一種酸性氣生產(chǎn)硫氫化鈉工藝及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供一種酸性氣生產(chǎn)硫氫化鈉工藝及裝置，屬于酸性氣凈化領(lǐng)域，特別涉 及一種適于含硫氫化物酸性氣體的凈化和污染物資源化的處理方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 煉廠酸性氣主要來自于酸性水汽提、循環(huán)氫脫硫、干氣脫硫等裝置，酸性氣中主要 含H2S、CO2。目前大部分小型煉廠的酸性氣基本上采用燃燒后排放的處理方法。這種方法 一方面造成資源的浪費，另一方面給環(huán)保帶來了巨大的壓力，影響企業(yè)的發(fā)展空間。為保護(hù) 環(huán)境和確保資源的充分利用，對小型煉廠的酸性氣進(jìn)行回收利用勢在必行。
[0003] 大中型煉廠酸性氣的處理，主要是利用酸性氣制備硫磺，目前比較常用的有兩種 工藝技術(shù)，一種是二級Claus+尾氣加氫還原+溶劑吸收工藝技術(shù)；另一種是美國Merichem 公司氣體技術(shù)產(chǎn)品公司開發(fā)的LO-CAT工藝技術(shù)。
[0004] 二級Claus+尾氣加氫還原+溶劑吸收技術(shù)工藝成熟、操作穩(wěn)定、產(chǎn)品硫磺質(zhì)量穩(wěn) 定，但由于流程長、投資大，Claus工藝只能處理高濃度的酸性氣體，通常當(dāng)原料氣中的H2S 體積分?jǐn)?shù)小于20%時，裝置就不易操作了。因此，Claus工藝適合于年產(chǎn)硫磺5000t以上的 裝直。
[0005] LO-CAT工藝采用多元螯合的鐵催化劑使H2S直接轉(zhuǎn)化為元素硫，H2S的脫除率超過 99. 9%。LO-CAT工藝能夠適合酸性氣量波動較大以及H2S含量在0~100%的各種工況，原 料適應(yīng)條件寬泛，適應(yīng)酸性氣波動變化的實際情況。且LO-CAT液體氧化還原技術(shù)處理方案 不使用任何有毒的化學(xué)制品，并且不會產(chǎn)生任何有害的廢氣副產(chǎn)品，對環(huán)境安全的催化劑 可以在處理過程中不斷再生。但是由于LO-CAT存在操作費用高、硫磺純度和色澤略差于克 勞斯工藝，且在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的硫硫磺顆粒會發(fā)生堵塞現(xiàn)象，因此，LO-CAT工藝在年產(chǎn)硫 磺5000t以下規(guī)模上經(jīng)濟(jì)性較差(相對于二級Claus+尾氣加氫還原+溶劑吸收技術(shù))。
[0006] 對于小型煉廠而言，由于酸性氣量相對較小，采用二級Claus+尾氣加氫還原+溶 劑吸收技術(shù)工藝存在流程長、操作復(fù)雜、投資大，規(guī)模效益較差。而采用LO-CAT技術(shù)也存在 一次投資較大，催化劑和專利使用費較高等問題。
[0007] 對于小型煉廠酸性氣總氣量較小，可以采用投資較少的脫硫新工藝，將H2S回收制 備亞硫酸鹽，首先將酸性氣進(jìn)行燃燒生成SO2，然后送入吸收塔進(jìn)行化學(xué)吸收生成亞硫酸鹽 溶液，再將溶液與堿性吸收劑反應(yīng)，制備亞硫酸鹽液體產(chǎn)品，或者生成亞硫酸鹽結(jié)晶物，經(jīng) 分離、干燥等工序制備成亞硫酸鹽固體產(chǎn)品。該裝置流程較短，反應(yīng)簡單，操作彈性大，可 適應(yīng)小型煉廠酸性氣波動對生產(chǎn)過程的影響，可通過選擇不同的工序生產(chǎn)固體或者液體產(chǎn) 品，選擇不同的吸收劑可生產(chǎn)不同類型的亞硫酸鹽，且通過三段吸收實現(xiàn)尾氣達(dá)標(biāo)排放，實 現(xiàn)凈化尾氣的目的。但實際生產(chǎn)過程中存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，維修費用較高的確定。
