專利名稱：從包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體中除去硫化氫的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸收低濃度硫化氫氣體的方法，具體地說，涉及從包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體中除去硫化氫的方法。本發(fā)明還涉及從包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體中除去硫化氫的裝置。
背景技術(shù)：
硫化氫是一種高刺激性的氣體，具有強烈的臭雞蛋氣味，對人體的毒性很大，而且易燃易爆，極易腐蝕金屬，導(dǎo)致催化劑中毒，堵塞管道。工廠排放的尾氣以及天然氣里即使含有少量的硫化氫也會對環(huán)境造成很大的污染。煤化工、橡膠再生、污水污泥、以及城市垃圾處理等工業(yè)過程中都會產(chǎn)生許多低濃度硫化氫惡臭氣體，不僅嚴(yán)重影響人們的日常生活，危害人體健康，同時也污染生態(tài)環(huán)境。由于這類廢氣中硫化氫的濃度低，已無回收利用價值，但凈化處理難度大且費用高，因而是工業(yè)廢氣凈化的一個難題。所以硫化氫、尤其是低濃度硫化氫的排除是當(dāng)前急需解決的問題。
我國對環(huán)境大氣、車間空氣及工業(yè)廢氣中的硫化氫濃度已有嚴(yán)格的規(guī)定居民區(qū)環(huán)境大氣中硫化氫的濃度最高不得超過0.01mg/m3；車間工作地點空氣中硫化氫的濃度最高不得超過10mg/m3；城市煤氣中硫化氫的濃度不得超過20mg/m3；油品煉廠廢氣中硫化氫的濃度要求凈化至10-20mg/m3。由于硫化氫具有強還原性，本身極易被氧化，有人用過渡金屬氧化物及氧化物的混合物來氧化脫除低濃度硫化氫，也有人用活性炭作為催化劑來氧化硫化氫以除去混合氣中的硫化氫，也有人用好氧微生物凈化工業(yè)廢氣中的低濃度硫化氫惡臭氣體。但是，針對一些混合氣體排量大而混合氣中硫化氫濃度又低的工業(yè)裝置，以上處理方法及裝置主要存在以下問題的一種或多種1.氣體處理量小、硫化氫脫除率低；2.吸收液再生困難；
3.占地面積大；4.吸收液浪費嚴(yán)重；5.成本較高。
因此，針對現(xiàn)有存在的問題有必要采用新穎的、有效的、適合長周期運行而又經(jīng)濟的低濃度硫化氫的吸收方法及裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種去除混合氣體中的低濃度硫化氫的方法及裝置，從而有效地解決低濃度硫化氫氣體的吸收問題，消除了混合氣中的惡臭，推進了石油化工業(yè)清潔及安全生產(chǎn)的工業(yè)化進程。
一方面，本發(fā)明提供了一種從包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體中除去硫化氫的方法，它包括提供吸收液，所述吸收液選自N-甲基乙二醇胺溶液、單乙醇胺溶液、二乙醇胺溶液、以及它們的混合物；在0.05-0.30MPa的絕對壓力下，將12-42℃的吸收液與12-52℃的包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體接觸，對所述混合氣體依次進行逆流吸收和旋流吸收，使所述混合氣體中的硫化氫濃度降至10ppm或更低；以及對夾帶所述吸收液的混合氣體進行旋流氣液分離。
在一個優(yōu)選的實施方式中，所述吸收液還包括添加劑，所述添加劑包括N-甲基呲咯烷酮、三乙醇胺、環(huán)丁砜、或者一縮二乙二醇。
在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述吸收液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-50％的N-甲基乙二醇胺溶液。
另一方面，本發(fā)明提供了一種從包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體中除去硫化氫的裝置，它包括位于裝置底部的用于存儲吸收液的儲液腔，所述吸收液選自N-甲基乙二醇胺溶液、單乙醇胺溶液、二乙醇胺溶液、以及它們的混合物；位于裝置中部的逆流吸收器和旋流吸收器，用于在0.05-0.30MPa的絕對壓力下，將12-42℃的吸收液與12-52℃的包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體接觸，對所述混合氣體依次進行逆流吸收和旋流吸收，使所述混合氣體中的硫化氫濃度降至10ppm或更低；以及位于裝置頂部的旋流氣液分離器，用于對夾帶所述吸收液的混合氣體進行旋流氣液分離。
