專利名稱：去除氣體中的硫化氫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用鉀堿溶液去除氣體中H2S的方法。
很早人們便知道利用鉀堿水溶液通過反應(yīng)物的化學(xué)轉(zhuǎn)化便可去除氣體中的H2S。本發(fā)明關(guān)系到這種方法的一種獨(dú)特的應(yīng)用，其中低壓和/或高壓氣體必須在操作裝置中脫硫，并且對(duì)低壓和高壓氣體的脫硫程度有不同的要求。
這樣的應(yīng)用之一是在例如煉焦廠產(chǎn)生的部分焦?fàn)t氣用作點(diǎn)燃焦?fàn)t的低壓氣體，同時(shí)大部分焦?fàn)t氣作為高壓氣體輸入氣體輸運(yùn)網(wǎng)絡(luò)而作其它用途。這種情況下，通常低壓和高壓氣體的脫硫同時(shí)進(jìn)行。然而也還有其它應(yīng)用的可能性，即在某些時(shí)候，由于某些操作條件所限，低壓或高壓氣體本身需在操作裝置中處理。
本發(fā)明的目的就在于設(shè)計(jì)鉀堿清洗工藝，使其滿足這些應(yīng)用的特殊要求。只要可能，對(duì)這種方法的條件的選擇就要使它和整個(gè)操作過程的其它工藝步驟保持合適的聯(lián)結(jié)，并保證它產(chǎn)生最佳的效益。
根據(jù)本發(fā)明，用來(lái)達(dá)到這個(gè)目的方法具有這樣的特征使用一種鉀堿溶液去除低壓和/或高壓氣體中的H2S，鉀堿溶液具有不同程度的再生能力，其含鉀堿量在60到120g/lK2CO3的范圍內(nèi)，低壓氣體的脫硫壓力在0.9到1.2bar的范圍內(nèi)，在兩個(gè)階段使用不同再生程度的鉀堿溶液，使氣體殘剩的H2S量在每立方米0.1到0.5g的范圍內(nèi)，高壓氣體的脫硫壓力在2到25bar.使用鉀堿溶液和苛性蘇打溶液使氣體殘剩的H2S量小于每立方米2mg，從低壓和高壓氣體清洗得到的負(fù)荷鉀堿溶液在溫度為55至65℃，壓力為0.1到0.3bar的情況下會(huì)再生，優(yōu)選的溫度為60℃，壓力為0.2bar。
按照本發(fā)明，這個(gè)方法的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可見下面的陳述，并借助流程圖進(jìn)行解釋。流程圖只標(biāo)出解釋這個(gè)方法所必需的部分，而其它附屬設(shè)備，例如，換熱器、循環(huán)泵和測(cè)量與控制設(shè)備并未標(biāo)出。
需被脫硫的低壓氣體通過線路1從下面引入低壓H2S清洗器，壓力在0.9到1.2bar之間。清洗器裝有內(nèi)部接口，其上端有一個(gè)氣門板3。通過線路4，給低壓H2S洗滌器2的上部裝入再生程度較高的鉀堿溶液，線路4與氣門板3下的清洗器相通。同時(shí)，通過線路5將再生程度不太高的鉀堿溶液引入洗滌器的中部。所容許的鉀堿溶液的溫度在25到35℃的范圍內(nèi)。為了較好地脫硫，可通過線路6將苛性蘇打溶液輸入氣門板3上的低壓H2S洗滌器2。通過線路7，可將氣門板3上的洗滌器中的負(fù)荷苛性蘇打溶液放出。低壓氣體通過清洗器的底部到頂部，通過線路8將殘剩的每立方米0.1到0.5g的H2S用作他途。在低壓氣體清洗器2中脫硫時(shí)，氣體溫度在20到40℃的范圍內(nèi)。負(fù)苛鉀堿溶液通過線路9從清洗器的底部放出，然后通過此線路向再生器10的頂部輸入。
