本發(fā)明涉及酸性氣體處理領(lǐng)域，尤其指一種含硫氣體中h2s和so2的處理方法。
背景技術(shù)：
硫回收是通過(guò)化學(xué)方法吸收、處理排放尾氣或原料氣中的h2s或so2等含硫物質(zhì)，生產(chǎn)硫磺、硫酸、含硫化合物并使尾氣能夠達(dá)標(biāo)排放的工藝技術(shù)。隨著我國(guó)《大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》gb16297-1996的執(zhí)行，迫使國(guó)內(nèi)的煉油企業(yè)不斷改進(jìn)工藝，燃煤鍋爐基本配套煙氣脫硫、脫硝及除塵裝置，降低尾氣的排硫量。特別是近幾年，隨著煤化工的發(fā)展，煤氣化后的合成氣體中含硫量高，成分復(fù)雜，對(duì)硫回收工段的技術(shù)要求也更加苛刻。因此硫回收技術(shù)的發(fā)展非?？?，采用先進(jìn)技術(shù)回收尾氣中的硫資源是實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要步驟，此舉既減少了硫資源的浪費(fèi)，又保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。除了煉油行業(yè)酸性尾氣，大型天然氣田的工藝處理，各種化工含硫酸性尾氣的處理等都涉及到硫回收及環(huán)保問(wèn)題，隨著國(guó)家對(duì)工業(yè)污染的進(jìn)一步重視，如何開(kāi)發(fā)新的硫回收工藝技術(shù)，提高優(yōu)質(zhì)硫資源的回收率和達(dá)標(biāo)排放，是我們面臨的社會(huì)責(zé)任。
克勞斯(claus)法是一種比較成熟的多單元處理技術(shù)，是目前應(yīng)用最為廣泛的硫回收工藝。但其受到反應(yīng)溫度下化學(xué)反應(yīng)的平衡和傳統(tǒng)克勞斯工藝本身的限制，傳統(tǒng)二級(jí)催化劑轉(zhuǎn)化流程硫回收率90～95％，三級(jí)95～98％，影響整個(gè)硫磺回收裝置的回收率。所以為了改善克勞斯裝置效能、提高硫磺回收率和尾氣達(dá)標(biāo)排放，不斷有開(kāi)發(fā)的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的克勞斯工藝進(jìn)行改進(jìn)，來(lái)滿(mǎn)足不同進(jìn)料條件。在優(yōu)化硫磺回收裝置的流程中，首要考慮的問(wèn)題是進(jìn)料酸氣的組成，常規(guī)克勞斯工藝要求酸氣中h2s含量要大于50％，但往往酸氣中h2s的含量非常低(5～50％左右)，且有時(shí)還含有大量的co2。貧酸氣不能滿(mǎn)足常規(guī)克勞斯燃燒爐的操作溫度要求，且火焰穩(wěn)定性差，所以需要對(duì)常規(guī)工藝實(shí)施改進(jìn)。另外，酸氣中可能含有nh3和烴類(lèi)物質(zhì)，也會(huì)引發(fā)后續(xù)的一系列問(wèn)題。所以同樣也需對(duì)常規(guī)克勞斯工藝進(jìn)行改進(jìn)，以求處理這些污染物。
現(xiàn)有一種專(zhuān)利號(hào)為cn201210457932.x名稱(chēng)為《一種利用海水改性lo-catii法脫除海上采油伴生氣中h2s的方法》的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種利用海水改性lo-catii法脫除海上采油伴生氣中h2s的方法，它是將含有h2s的模擬天然氣，通入添加催化劑和絡(luò)合劑的海水配制成的氧化還原介質(zhì)吸收液中，同時(shí)向吸收液中鼓入一定量的空氣，當(dāng)反應(yīng)器出口h2s濃度超過(guò)指標(biāo)時(shí)需要更換部分吸收液繼續(xù)脫硫。更換的吸收液過(guò)濾掉產(chǎn)物硫磺后，通過(guò)空氣再生后可循環(huán)使用。該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可克服常規(guī)脫硫法存在的對(duì)海洋有潛在污染、脫硫液有毒、易燃且占地面積大等不足，能夠滿(mǎn)足海上采油平臺(tái)體積有限和低溫低壓高安全系數(shù)的工藝要求，順應(yīng)藍(lán)色海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。