[0008] CN101143714A公開了一種利用高含烴的酸性氣制備硫酸的方法，硫化氫酸性氣體 按比例分別進(jìn)入第一、第二硫化氫燃燒爐中燃燒，從第一燃燒爐出來的高溫爐氣，通過爐氣 冷卻器，被空氣冷卻到一定溫度，然后進(jìn)入第二燃燒爐與補充的含硫化氫酸性氣體繼續(xù)與 爐氣中剩余空氣一起燃燒，第二燃燒爐出來的高溫爐氣進(jìn)入余熱鍋爐儲熱，再進(jìn)入凈化工 段、轉(zhuǎn)化工段、干吸工段進(jìn)行常規(guī)制酸。此工藝方法只能生產(chǎn)98%工業(yè)硫酸，不能生產(chǎn)價值 更高的發(fā)煙硫酸，同時，由于硫酸的運輸、儲存均有一定難度，因此，煉油廠附近穩(wěn)定的市場 需求是限制其發(fā)展的重要因素。
[0009] CN1836767A公開了一種煉油廠酸性氣的處理方法，利用酸性氣作為水泥廠立窯的 燃料，酸性氣在窯內(nèi)燃燒時，其中的H2S成分與水泥料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成CaSO4，其他有害 成分也被燒結(jié)而轉(zhuǎn)化，從根本上解決酸性氣處理的難題，同時，酸性氣作為一種氣體燃料， 使水泥廠節(jié)能燃料，實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)及解決燃料的雙重目的，但是，這種方法有一定的局限 性，不易于推廣。
[0010] CN101337661A-種制備硫氫化鈉的方法中，先分別采用燒堿和石灰乳吸收含有硫 化氫和二氧化碳的酸性氣生成中間液，再按比例進(jìn)行混合，得到低碳酸根的硫氫化鈉產(chǎn)品。 該方法不要求酸性氣為較純凈的硫化氫氣體，但流程較長，自動化程度低。
[0011] 文獻(xiàn)《用氫氧化鈉溶液吸收硫化氫制取硫化鈉工業(yè)技術(shù)》（尚方毓，《無機鹽工業(yè)》， 第44卷第2期，2012年2月）該工藝將硫化氫用氫氧化鈉溶液吸收并制取硫化鈉的生產(chǎn)工 藝，用380~420g/L氫氧化鈉溶液在填料塔中吸收硫化氫，反應(yīng)終點控制硫化鈉質(zhì)量濃度 為330~350g/L，硫化氫吸收率達(dá)95%~98%。該工藝不僅可有效保護(hù)環(huán)境，而且可為企業(yè) 創(chuàng)造效益。但是，此工藝產(chǎn)物硫化鈉容易變質(zhì)，且不易儲存。
[0012] 目前，對于小型煉廠酸性氣來說，需要一種綜合考慮安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性等因素的 酸性氣處理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種酸性氣生產(chǎn)硫氫化鈉工藝及裝置，與現(xiàn) 有技術(shù)相比，本發(fā)明酸性氣生產(chǎn)硫氫化鈉工藝在實現(xiàn)酸性氣達(dá)標(biāo)排放的同時生產(chǎn)滿足要求 的NaHS產(chǎn)品，實現(xiàn)酸性氣凈化和污染物資源化的雙重目標(biāo)。
[0014] 本發(fā)明酸性氣生產(chǎn)硫氫化鈉工藝，以NaOH溶液為吸收液，處理酸性氣生產(chǎn)NaHS， 具體包括如下步驟： (1) 酸性氣進(jìn)入一級反應(yīng)器，與二級反應(yīng)器的反應(yīng)生成液接觸進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)生成液分 為三路，第一路作為產(chǎn)品排出，第二路返回一級反應(yīng)器循環(huán)吸收；第三路返回二級中間罐； (2) 經(jīng)過步驟（1)反應(yīng)后的酸性氣與補充載氣一起進(jìn)入二級反應(yīng)器，與堿液保護(hù)罐的反 應(yīng)生成液接觸進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)生成液分成兩路，第一路作為吸收液進(jìn)入一級反應(yīng)器，第二路 循環(huán)回二級反應(yīng)器； (3) 經(jīng)過步驟（2)反應(yīng)后的氣相進(jìn)入堿液保護(hù)罐與NaOH溶液反應(yīng)，反應(yīng)后的酸性氣排 放，反應(yīng)生成液進(jìn)入二級反應(yīng)器。