高壓氣體的脫硫可同低壓氣體的脫硫同時(shí)進(jìn)行。在這種情況下，高壓氣體可通過線路11從下面引入高壓H2S清洗器12中，壓力在2到25bar之間。這種清洗器也裝有合適的內(nèi)部接口，并在其上部有一個(gè)氣門板13。在高壓氣體的脫硫中要用到再生程度較高和不太高的鉀堿溶液的混合物，這種混合物通過線路14引入在氣門板13下的高壓氣體H2S清洗器12的上部。線路14從線路4中分岔出，通過它可將再生程度較高的鉀堿溶液從再生器10底部放出。所要求的再生程度不太高的鉀堿溶液通過線路15輸入，線路15將線路5與線路14連結(jié)。另外一種方法是，再生較度較高的鉀堿溶液和不太高的鉀堿溶液在分離的供給點(diǎn)中加入，再生較度不太高的鉀堿溶液在較高再生能力的鉀堿溶液之下引入高壓H2S清洗器12。為了使高壓氣體得到較好的脫硫，即使殘剩的H2S小于每立方米2mg，可通過線路16將苛性蘇打溶液引入氣門板13上的高壓H2S洗滌器12。然后通過線路17，在氣門板13上將負(fù)荷苛性蘇打溶液放出。從低壓H2S清洗器2來(lái)的管路7連入管路17。按照沒在流程圖上表示的方法，如果愿意的話，高壓氣體的精脫硫也可在分離的塔中進(jìn)行，它在高壓H2S清洗器12下游連結(jié)。在這個(gè)清洗器中撤下氣門板13是可以的。如果愿意的話，即如果不必引入苛性蘇打溶液以達(dá)到所要求的低壓氣體的脫硫程度或低壓氣體的精脫硫在分離的塔中進(jìn)行，也可以撤下低壓H2S清洗器2中的氣門板3。從高壓H2S清洗器12的底部到頂部流過從而已被精脫硫的高壓氣體可通過線路18放出并作其它用途。負(fù)荷鉀堿溶液通過線路19從高壓H2S清洗器12的底部流入線路9，在那里同來(lái)自低壓H2S清洗器2的負(fù)荷鉀堿溶液相匯合。
需被再生的鉀堿溶液通過線路9送入再生器10的頂部，再生器10在壓力為0.1到0.3bar的范圍內(nèi)操作，可配有合適的內(nèi)部接口。鉀堿溶液再生所需的大量的熱通過再沸器20提供，再沸器20通過循環(huán)線路21與再生器10相連。再沸器20由加熱旋管22加熱，加熱旋管中可注入蒸氣。煉焦廠的沖洗水或熱水。再生器10的操作溫度在55到65℃之間，依壓力的大小而定。部分鉀堿溶液流從再生器10的中心部分放出，象上面所說(shuō)的那樣，通過線路5回到整個(gè)過程中，為了進(jìn)一步描述本方法，通過線路5放出的鉀堿溶液是再生程度不太高的鉀堿溶液。另一方面，再生程度較高的鉀堿溶液通過線路4從再生器10的底部放出，按照本發(fā)明，使用再生程度不太高的鉀堿溶液有一些優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)檫@種溶液在再生器10的生產(chǎn)比再生程度較高的鉀堿溶液消耗較少的能量。含H2S的廢蒸氣從再生器10的頂部放出，再通過線路23傳輸至硫酸廠24，并在那里用已知的方法變成硫酸，所產(chǎn)生的硫酸通過線路25放出，同時(shí)通過線路26將廢氣送到煙囪，這點(diǎn)沒在流程圖上顯示。另外，含H2S的廢蒸氣可在下游相連的克勞斯廠中自然地轉(zhuǎn)化為元素硫，克勞斯廠的剩余氣體還可在脫硫階段前與低壓和/或高壓氣體相混合。