然而，該方法應(yīng)用于采油伴生氣處理當(dāng)中時(shí)處理硫的總量受到限制，溶液長(zhǎng)期使用存在副反應(yīng)，無(wú)法保證長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，有固體、液體廢棄物排放，有機(jī)硫處理難度大，運(yùn)行費(fèi)用高，因此該方法還需進(jìn)一步改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種含硫氣體中的脫硫方法，具有工藝簡(jiǎn)單，操作方便，處理后排放氣體含硫量小，能回收單質(zhì)硫的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：本含硫氣體中的脫硫方法，其特征在于：包括以下步驟：
一、含硫氣體經(jīng)進(jìn)氣管道從處理裝置中的吸收塔下部進(jìn)入吸收塔內(nèi)，并從吸收塔的內(nèi)腔底部向上流動(dòng)，作為吸收液的多元醇溶液從吸收塔上部的吸收液進(jìn)口通入，多元醇溶液向下流動(dòng)與向上流動(dòng)的含硫氣體進(jìn)行混合吸收；
二、經(jīng)混合吸收后的混合液再經(jīng)過(guò)吸收塔中的冷卻器進(jìn)一步吸收，經(jīng)冷卻收吸后的吸收混合溶液流入至吸收塔的底部，經(jīng)吸收脫硫后的達(dá)標(biāo)氣體從吸收塔頂部的排放口排出；
三、位于吸收塔底部的吸收混合溶液經(jīng)過(guò)管道輸送至解析塔的上部?jī)?nèi)腔中，進(jìn)入解析塔內(nèi)腔中的吸收混合溶液向下流動(dòng)并經(jīng)解析塔的加熱器加熱釋放so2，釋放出的so2從解析塔頂部經(jīng)管道輸送至反應(yīng)器中，經(jīng)解釋后的解釋溶液從解析塔底部經(jīng)管道輸送至吸收液儲(chǔ)存槽；
四、向反應(yīng)器通入h2s酸性氣體，檢測(cè)反應(yīng)器內(nèi)h2s與so2氣體含量，保持so2與h2s的氣體體積比：so2：h2s＞2，使h2s與so2在反應(yīng)器中反應(yīng)生成單質(zhì)硫與水蒸氣，生成的吸收塔單質(zhì)吸收塔輸送至硫回收部；水蒸氣從反應(yīng)器的頂部排出口排出；
五、反應(yīng)器中未反應(yīng)完的氣體經(jīng)管道輸送至進(jìn)氣管道與含硫氣體匯集后一起進(jìn)入吸收塔的底部?jī)?nèi)腔，再次與收吸液反應(yīng)進(jìn)行循環(huán)利用。
作為改進(jìn)，作為吸收液的多元醇溶液輸送至吸收液儲(chǔ)存槽中，與吸收液儲(chǔ)存槽中的解釋溶液相混合后經(jīng)管道再經(jīng)輸送泵輸送至吸收塔的上部?jī)?nèi)腔中。
作為改進(jìn)，反應(yīng)器中發(fā)生二級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)器包括一級(jí)反應(yīng)器和二級(jí)反應(yīng)器，在一級(jí)反應(yīng)器中h2s與so2反應(yīng)后剩余的so2進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器中繼續(xù)與h2s反應(yīng)，二級(jí)反應(yīng)后產(chǎn)生的so2通入吸收塔中。
作為改進(jìn)，所述一級(jí)反應(yīng)器與二級(jí)反應(yīng)器中所產(chǎn)生的單質(zhì)硫均通過(guò)管道輸送至硫回收部收集。
作為改進(jìn)，從反應(yīng)器頂部排出口排出的水蒸氣通過(guò)管道輸送至解析塔中的加熱器中，作為再利用資源。
作為改進(jìn)，進(jìn)入吸收塔上部的吸收液的溫度為小于0℃，在吸收塔內(nèi)的壓力為常壓。
作為改進(jìn)，所述吸收塔內(nèi)設(shè)置有n個(gè)噴淋吸收器，所述噴淋吸收器以上下間隔地置于吸收塔內(nèi)，所述吸收液的進(jìn)口與位于吸收塔內(nèi)最上方的噴淋吸收器相連通，向下流動(dòng)的吸收液與向上流動(dòng)的含硫氣體進(jìn)行層層吸收，再經(jīng)冷卻器降溫后進(jìn)一步吸收，所述n為不是零的自然數(shù)。