在一個優(yōu)選的實施方式中，所述逆流吸收器選自板式塔和填料塔。
在另一個優(yōu)選的實施方式中，當(dāng)所述逆流吸收器是板式塔時，使用旋流型塔盤、浮閥型塔盤、或者篩板型塔盤；當(dāng)所述逆流吸收器是填料塔時，使用拉西環(huán)、階梯環(huán)或者鮑爾環(huán)作為填料。
在另一個優(yōu)選的實施方式中，當(dāng)所述逆流吸收器是填料塔時，所述旋流吸收器的底流出口設(shè)置霧化布液器，所述霧化布液器選自超聲波霧化布液器和旋流霧化布液器。
在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述旋流氣液分離器是三椎體氣液旋流分離器。
在另一個優(yōu)選實施方式中，所述裝置還設(shè)有硫化氫快速檢測儀，用以測量混合氣體中硫化氫濃度的變化，通過硫化氫濃度的變化控制變頻循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速；所述變頻循環(huán)泵通過調(diào)整轉(zhuǎn)速來控制所述裝置運行過程中的氣液比。
在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述裝置的運行壓力不大于0.6Mpa，和/或吸收溫度小于52℃。
在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述裝置的氣液體積比為60-120。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的用于吸收冷焦水熱水罐排出的混合氣體中的硫化氫氣體的裝置的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過廣泛而深入的研究之后發(fā)現(xiàn)，對于從延遲焦化的冷焦水處理系統(tǒng)中的焦炭塔出來的混合氣體中脫除低濃度的硫化氫，將逆流吸收技術(shù)、旋流吸收技術(shù)、以及旋流分離技術(shù)有機結(jié)合，能有效地解決低濃度硫化氫氣體的吸收問題，處理量大、吸收速度快、能耗低，吸收后的尾氣達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，并能大大減少吸收液的浪費，降低成本，吸收飽和后的溶液可再生循環(huán)利用，從而有效地解決了現(xiàn)有焦化冷焦水密閉循環(huán)配套裝置中硫化氫濃度超標(biāo)的問題?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明得以完成。
在本發(fā)明的第一方面，提供了一種從包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體中除去硫化氫的方法，它包括以下步驟提供吸收液，所述吸收液為醇胺水溶液，包括N-甲基乙二醇胺溶液(MDEA)、單乙醇胺溶液(MEA)、二乙醇胺溶液(DEA)、或者它們的混合物；通過選擇不同的吸收液來提高硫化氫的選擇性、脫硫率、或者降低成本；所述醇胺是借助氮原子上未配對的電子顯堿性與酸性氣體硫化氫反應(yīng)的；在0.05-0.30MPa的絕對壓力下，將12-42℃的吸收液與12-52℃的包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體接觸，對所述混合氣體依次進行逆流吸收和旋流吸收，使所述混合氣體中的硫化氫濃度從最大100ppm降至10ppm或更低；以及對夾帶所述吸收液的混合氣體進行旋流氣液分離。
在一個實施方式中，針對不同的混合氣體性質(zhì)，可選擇在吸收液中加入添加劑。所述添加劑包括N-甲基呲咯烷酮(NMP)、三乙醇胺(TEA)、環(huán)丁砜(SF)、一縮二乙二醇(DEG)等作為物理溶劑。添加N-甲基呲咯烷酮(NMP)、一縮二乙二醇(DEG)、環(huán)丁砜(SF)等物理溶劑后能提高脫硫的選擇性，并能使吸收液的再生性能得到改善；添加三乙醇胺(TEA)可提高對硫化氫的脫硫效率，也增加了對混合氣體中二氧化碳?xì)怏w的脫除度，導(dǎo)致脫硫貧液的再生性質(zhì)量下降。
在另一個實施方式中，所述吸收液優(yōu)選是質(zhì)量分?jǐn)?shù)(ωt)為10-50％的N-甲基乙二醇胺溶液。
