一种提纯化工尾气中H2S的工艺和装置的制作方法

本发明涉及气体净化领域，特别是一种提纯化工尾气中H₂S的工艺和装置。

背景技术：

硫化氢是一种无色有臭鸡蛋味的有毒气体。化工尾气中所含的硫化氢气体，不仅能够引起管道和催化剂中毒、致使工艺条件恶化，而且会造成相当严重的环境污染，甚至危害人类生存。而硫化氢在能源、化工、医药、农业等方面都是很宝贵的化工行业的原料。因此，合理利用硫化氢，使硫化氢气体变废为宝，在现实生产中具有非常重要的现实意义。

化工尾气出来的H₂S可采用克劳斯工艺生产单质硫，也可以作为生产二甲基二硫（DMDS）和二甲基亚砜（DMSO）产品的原料气，进行硫回收。但化工尾气中硫化氢含量都较低，如低温甲醇洗工艺中产生的硫化氢尾气中H₂S含量在15%～30%之间，并含有10%～15%的烃类，因此在硫回收工艺中，无论是生产单质硫、DMDS还是DMSO，都应进行前期预处理，对H₂S尾气进行浓缩和提纯。

中国专利CN201310109589公开了一种含硫化氢工业尾气的处理方法，利用化学方法将尾气中的硫化氢用于生产荧光级硫化锌粉，该处理方法无法得到纯的硫化氢，且会有20%左右的硫化氢气体损失。中国专利CN201511001246公开了一种生产高纯硫化氢的装置及工艺方法，利用甲醇洗的方法吸收合成氨装置甲醇洗酸性气体中的硫化氢，然后利用精馏塔进一步提纯硫化氢。该专利主要是针对合成氨低温甲醇洗系统，并未提及天然气中低温甲醇洗的H₂S尾气提纯，且甲醇毒性较大，天然气中低温甲醇洗的尾气中含有5%以上的烃类，若用该专利中的方法，烃类无法回收，损失较大。中国专利201510376268公开了一种提高低温甲醇洗工艺中酸性气硫化氢和羰基硫浓度的方法，同样也是利用甲醇吸收的方法，且其浓缩后的硫化氢浓度低，最高也只能达到44%。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能够提高尾气利用率、环保且安全性高的提纯化工尾气中H₂S的工艺及装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种提纯化工尾气中H₂S的工艺，包括以下步骤：

S1、对原料气进行过滤后用原料压缩机增压至1.5～5.0MPa后，送入原料气干燥系统进行干燥脱水；

S2、将步骤S1增压并干燥后的原料气与脱碳塔顶部出来的富CO₂气在气气换热器中换热后送入脱碳塔进行精馏，分离出富CO₂气体及富H₂S液体，富CO₂气与增压并干燥后的原料气进行换热，回收冷量；

S3、将步骤S2得到的富H₂S液体通过节流阀节流降压至0.2～2.0MPa后送入脱重烃塔进行精馏，塔顶得到富含H₂S和丙烷的混合气体，塔底得到沸点较高的重烃液体，重烃送入重烃贮罐提供给用户使用；

S4、将步骤S3得到的富含H₂S和丙烷的混合气体与未增压的原料气在原料气换热器中进行换热，复热后送入MDEA吸收系统，分别得到纯度较高的丙烷气体及H₂S与水的混合气体，H₂S与水的混合气体再经过产品压缩机增压及产品干燥脱水系统后获得纯的产品H₂S气体。

所述原料气为化工装置中富H₂S尾气。

所述原料气压力为0.001～1.5MPa，所述原料气中H₂S含量为10%～40%，CO₂含量为50%～80%，其余为氮气、轻烃、重烃、COS或水。

所述原料气干燥系统和所述产品干燥系统均采用分子筛吸附法，干燥过程为两塔或三塔等压吸附流程。

步骤S3中，所述富含H₂S和丙烷的混合气体中丙烷的含量为5%～20%；步骤S4中，所述MDEA吸收系统采用MDEA溶液吸收混合气中的H₂S，得到纯度为95%～99.5%的丙烷。

步骤S4中，H₂S与水的混合气体经过产品压缩机增压至0.1～2.0MPa。

实施所述工艺的装置，包括原料换热器、原料压缩机、气气换热器、脱碳塔、节流阀、脱重烃塔、MDEA吸收系统和产品压缩机，原料换热器的第一入口与原料气连通，第一出口与原料压缩机的入口连接，原料压缩机的出口与气气换热器的第一入口连接，气气换热器的第一出口与脱碳塔的入口连接，脱碳塔的顶部出口与气气换热器的第二入口连接，气气换热器的第二出口为富CO₂气管道，脱碳塔的底部出口管路与脱重烃塔的入口连接，在脱碳塔的底部出口管路上安装有节流阀，脱重烃塔的底部出口与重烃贮槽连接，顶部出口与原料换热器的第二入口连接，原料换热器的第二出口与MDEA系统的入口连接，MDEA系统的第一出口为丙烷管道，第二出口与产品压缩机的入口连接，产品压缩机的出口与产品干燥系统的入口连接，产品H₂S从产品干燥系统的出口送至用户。