作為改進(jìn)，所述解析塔內(nèi)設(shè)置有m個(gè)用于解析的噴淋器，所述加熱器位于噴淋器中位置最低的噴淋器的下方，所述吸收混合溶液從解析塔上部向下流動(dòng)而進(jìn)行層層解釋?zhuān)瑢o2釋放出來(lái)，所述m為不是零的自然數(shù)。
作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述處理裝置的具體結(jié)構(gòu)為：所述處理裝置包括吸收塔、解析塔和反應(yīng)器，所述吸收塔的下部與能通入含硫氣體的進(jìn)氣管道相連通，所述吸收塔的上部設(shè)置有能通入作為吸收液的多元醇溶液的吸收液進(jìn)口，所述吸收塔的底部通過(guò)循環(huán)泵與解析塔的上部相連通，所述吸收塔的頂部設(shè)置有能排出脫硫后氣體的排放口，所述吸收塔中設(shè)置有能降低多元醇溶液溫度的冷卻器，所述解析塔的底部設(shè)置有能排出多元醇溶液的吸收液出口，所述解析塔中設(shè)置有提高多元醇溶液溫度的加熱器，所述解析塔的頂部通過(guò)管道與反應(yīng)器相連通，所述反應(yīng)器與能通入h2s的酸性氣進(jìn)管相連通，所述反應(yīng)器的排氣口通過(guò)管道與進(jìn)氣管道相連通，所述反應(yīng)器的頂部設(shè)置有將h2s和so2反應(yīng)后的水蒸氣排出的蒸汽出口，所述反應(yīng)器的底部設(shè)置有硫排出口，所述反應(yīng)器上設(shè)置有能檢測(cè)反應(yīng)器內(nèi)腔溫度的溫度檢測(cè)模塊，所述溫度檢測(cè)模塊通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與加熱模塊相連接，所述反應(yīng)器與解析塔相連接的管道上、所述反應(yīng)器與能通入h2s的酸性氣進(jìn)管連接處均設(shè)置有流量檢測(cè)器與流量控制閥，所述反應(yīng)器包括一級(jí)反應(yīng)器與二級(jí)反應(yīng)器，一級(jí)反應(yīng)器中h2s和so2反應(yīng)后剩余的so2氣體進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器中繼續(xù)反應(yīng)，所述酸性氣進(jìn)管分別與一級(jí)反應(yīng)器、二級(jí)反應(yīng)器相連通，所述排氣口設(shè)置在二級(jí)反應(yīng)器上，所述處理裝置還包括吸收液儲(chǔ)存槽，所述新鮮的多元醇溶液從管道通入吸收液儲(chǔ)存槽中，所述吸收液儲(chǔ)存槽通過(guò)管道與吸收液出口相連通，所述吸收液儲(chǔ)存槽通過(guò)輸送泵與吸收塔的吸收液進(jìn)口相連通，所述加熱器為蒸汽加熱器，所述蒸汽加熱器分別與蒸汽進(jìn)氣管、冷凝水出水管相連通，所述反應(yīng)器的蒸汽出口通過(guò)管道與蒸汽進(jìn)氣管相連通。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：將分別進(jìn)行的含so2氣體處理和含h2s酸性氣體處理用現(xiàn)有的calus反應(yīng)替代，使so2和h2s反應(yīng)生成單質(zhì)硫和水蒸氣，并將so2與含so2氣體分離、so2與h2s反應(yīng)集成在本處理方法中進(jìn)行，處理方法流程簡(jiǎn)單，使用的處理裝置占地面積小，建造成本低，運(yùn)行費(fèi)用少，安全系數(shù)高，經(jīng)濟(jì)可靠；采用本方法處理含硫氣體，能實(shí)現(xiàn)超凈排放，so2氣體的濃度在可控范圍內(nèi)可以做到小于20mg/nm3，h2s含量小于3mg/nm3，nm3為體積單位，指在0攝氏度1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的氣體體積；so2氣體與h2s反應(yīng)產(chǎn)生的硫能回收利用，無(wú)廢渣排放，節(jié)約資源，有利于環(huán)境保護(hù)；so2氣體與h2s反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物水蒸氣能通入至解析塔的加熱器中作為熱源使用，實(shí)現(xiàn)熱量循環(huán)利用，降低生產(chǎn)成本，也可以將部分蒸汽通向外部使用，用途廣泛。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖1所示，本實(shí)施例的含硫氣體中h2s和so2的處理方法，包括以下步驟：