在本發(fā)明的第二方面，提供了一種從包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體中除去硫化氫的裝置，它包括吸收塔、以及任選的硫化氫快速檢測儀、變頻器和變頻循環(huán)泵。
所述吸收塔包括儲液腔所述儲液腔位于吸收塔的底部，選擇與下述吸收塔的吸收段相同、或者比吸收段稍大的塔徑，儲存溶液的容量為15分鐘的吸收液循環(huán)量(m3)；在儲液腔的底部設(shè)有吸收液出口，儲液腔設(shè)有液位計，以便觀察儲液腔內(nèi)液體的使用情況；吸收段所述吸收段位于吸收塔的中部，包括逆流吸收器和旋流吸收器兩部分；其中，逆流吸收采用板式塔或者填料塔的吸收方式；如果混合氣體中的固體微粒雜質(zhì)含量較大，則選用板式塔進行逆流吸收，選用旋流型塔盤、浮閥型塔盤、或者篩板型塔盤；如果混合氣體中的固體顆粒雜質(zhì)含量較小，則選用填料塔進行逆流吸收，選用拉西環(huán)、階梯環(huán)或者鮑爾環(huán)作為填料；所述旋流吸收器的底流口(吸收液出口)與吸收液進口的口徑大小一致，溢流口(混合氣出口)與混合氣進口的口徑大小一致；變頻循環(huán)泵的出口與吸收液進口相連；其中，在0.05-0.30MPa的絕對壓力下，打開塔頂混合氣出口，將溫度為20-52℃、硫化氫氣體濃度≤100ppm的混合氣從塔底混合氣進口通入吸收塔，與向下流動的吸收液進行逆流接觸，在氣液接觸區(qū)發(fā)生吸收反應(yīng)，氣體中的硫化氫及少量的二氧化碳等氣體溶于吸收液中；氣體經(jīng)逐層吸收反應(yīng)后進入旋流吸收器中進行二次吸收，吸收后的混合氣中硫化氫氣體的濃度降至10ppm或更低；同時，在0.05-0.30MPa的絕對壓力下，將18-42℃的吸收液從塔頂吸收液進口通入旋流吸收器中與經(jīng)過逆流吸收器的混合氣接觸吸收，通過旋流吸收器的底流口流出進入逆流吸收器中與上升的混合氣進行逆流接觸，吸收液中所含的硫化氫的濃度逐漸升高，最后通過降液管進入儲液腔；以及旋流分離段所述旋流分離段采用三椎體旋流氣液分離器對混合氣夾帶的吸收液進行回收，該旋流氣液分離器采用雙進口形式；溢流口為混合氣出口，溢流口的截面積等于兩個進口截面積之和；底流口為回收的夾帶液出口，底流段設(shè)計為長而細(xì)的管子接入逆流吸收段；混合氣體通過旋流氣液分離器后，除去了夾帶的吸收液的混合氣體從吸收塔的氣相出口排出，而夾帶的吸收液通過旋流氣液分離器回收再利用，這樣大大降低了吸收液的損耗。
在一個實施方式中，當(dāng)所述逆流吸收器是填料塔時，所述旋流吸收器的底流出口設(shè)置霧化布液器，所述霧化布液器選自超聲波霧化布液器和旋流霧化布液器。
所述吸收塔的運行壓力不大于0.6Mpa。
在另一個實施方式中，在吸收塔的進口管線上設(shè)有硫化氫快速檢測儀，用以測量混合氣體中硫化氫濃度的變化，通過硫化氫濃度的變化控制變頻循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速。
在另一個實施方式中，變頻泵通過調(diào)整轉(zhuǎn)速來控制吸收塔運行過程中的氣液比。
在另一個實施方式中，所述吸收塔的吸收溫度小于52℃。
在另一個實施方式中，所述吸收塔的氣液體積比為60-120。
在另一個實施方式中，所述吸收塔還設(shè)有人孔、氣體輔助出口、安全閥接口、以及吸收液輔助出口。
以下參看附圖。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的用于吸收冷焦水熱水罐排出的混合氣體中的硫化氫氣體的裝置(吸收塔)。吸收塔的底部設(shè)有用于存儲吸收液的儲液腔14。吸收塔的塔底設(shè)有與變頻循環(huán)泵11連接的吸收液出口13。吸收液從吸收塔的吸收液進口5通入吸收塔中，觀察吸收塔塔底的雙色液面計10，待吸收液達到15分鐘的循環(huán)液使用量后停止注入吸收貧液。開啟變頻循環(huán)泵11，氣液比選擇在80-120之間，吸收塔在穩(wěn)態(tài)運行。在0.15MPa的絕對壓力下，打開吸收塔塔頂?shù)幕旌蠚獬隹?，將20-52℃的混合氣從吸收塔的混合氣進口9通入吸收塔中，混合氣通過塔盤進入逆流吸收段8后從旋流吸收器4的氣相進口6和17進入，與吸收液進口5進來的吸收液進行旋流吸收后由旋流吸收器4的氣相出口3進入吸收塔塔頂?shù)男鳉庖悍蛛x器18。夾帶吸收液的混合氣通過進口19通入旋流氣液分離器18后，通過旋流分離使混合氣體與夾帶的吸收液分離，除去吸收液的混合氣從旋流氣液分離器的上部溢流口21排空，夾帶的吸收液則通過旋流氣液分離器下部的底流口16返回吸收段，回收繼續(xù)利用。通過觀察塔底的雙色液位計10，定期對吸收液進行補給，使循環(huán)液始終保持15分鐘的用量。此外，所述吸收塔還設(shè)有氣體輔助出口20和吸收液輔助出口12，以及安全閥接口2，人孔15設(shè)在第四和第五塊塔板之間。
