣由超重力再生反應(yīng)器采出，經(jīng)氣液混合分布器進(jìn)入硫磺泡 沫槽底部并向上運(yùn)動(dòng)； 3) 貧液從貧液采出口流入貧液槽，硫磺顆粒被空氣尾氣浮選向硫磺泡沫槽頂部運(yùn)動(dòng)， 在泡沫槽頂部硫磺泡沫溢流入溢流堰，然后進(jìn)入離心機(jī)； 4) 硫磺經(jīng)離心分離形成濾餅后從再生系統(tǒng)采出，濾液返回到貧液槽。
4. 如權(quán)利要求3所述的再生方法，其特征在于： 步驟3)中，貧液從貧液采出口經(jīng)過(guò)濾后流入貧液槽。
【文檔編號(hào)】C01B17/05GK104368230SQ201310353789
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
【發(fā)明者】李文銘, 李振虎, 郝國(guó)均, 張文勝, 曾東 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院