一、含so2氣體從進(jìn)氣管道11進(jìn)入處理裝置的吸收塔1下部，將多元醇溶液通入吸收塔1上部的吸收液進(jìn)口，多元醇溶液向下流動(dòng)與含so2氣體混合；
二、混合后的氣液混合液經(jīng)過(guò)吸收塔1的冷卻器12冷卻，多元醇溶液吸收氣體形成吸收液，所述吸收液從吸收塔1底部離開(kāi)吸收塔1，去除so2后的氣體從吸收塔1頂部離開(kāi)吸收塔1；
三、從吸收塔1底部離開(kāi)的吸收液經(jīng)過(guò)循環(huán)泵4通入至解析塔2的上部，進(jìn)入解析塔2中的吸收液向下流動(dòng)并經(jīng)解析塔2的加熱器21加熱釋放so2，釋放出的so2從解析塔2頂部離開(kāi)解析塔2進(jìn)入反應(yīng)器3中，釋放so2后的多元醇溶液從解析塔2底部離開(kāi)解析塔2回收；
四、向反應(yīng)器3通入h2s酸性氣體，檢測(cè)反應(yīng)器3內(nèi)h2s與so2氣體含量，保持so2與h2s的氣體含量比始終大于2，h2s與so2在反應(yīng)器3中反應(yīng)生成單質(zhì)硫與水蒸氣，回收硫單質(zhì)；
五、反應(yīng)器3中剩余的so2氣體通入吸收塔1中再次由多元醇溶液吸收進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)。
步驟三中，釋放so2后的多元醇溶液從解析塔2底部離開(kāi)解析塔2并通過(guò)管道進(jìn)入到吸收液儲(chǔ)存槽5中。吸收液儲(chǔ)存槽5通過(guò)輸送泵6與吸收塔1上部的吸收液進(jìn)口相連通，吸收液儲(chǔ)存槽5中的多元醇溶液經(jīng)過(guò)輸送泵6輸送至吸收液進(jìn)口。
步驟四中，反應(yīng)器3中發(fā)生二級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)器3包括一級(jí)反應(yīng)器和二級(jí)反應(yīng)器，在一級(jí)反應(yīng)器中h2s與so2反應(yīng)后剩余的so2進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器中繼續(xù)與h2s反應(yīng)，二級(jí)反應(yīng)后產(chǎn)生的so2通入吸收塔1中。所述一級(jí)反應(yīng)器與二級(jí)反應(yīng)器中產(chǎn)生的單質(zhì)硫通過(guò)管道輸送至硫回收部收集。反應(yīng)器3中產(chǎn)生的水蒸氣通入解析塔2中加熱器21的蒸汽進(jìn)氣管。
處理裝置的具體結(jié)構(gòu)為：所述處理裝置包括吸收塔1、解析塔2和反應(yīng)器3，所述吸收塔1的下部與能通入含so2氣體的進(jìn)氣管道11相連通，所述吸收塔1的上部設(shè)置能通入多元醇溶液的吸收液進(jìn)口，所述吸收塔1的底部通過(guò)循環(huán)泵4與解析塔2的上部相連通，所述吸收塔1的頂部設(shè)置有能排出脫硫后氣體的排放口，所述吸收塔1中設(shè)置有能降低多元醇溶液溫度的冷卻器12，所述解析塔2的底部設(shè)置有能排出多元醇溶液的吸收液出口，所述解析塔2中設(shè)置有提高多元醇溶液溫度的加熱器21，所述解析塔2的頂部通過(guò)管道與反應(yīng)器3相連通，所述反應(yīng)器3與能通入h2s的酸性氣進(jìn)管31相連通，所述反應(yīng)器3的排氣口通過(guò)管道與進(jìn)氣管道11相連通，所述反應(yīng)器3的頂部設(shè)置有將h2s和so2反應(yīng)后的水蒸氣排出的蒸汽出口，所述反應(yīng)器3的底部設(shè)置有硫排出口，所述反應(yīng)器3上設(shè)置有能檢測(cè)反應(yīng)器3內(nèi)腔溫度的溫度檢測(cè)模塊，所述溫度檢測(cè)模塊通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