另外，可在吸收塔的氣相進口管線設(shè)一硫化氫快速檢測儀，根據(jù)硫化氫濃度的變化控制變頻循環(huán)泵，控制氣液比以達到降低能耗的作用。
本發(fā)明的方法和裝置的主要優(yōu)點在于1.有效地解決了低濃度硫化氫氣體的吸收問題，吸收速度快、能耗低，吸收后的尾氣達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，大大除去了含硫化氫氣體的惡臭；2.大大減少了吸收液的浪費，降低成本，吸收飽和后的溶液可再生循環(huán)利用，延長了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行周期。
下面結(jié)合具體的實施例進一步闡述本發(fā)明。但是，應(yīng)該明白，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另有說明，所有的百分比和份數(shù)按重量計。
實施例在一個250萬噸/年延遲焦化裝置冷焦水密閉循環(huán)系統(tǒng)中，按照本發(fā)明的方法設(shè)置一個吸收塔，用以吸收冷焦熱水罐排出的混合氣體中的硫化氫氣體，進而去除混合氣中的惡臭，其具體運作過程及效果描述如下1.混合氣的性質(zhì)焦化熱水罐的排氣量V＝600m3/h，焦化熱水罐出氣管為DN 400mm；混合氣體的組成為空氣、水蒸氣、以及少量的硫化氫氣體，其中，硫化氫的含量不大于100ppm，溫度為80-90℃。
2.吸收液的性質(zhì)采用的吸收液為30％的N-甲基乙二醇胺溶液(MDEA)，添加濃度為10％的三乙醇胺(TEA)作為添加劑。
3.裝置(吸收塔)吸收塔分為三段，由下到上依次為儲液段、吸收段和分離段。塔高約6.3m，該塔為變截面塔，儲液段的直徑為1.2m，吸收段和分離段的塔徑為1m。吸收段由板式吸收和旋流吸收兩部分組成，一共有9塊F1重型浮閥塔盤；旋流吸收器采用HL/AG-300型號。分離段采用HL/G-300型號的旋流氣液分離器。
4.實施過程在0.05MPa的絕對壓力下，將18-42℃的吸收液從吸收塔的吸收液進口5通入吸收塔中，觀察吸收塔塔底的雙色液面計10，待吸收液達到15分鐘的循環(huán)液使用量后停止注入吸收貧液。開啟變頻循環(huán)泵11，氣液比選擇在80-120之間，吸收塔在穩(wěn)態(tài)運行。在0.15MPa的絕對壓力下，打開吸收塔塔頂?shù)幕旌蠚獬隹?，將20-52℃的混合氣從吸收塔的混合氣進口9通入吸收塔中，混合氣進入逆流吸收器8后從旋流吸收器4的氣相進口6和17進入，與吸收液進口5進來的吸收液進行旋流吸收后進入吸收塔塔頂?shù)男鳉庖悍蛛x器18。夾帶吸收液的混合氣通過進口19通入旋流氣液分離器18后，通過旋流分離使混合氣體與夾帶的吸收液分離，除去吸收液的混合氣從旋流氣液分離器的上部溢流口21排空，夾帶的吸收液則通過旋流氣液分離器下部的底流口16返回吸收段，回收繼續(xù)利用。通過觀察塔底的雙色液位計10，定期對吸收液進行補給，使循環(huán)液始終保持15分鐘的用量。
5.結(jié)果分析混合氣體通過該裝置后，硫化氫氣體的含量由89ppm降到8ppm以下，混合氣的惡臭也大大降低。根據(jù)不同的氣液比15分鐘的吸收液可用30-50天，通過設(shè)置旋流氣液分離器后，吸收液損失量也大大降低。
從上述實施例中明顯可以看出，采用本發(fā)明的方法及裝置，能可靠地解決低濃度硫化氫氣體的吸收問題，大大地除去含硫化氫氣體的惡臭，并能有效地解決吸收液的損失問題，延長了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行周期。