[0015] 本發(fā)明工藝中，經(jīng)過步驟（3)處理后的酸性進(jìn)一步經(jīng)聚結(jié)器除霧后排放。
[0016] 本發(fā)明工藝中，所述一級反應(yīng)器和二級反應(yīng)器為氣液傳質(zhì)反應(yīng)設(shè)備，具體為鼓泡 塔反應(yīng)器、填料塔反應(yīng)器、撞擊流反應(yīng)器、旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器和文丘里反應(yīng)器中的一種，優(yōu)選為 旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器。
[0017] 本發(fā)明工藝中，步驟（2)中，所述補充載氣為不與酸性氣和NaOH溶液反應(yīng)的任意 氣體，具體為低壓瓦斯氣、氮氣、惰性氣體中任一種，補充載氣與總酸性氣體積比為1:1~ 3:1，優(yōu)選為 I. 5:1 ~2:1。
[0018] 本發(fā)明工藝中，步驟（1)中，循環(huán)回一級反應(yīng)器的第二路反應(yīng)生成液與一級反應(yīng)器 總反應(yīng)生成液的體積比為1/3~9/10,優(yōu)選為1/2~4/5。
[0019] 本發(fā)明工藝中，步驟（1)中，循環(huán)回二級中間罐的第三路反應(yīng)生成液與一級反應(yīng)器 的總反應(yīng)生成液的體積比為1/4~3/5,優(yōu)選為1/3~1/2。
[0020] 本發(fā)明工藝中，步驟（2)中，循環(huán)回二級反應(yīng)器的第二路反應(yīng)生成液與二級反應(yīng)器 總反應(yīng)生成液的體積比為1/3~9/10,優(yōu)選為5/6~8/9。
[0021] 本發(fā)明工藝中，經(jīng)過步驟（2)處理后的酸性氣中硫化氫含量為5-30 mg/Nm3。
[0022] 本發(fā)明工藝中，NaOH溶液的用量是設(shè)計值，根據(jù)酸性氣中H2S, CO2含量確定的固定 值，根據(jù)酸性氣的量，按照酸性氣中H2S完全反應(yīng)計算所需NaOH溶液量，設(shè)計值為所需NaOH 溶液用量的80~99%，優(yōu)選為85~95%。
[0023] 本發(fā)明工藝中，因為生產(chǎn)過程會有波動，NaOH溶液的加入量需要隨時調(diào)節(jié)，NaOH 溶液的加入量通過步驟（2)處理后的酸性氣中硫化氫含量調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)NaOH溶液 加入量，保證經(jīng)過步驟（2 )處理后的酸性氣中硫化氫含量為5-30 mg/Nm3,而且在保證H2S達(dá) 標(biāo)排放的情況下NaOH溶液不過量。
[0024] 本發(fā)明工藝中，所述酸性氣為含硫化氫的氣體，可以是各種來源的含H2S酸性氣， 酸性氣中CO2體積分?jǐn)?shù)小于7%，優(yōu)選小于5%。所述NaOH溶液質(zhì)量濃度為20%~60%，優(yōu)選 為 32% ~38%。
[0025] 本發(fā)明工藝中，一級反應(yīng)器和二級反應(yīng)器中反應(yīng)溫度為80°C~95°C，優(yōu)選85°C~ 90。。。
[0026] 本發(fā)明工藝中，當(dāng)一級反應(yīng)器和二級反應(yīng)器采用旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器時，所述旋轉(zhuǎn)床反 應(yīng)器旋轉(zhuǎn)床的轉(zhuǎn)速為50~5000轉(zhuǎn)/分，優(yōu)選為150~2000轉(zhuǎn)/分。反應(yīng)物料在反應(yīng)器內(nèi) 停留時間為2~600秒，優(yōu)選為10~100秒。
[0027] 本發(fā)明酸性氣處理工藝，控制一級反應(yīng)器排出液相為NaHS溶液，產(chǎn)品罐經(jīng)分析檢 測合格后，開始經(jīng)產(chǎn)品泵送出裝置，實現(xiàn)連續(xù)出料。
[0028] 本發(fā)明還提供一種酸性氣處理裝置，所述裝置包括一級