所述原料压缩机的出口与气气换热器的第一入口之间的管路上还安装有原料气干燥系统。

所述脱碳塔的顶部出口处依次安装有脱碳塔冷凝器和脱碳塔回流罐，脱碳塔冷凝器的入口与脱碳塔的顶部出口连接，脱碳塔冷凝器的出口与脱碳塔回流罐的入口连接，脱碳塔回流罐的底部回流出口与脱碳塔的上部连接，顶部出口与气气换热器的第二入口连接；所述脱碳塔的底部出口管路上还安装有脱碳塔再沸器，脱碳塔再沸器位于节流阀前。

所述脱重烃塔的顶部出口处依次安装有脱重烃塔冷凝器和脱重烃塔回流罐，脱重烃塔冷凝器的入口与脱重烃塔的顶部出口连接，脱重烃塔冷凝器的出口与脱重烃塔回流罐的入口连接，脱重烃塔回流罐的底部回流出口与脱重烃塔的上部连接，顶部出口与原料换热器的第二入口连接；所述脱重烃塔的底部出口管路上还安装有脱碳塔再沸器。

本发明具有以下优点：

改变传统的硫化氢尾气提纯方法，该方法主要以精馏和化学吸收的方法对化工尾气中的有效组份进行分离，在得到产品H₂S气的同时，能得到重烃和纯度较高的丙烷气副产品，提高了尾气的利用率，具有节能减排，变废为宝的优点，且所有化学吸收剂无毒不可燃，安全性高，对环境友好。

附图说明

图1 为本发明实施例1的提纯化工尾气中H2S工艺装置的结构示意图；

图2为本发明实施例2的提纯化工尾气中H2S工艺装置的结构示意图；

图中：1-原料换热器，2-原料压缩机，3-原料气干燥系统，4-气气换热器，5-脱碳塔，6-脱碳塔冷凝器，7-脱碳塔回流罐，8-脱碳塔再沸器，9-节流阀，10-脱重烃塔，11-脱重烃塔冷凝器，12-脱重烃塔回流罐，13-脱重烃塔再沸器，14-重烃贮槽，15-MDEA吸收系统，16-产品压缩机，17-产品干燥系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

【实施例1】：

如图1所示，原料气为天然气NHD脱硫工艺硫化氢尾气，含硫化氢20%，二氧化碳56%，烃类9.5%，水及其他微量成分的原料气：

一种提纯化工尾气中H₂S的工艺，包括以下步骤：

S1、对原料气进行过滤后与来自脱重烃塔10顶部的H₂S与丙烷的混合气体在原料换热器1内换热，用原料压缩机2增压至1.5～5.0MPa后，送入原料气干燥系统3进行干燥脱水；

S2、将步骤S1增压并干燥后的原料气与脱碳塔5顶部出来的富CO₂气在气气换热器4中换热后送入脱碳塔5进行精馏，分离出富CO₂气体、氮气等沸点较低的组分从塔顶分离出去，分离出去的富二氧化碳气经过气气换热器4复热后送用户处理，塔底为硫化氢、丙烷及重烃等沸点较高的富硫化氢液体，富CO₂气与增压并干燥后的原料气进行换热，回收冷量；

S3、将步骤S2得到的富H₂S液体通过节流阀9节流降压至0.2～2.0MPa后送入脱重烃塔10进行精馏，塔顶得到富含H₂S和丙烷的混合气体，塔底得到沸点较高的重烃液体，重烃送入重烃贮罐14提供给用户使用；

S4、将步骤S3得到的富含H₂S和丙烷的混合气体与未增压的原料气在原料气换热器1中进行换热，复热后送入MDEA吸收系统，分别得到纯度较高的丙烷气体及H₂S与水的混合气体，H₂S与水的混合气体再经过产品压缩机16增压及产品干燥脱水系统17后获得纯的产品H₂S气体。

所得丙烷气体中丙烷含量为98.3%，所得产品硫化氢纯度为99.8%。

所述原料气压力为0.001～1.5MPa。

所述原料气干燥系统3和所述产品干燥系统17均采用分子筛吸附法，干燥过程为两塔或三塔等压吸附流程。

步骤S3中，所述富含H₂S和丙烷的混合气体中丙烷的含量为5%～20%；步骤S4中，所述MDEA吸收系统采用MDEA溶液吸收混合气中的H₂S，得到纯度为95%～99.5%的丙烷。