只要本發(fā)明的方法是用來(lái)消除焦?fàn)t氣中的H2S和/或同煉焦廠共同操作，來(lái)自兩個(gè)H2S清洗器的負(fù)荷苛性蘇打溶液可通過線路17引入焦?fàn)t氣處理系統(tǒng)的NH3抽提器27。在NH3抽提器27中，負(fù)荷苛性蘇打溶液，其中NaOH的大部分已在氣體清洗中轉(zhuǎn)化為Na2CO3，分解其中存在的不隨蒸氣揮發(fā)的銨化合物。按照本方法的優(yōu)選實(shí)施方案，在兩個(gè)H2S清洗器2和12中鉀堿清洗的條件應(yīng)該調(diào)整，使得在精脫硫中得到的負(fù)荷苛性蘇打溶液能夠在NH3抽提器27中得到充分利用以分解在蒸氣中不揮發(fā)的銨化合物。因此不需用另外的方法處理多余的負(fù)荷苛性蘇打溶液。為了減少操作條件出現(xiàn)的波動(dòng)，可在線路17上為負(fù)荷苛性蘇打溶液安置一個(gè)緩沖容器，圖中未出現(xiàn)。在負(fù)荷苛性蘇打溶液同不在蒸氣中揮發(fā)的銨化合物反應(yīng)后，所產(chǎn)生的溶液可和在NH3抽提器27中剩下的液體一起通過線路28送入煉焦廠的廢水處理裝置中。
本發(fā)明的方法同煉焦廠的氣體處理裝置之間的另一連接點(diǎn)在于這樣的事實(shí)從清洗劑中通過線路29清除的鉀堿溶液被引入氣體冷凝系統(tǒng)的冷凝收集容器30，并通過線路31同冷凝氣體一起送入NH3抽提器27中。另外，被清除的鉀堿溶液也可引入煉焦廠的沖洗水系統(tǒng)，這點(diǎn)沒在圖中顯示。鉀堿溶液也可通過線路29直接引入到NH3抽提器27中。煉焦廠的沖洗水可用來(lái)加熱在再生器10中的再沸器20。
在鉀堿溶液的流動(dòng)中為了能夠?qū)⑺蟮腒2CO3維持在60到120g/l的范圍內(nèi)，可通過線路32將苛性鉀堿溶液輸入本系統(tǒng)。
如果要處理的氣體量較大，可以不象流程圖上所示的那樣只用一個(gè)H2S清洗器，而是使用兩個(gè)或兩個(gè)以上的清洗器，它們平行相連，以清洗低壓和/或高壓氣體。
現(xiàn)說(shuō)明從煉焦廠所產(chǎn)生的焦?fàn)t氣中消除H2S的一個(gè)具體實(shí)施例子。其中，每小時(shí)25000m3的焦?fàn)t氣在低壓下脫硫，壓力范圍約為1.2bar，脫硫后氣體的H2S/m3為0.5g。每小時(shí)45000m3的焦?fàn)t氣在高壓下脫硫，壓力范圍約為13bar，脫硫后氣體的H2S/m3小于2mg。兩種氣體流的脫硫以根據(jù)流程圖所解釋的方式進(jìn)行，其中送入兩個(gè)清洗器中的鉀堿溶液的溫度在25到35℃之間。總量約為95m3/h的負(fù)荷鉀堿溶液從兩個(gè)清洗器中放出并被引入再生器10。同時(shí)，精脫硫系統(tǒng)中的約為5m3/h的負(fù)荷苛性蘇打溶液同苛性蘇打溶液一起送入NH3抽提器27的頂部，并在那里用來(lái)分解在蒸氣中不揮發(fā)的銨化合物。從鉀堿溶液的流程中以約為1m3/h的比率清除的溶劑同樣被送入NH3抽提器27的頂部。負(fù)荷鉀堿溶液在再生器10中再生，壓力為0.2bar，溫度約為60℃，所產(chǎn)生的含H2S的廢蒸氣用已知的方法轉(zhuǎn)變成硫酸。在兩種氣體流中都可毫無(wú)困難地達(dá)到要求的脫硫程度。把本發(fā)明的方法同焦?fàn)t氣的氣體處理裝置相聯(lián)結(jié)，即可毫無(wú)困難地處理精脫硫中被清除的鉀堿溶液以及負(fù)荷苛性蘇打溶液，并且不需任何特殊的裝備。