在本發(fā)明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種從包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體中除去硫化氫的方法，它包括提供吸收液，所述吸收液選自N-甲基乙二醇胺溶液、單乙醇胺溶液、二乙醇胺溶液、以及它們的混合物；在0.05-0.30MPa的絕對壓力下，將18-42℃的吸收液與20-52℃的包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體接觸，對所述混合氣體依次進行逆流吸收和旋流吸收，使所述混合氣體中的硫化氫濃度降至10ppm或更低；以及對夾帶所述吸收液的混合氣體進行旋流氣液分離。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸收液還包括添加劑，所述添加劑包括N-甲基呲咯烷酮、三乙醇胺、環(huán)丁砜、或者一縮二乙二醇。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述吸收液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23-50％的N-甲基乙二醇胺溶液。
4.一種從包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體中除去硫化氫的裝置，它包括位于裝置底部的用于存儲吸收液的儲液腔(14)，所述吸收液選自N-甲基乙二醇胺溶液、單乙醇胺溶液、二乙醇胺溶液、以及它們的混合物；位于裝置中部的逆流吸收器(8)和旋流吸收器(4)，用于在0.05-0.30MPa的絕對壓力下，將18-42℃的吸收液與20-52℃的包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體接觸，對所述混合氣體依次進行逆流吸收和旋流吸收，使所述混合氣體中的硫化氫濃度降至10ppm或更低；以及位于裝置頂部的旋流氣液分離器(18)，用于對夾帶所述吸收液的混合氣體進行旋流氣液分離。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述逆流吸收器選自板式塔和填料塔，其中，當(dāng)所述逆流吸收器是板式塔時，使用旋流型塔盤、浮閥型塔盤、或者篩板型塔盤；當(dāng)所述逆流吸收器是填料塔時，使用拉西環(huán)、階梯環(huán)或者鮑爾環(huán)作為填料。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述逆流吸收器是填料塔時，所述旋流吸收器的底流出口設(shè)置霧化布液器，所述霧化布液器選自超聲波霧化布液器和旋流霧化布液器。
7.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述旋流氣液分離器是三椎體氣液旋流分離器。
8.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，所述裝置還設(shè)有硫化氫快速檢測儀，用以測量混合氣體中硫化氫濃度的變化，通過硫化氫濃度的變化控制變頻循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速；所述變頻循環(huán)泵通過調(diào)整轉(zhuǎn)速來控制所述裝置運行過程中的氣液比。
9.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述裝置的運行壓力不大于0.6Mpa，和/或吸收溫度小于52℃。
10.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述裝置的氣液體積比為60-120。
全文摘要
提供了一種從包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體中除去硫化氫的方法，它包括提供吸收液，所述吸收液選自N－甲基乙二醇胺溶液、單乙醇胺溶液、二乙醇胺溶液、以及它們的混合物；在0.05－0.30MPa的絕對壓力下，將18－42℃的吸收液與20－52℃的包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體接觸，對所述混合氣體依次進行逆流吸收和旋流吸收，使所述混合氣體中的硫化氫濃度降至10ppm或更低；以及對夾帶所述吸收液的混合氣體進行旋流氣液分離。還提供了一種從包含低濃度硫化氫氣體的混合氣體中除去硫化氫的裝置。
文檔編號B01D53/18GK101062460SQ20071004169
公開日2007年10月31日 申請日期2007年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月7日
發(fā)明者楊強, 汪華林, 周萍, 李權(quán)炳 申請人:華東理工大學(xué)