與加熱模塊相連接，所述反應(yīng)器3與解析塔2相連接的管道上、所述反應(yīng)器3與能通入h2s的酸性氣進(jìn)管31連接處均設(shè)置有流量檢測(cè)器與流量控制閥，所述反應(yīng)器3包括一級(jí)反應(yīng)器3與二級(jí)反應(yīng)器3，一級(jí)反應(yīng)器中h2s和so2反應(yīng)后剩余的so2氣體進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器中繼續(xù)反應(yīng)，所述酸性氣進(jìn)管31分別與一級(jí)反應(yīng)器、二級(jí)反應(yīng)器相連通，所述排氣口設(shè)置在二級(jí)反應(yīng)器上，所述處理裝置還包括吸收液儲(chǔ)存槽5，所述新鮮的多元醇溶液從管道通入吸收液儲(chǔ)存槽5中，所述吸收液儲(chǔ)存槽5通過(guò)管道與吸收液出口相連通，所述吸收液儲(chǔ)存槽5通過(guò)輸送泵6與吸收塔1的吸收液進(jìn)口相連通，所述加熱器21為蒸汽加熱器，所述蒸汽加熱器分別與蒸汽進(jìn)氣管、冷凝水出水管相連通，所述反應(yīng)器3的蒸汽出口通過(guò)管道與蒸汽進(jìn)氣管相連通。
工作原理：結(jié)合so2和h2s兩種氣體性質(zhì)及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有處理工藝及技術(shù)現(xiàn)狀，為達(dá)到國(guó)家環(huán)保治理要求，做到超凈排放(系統(tǒng)排放尾氣中so2含量小于50mg/m3、h2s及粉塵含量小于5mg/m3)。
采用calus反應(yīng)，在反應(yīng)器中h2s與so2進(jìn)行反應(yīng)：
1、h2s+1/2so2＝3/2nsn+h2o+48.05kj/mol
多元醇溶液在一較低溫度(＜50℃)和壓力(常壓到其它壓力等級(jí))下對(duì)so2具有良好的選擇性吸收效果(物理反應(yīng))，在較高溫度下發(fā)生解析反應(yīng)，溶液釋放出被吸收的so2，同時(shí)溶液保持原來(lái)的性質(zhì)和狀態(tài)，本身不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)和變化，降低溫度后繼續(xù)吸收氣體中so2，如此循環(huán)。反應(yīng)原理如下：
2、ho(ch2ch2o)nh+so2＝so3h(ch2ch2o)nh
根據(jù)反應(yīng)1與反應(yīng)2的過(guò)程及原理，發(fā)明如下硫回收裝置，裝置主要分尾氣中so2氣體的吸收捕集、多元醇吸收液回收再生、so2和h2s在calus反應(yīng)器中在催化劑作用下生成單質(zhì)硫，達(dá)到脫除、回收硫的目的，同時(shí)回收熱量。
過(guò)程控制要點(diǎn)：
so2吸收捕集過(guò)程：一般煙道氣來(lái)的氣體溫度較高140℃左右，為達(dá)到多元醇最佳吸收效果，要對(duì)氣體進(jìn)行降溫處理(同吸收so2后富液進(jìn)行換熱，使吸收so2后的溶液溫度提高到75℃以上，再用冷卻水或空氣冷卻)，溫度降低到＜50℃。
吸收so2氣體后溶液解析過(guò)程：吸收so2氣體后的多元醇溶液稱(chēng)為富液，此溶液在提高溫度后，溶液中so2以氣體方式釋放處理，由于溶液有選擇性吸收效果，其他氣體不被吸收，所以解析氣純度較高，基本為so2，此過(guò)程主要控制富液溫度，解析后溶液為貧液，同時(shí)為達(dá)到良好吸收效果，要對(duì)解析液進(jìn)行冷卻降溫處理。
calus反應(yīng)過(guò)程：calus反應(yīng)是現(xiàn)有技術(shù)，此反應(yīng)為成熟工藝，主要利用原始的calus硫回收中間的一步反應(yīng)過(guò)程。此過(guò)程主要控制進(jìn)反應(yīng)器氣體溫度，到達(dá)反應(yīng)活性溫度，同時(shí)控制反應(yīng)床層溫度。為使反應(yīng)后混合器中無(wú)h2s氣體，所以要嚴(yán)格控制進(jìn)反應(yīng)器中so2和h2s量，使so2反應(yīng)過(guò)剩，一般設(shè)1～2級(jí)反應(yīng)器。