步骤S4中，H₂S与水的混合气体经过产品压缩机16增压至0.1～2.0MPa。

实施所述工艺的装置，包括原料换热器1、原料压缩机2、气气换热器4、脱碳塔5、节流阀9、脱重烃塔10、MDEA吸收系统15和产品压缩机16，原料换热器1的第一入口与原料气连通，第一出口与原料压缩机2的入口连接，原料压缩机2的出口与气气换热器4的第一入口连接，气气换热器4的第一出口与脱碳塔5的入口连接，脱碳塔5的顶部出口与气气换热器4的第二入口连接，气气换热器4的第二出口为富CO₂气管道，脱碳塔5的底部出口管路与脱重烃塔10的入口连接，在脱碳塔5的底部出口管路上安装有节流阀9，脱重烃塔10的底部出口与重烃贮槽14连接，顶部出口与原料换热器1的第二入口连接，原料换热器1的第二出口与MDEA系统15的入口连接，MDEA系统15的第一出口为丙烷管道，第二出口与产品压缩机16的入口连接，产品压缩机16的出口与产品干燥系统17的入口连接，产品H₂S从产品干燥系统17的出口送至用户。

所述原料压缩机2的出口与气气换热器4的第一入口之间的管路上还安装有原料气干燥系统3。

所述脱碳塔5的顶部出口处依次安装有脱碳塔冷凝器6和脱碳塔回流罐7，脱碳塔冷凝器6的入口与脱碳塔5的顶部出口连接，脱碳塔冷凝器6的出口与脱碳塔回流罐7的入口连接，脱碳塔回流罐7的底部回流出口与脱碳塔5的上部连接，顶部出口与气气换热器4的第二入口连接；所述脱碳塔5的底部出口管路上还安装有脱碳塔再沸器8，脱碳塔再沸器8位于节流阀9前。

所述脱重烃塔10的顶部出口处依次安装有脱重烃塔冷凝器11和脱重烃塔回流罐12，脱重烃塔冷凝器11的入口与脱重烃塔10的顶部出口连接，脱重烃塔冷凝器11的出口与脱重烃塔回流罐12的入口连接，脱重烃塔回流罐12的底部回流出口与脱重烃塔10的上部连接，顶部出口与原料换热器1的第二入口连接；所述脱重烃塔10的底部出口管路上还安装有脱碳塔再沸器13。

【实施例2】：

原料气为天然气低温甲醇洗工艺硫化氢尾气，含硫化氢13%，二氧化碳63%，烃类9.7%，以及其他微量成分的原料气：

一种提纯化工尾气中H₂S的工艺，包括以下步骤：

S1、对原料气进行过滤后与来自脱重烃塔10顶部的H₂S与丙烷的混合气体在原料换热器1内换热，用原料压缩机2增压至1.5～5.0MPa；

S2、将步骤S1增压后的原料气与脱碳塔5顶部出来的富CO₂气在气气换热器4中换热后送入脱碳塔5进行精馏，分离出富CO₂气体、氮气等沸点较低的组分从塔顶分离出去，分离出去的富二氧化碳气经过气气换热器4复热后送用户处理，塔底为硫化氢、丙烷及重烃等沸点较高的富硫化氢液体，富CO₂气与增压并干燥后的原料气进行换热，回收冷量；

S3、将步骤S2得到的富H₂S液体通过节流阀9节流降压至0.2～2.0MPa后送入脱重烃塔10进行精馏，塔顶得到富含H₂S和丙烷的混合气体，塔底得到沸点较高的重烃液体，重烃送入重烃贮罐14提供给用户使用；

S4、将步骤S3得到的富含H₂S和丙烷的混合气体与未增压的原料气在原料气换热器1中进行换热，复热后送入MDEA吸收系统，分别得到纯度较高的丙烷气体及H₂S与水的混合气体，H₂S与水的混合气体再经过产品压缩机16增压及产品干燥脱水系统17后获得纯的产品H₂S气体。

所得丙烷气体中丙烷含量为98.8%，所得产品硫化氢纯度为99.5%。

所述原料气压力为0.001～1.5MPa。

所述产品干燥系统17采用分子筛吸附法，干燥过程为两塔或三塔等压吸附流程。

步骤S3中，所述富含H₂S和丙烷的混合气体中丙烷的含量为5%～20%；步骤S4中，所述MDEA吸收系统采用MDEA溶液吸收混合气中的H₂S，得到纯度为95%～99.5%的丙烷。

步骤S4中，H₂S与水的混合气体经过产品压缩机16增压至0.1～2.0MPa。

由于原料气中不含有水，实施本实施例工艺的装置与实施例1的区别仅在于没有设置原料干燥系统3，原料压缩机2的出口直接与气气换热器4的第一入口连接。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。