權(quán)利要求
1.使用鉀堿溶液消除氣體中H2S的方法，其特征是可不同程度再生的鉀堿溶液，其中的鉀堿量的范圍以K2CO3計(jì)為60到120g/l之內(nèi)，用來(lái)消除低壓和/或高壓氣體中的H2S，低壓氣體的脫硫在氣壓范圍0.9至1.2bar之間進(jìn)行，使剩余的H2S量減至0.1到0.5gH2S/m3，脫硫用不同再生程度的鉀堿溶液分兩步進(jìn)行，高壓氣體的脫硫用鉀堿溶液和苛性蘇打溶液進(jìn)行，壓力范圍在2bar到25bar之間，剩余的H2S量小于2mgH2S/m3，并且把從低壓和高壓清洗中得到的負(fù)荷鉀堿溶液送去聯(lián)合再生，其溫度為55到65℃，壓力為0.1到0.3bar，優(yōu)選的是60℃和0.2bar。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征是為了從低壓氣體中清除H2S，將再生程度較高的鉀堿溶液引入H2S清洗器的上部，將再生程度不太高的鉀堿溶液引入中部。
3.權(quán)利要求1和2的方法，其特征是低壓氣體鉀堿清洗后再用苛性蘇打溶液進(jìn)行精脫硫。
4.按照權(quán)利要求1-3的方法，其特征是為了從高壓氣體中清除H2S，或者使用由混合再生程度較高和不太高的鉀堿溶液產(chǎn)生的鉀堿溶液，或者將再生程度較高的鉀堿溶液引入H2S清洗器的上部并將再生程度不太高的鉀堿溶液引入中部，在這兩種情況下，氣體的精脫硫在鉀堿清洗后使用苛性蘇打溶液進(jìn)行。
5.按照權(quán)利要求1到4的方法，其特征是再生程度較高的鉀堿溶液從再生器的底部放出，再生程度不太高的鉀堿溶液從再生器的中部放出。
6.按照權(quán)利要求1到5的方法，其特征是鉀堿清洗和用苛性蘇打溶液進(jìn)行的精脫硫分別在不同的清洗器中進(jìn)行，用于注入苛性蘇打溶液的地方要和在它之下的鉀堿清洗中的氣門板分開。
7.按照權(quán)利要求1到6的方法，其特征是出自精脫硫的負(fù)荷苛性蘇打溶液和/或從清洗劑流動(dòng)中清除的鉀堿溶液被引入到焦?fàn)t氣處理廠的NH3抽提器之中。
8.按照權(quán)利要求1到7的方法，其特征是鉀堿清洗在這樣的條件下進(jìn)行，使得在隨后的低壓和/或高壓氣體的精脫硫中產(chǎn)生的負(fù)荷苛性蘇打溶液能夠在焦?fàn)t氣處理廠的NH3抽提器中得到充分利用，以分解在蒸氣中不揮發(fā)的銨化合物。
9.按照權(quán)利要求1到8的方法，其特征是清洗劑的流動(dòng)中被清除的鉀堿溶液送入煉焦廠的沖洗水系統(tǒng)。
10.按照權(quán)利要求1到9的方法，其特征是煉焦廠的沖洗水用來(lái)加熱再生器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用再生程度不同的鉀堿溶液在操作裝置中對(duì)低壓和/或高壓氣體脫硫的方法。低壓氣體脫硫分兩步進(jìn)行，壓力在0.9到1.2bar之間，剩余的H
文檔編號(hào)B01D53/52GK1073374SQ9211469
公開日1993年6月23日 申請(qǐng)日期1992年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月19日
發(fā)明者N·道塞爾, P·狄梅爾, M·格魯斯, W·西弗爾斯 申請(qǐng)人:克魯普科普斯有限公司