专利名称：一种塔机结合气体脱硫工艺装置及其脱硫方法
技术领域：
本发明涉及气体脱硫工艺装置，具体涉及一种塔机结合脱硫工艺装置及其脱硫方法。
背景技术：
煤化工当前采用的脱硫工艺除了循环吸收法工艺外，主要是脱硫效率更高的催化氧化法，但是，国内目前广泛应用的催化氧化法除改良ADA法外，主要是HPF法和PDS法，或者以这些催化剂为主催化剂的其他脱硫法。这类工艺存在的主要问题是催化剂的功能是将硫化氢转化成单质硫，在脱硫液中形成硫泡。硫泡乃至生硫都因为含水份量高难以直接利用，很难直接燃烧，在热加工时操作环境特别坏。硫磺市场价格低。贮存运输极不方便。由于生硫的利用空间极小，常常被填埯处理。另外，对于氨法催化脱硫操作往往由于煤气中氨含量不足以完全吸收硫化氢而使脱硫效率降低到与指标差距很大的程度。有的脱硫系统须然串联两座、甚至三座脱硫塔仍然无法达到操作指标要求。其原因就是对第二级或第三级脱硫来说脱硫吸收过程的推动力不足，随着脱硫级数增加，脱硫效率下降。而且多级脱硫塔串联必须配置相应的辅助设备组成独立的操作单元，所以设备多，工艺路线长。建设费用和运行费用相应提闻。催化氧化法脱硫必定产生脱硫废水，因此废液处理和脱硫工艺构成一个完整的工艺体系。除了国外引进的技术，如塔卡哈克斯脱硫工艺与希罗哈克斯废液处理工艺相联合， 沸码克斯脱硫工艺、罗达克斯脱氰工艺与康派克斯废液处理工艺相联合，改良ADA脱硫工艺与分步结晶提盐的废液处理工艺相联合。除此以外的HPF脱硫工艺，PDS脱硫工艺等都没有相配合的废液处理工艺。另外，当前煤化工、煤制气所用的原料煤煤质有高含硫倾向，必定使煤气含硫化硫量增加。因此煤气脱硫工艺迫切要求采用高效装备，同时要求脱硫工艺流程采用优化复合型。
发明内容
发明目的针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种塔机结合气体脱硫工艺装置，以实现能适应高硫化氢含量煤气脱硫，且脱硫操作不产生硫泡，没有硫磺生成。本发明的另一目的是提供一种上述塔机结合脱硫工艺装置的脱硫方法。技术方案为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下
一种塔机结合气体脱硫工艺装置，包括脱硫设备和再生设备，所述的脱硫设备包括由填料吸收塔和旋流式超重力脱硫机组成的二级脱硫设备，含硫气体先进入填料吸收塔进行脱硫，然后再进入旋流式超重力脱硫机脱硫后排出；脱硫液从填料吸收塔和旋流式超重力脱硫机顶部进入与含硫煤气进行对流洗脱，完成后从底部排出进入再生设备进行再生，循环使用脱硫液，产生的废液进入后续的提盐工序进行提盐处理。所述的再生设备为半塔式再生塔或再生槽。
洗脱后的脱硫液先进入储液槽，再泵如再生设备进行再生。上述塔机结合气体脱硫工艺装置的脱硫方法，含硫气体先进入填料吸收塔进行脱硫，然后再进入旋流式超重力脱硫机脱硫后排出；脱硫液从填料吸收塔和旋流式超重力脱硫机顶部进入与含硫煤气进行对流洗脱，完成后从底部排出进入再生设备进行再生，循环使用脱硫液，产生的废液进入后续的提盐工序进行提盐处理；其中，脱硫液采用氨或钠碱溶液，采用多元醌磺酸盐和酚基化合物作为催化剂；提盐工艺为分步结晶提取硫氰酸铵和将硫代硫酸铵转化成硫酸铵产品，或，采用石灰乳一石膏法将废液中的硫酸钠和硫代硫酸钠用石灰乳转化成石膏和氢氧化钠，氢氧化钠再经过二氧化碳加酸转化成碳酸钠，工艺回收碳酸钠返回脱硫循环液系统。本发明工艺的工艺装置，由两级设备构成，即第一级采用塔式设备的填料吸收塔和半塔顶喷自吸式再生塔进行脱硫，第二级采用旋流式超重力脱硫机进行脱硫。塔式设备虽然传统，但是适合高含硫煤气的催化氧化法高效脱硫。可以采用氨作碱源，也可以以钠碱为碱源。第一级脱硫系统采用填料塔吸收，半塔顶喷自吸式溶液再生塔，第二级采用超重力脱硫机洗涤煤气脱硫，利用重力场作用提高了吸收传质推动力和循环液的硫容量，克服了普通吸收塔在煤气含氨量较低时吸收推动力不足的缺点，塔机结合发挥了吸收塔处理高硫煤气时的能力，又避开其在二、三级吸收能力的快速下降缺点，而超重力脱硫机利用其超重力场作用而提高吸收推动力。有益效果与现有的技术相比，本发明的优点包括设备组合高效，旋流式超重力脱硫机与塔式吸收联合提高吸收效率，采用半塔顶喷自吸式溶液再生塔，减小了设备的重量，自吸空气因而省去空气压缩机，具有节能效果。脱硫工艺采用不产生硫泡或不生产生硫的方法，改善了操作环境和产物贮运的困难。省去生硫熔融的全部设施和设备。形成脱硫脱氰与废液处理提盐完整体系，提盐工艺“石灰乳一石膏法”将回收价值低的硫酸钠、硫代硫酸钠用石灰乳苛化转化成氢氧化钠和石膏，回收钠碱循环利用，降低脱硫碱消耗量。对于氨法脱硫的废液处理提盐，采用“氧化一结晶法”将回收价值不高的硫代硫酸铵和硫酸铵转化成硫酸铵产品，而只提取回收价值高的硫氰酸铵产品。既治理了废液又可从中提取有价值的产品。总之，该工艺及装置既能适应高硫化氢含量的煤气，又能满足脱硫后煤气含硫化氢指标；脱硫操作不产生硫泡，没有硫磺生成；可以根据原料煤气含硫化氢量高低的特点和脱硫后净煤气的含硫化氢指标要求，选择合理的脱硫方法，如第一级是催化氧化法而第二级是循环吸收法，或者第一级是循环吸收法第二级是催化氧化法；脱硫设备高效但重量轻，造价低；脱硫操作环境无污染和二次污染。具有很好的实用性，能够产生很好的经济效益和社会效应。
图I是第一种塔机结合气体脱硫工艺装置的结构示意图2是第二种塔机结合气体脱硫工艺装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例I
如图I所示，第一种塔机结合气体脱硫工艺装置为两级脱硫系统共用一套再生系统。 含硫气体(煤气)I首先从填料吸收塔(脱硫塔)2下方进入，向上与从顶部进入的脱硫液10 接触，对流反应吸收，经初步净化后的煤气从填料吸收塔2顶部排出，进入旋流式超重力脱硫机3，在旋流式超重力脱硫机3内与脱硫液再次强烈反应，净化后的煤气7经旋流式超重力脱硫机3顶出去，进入下一工段。填料吸收塔2和旋流式超重力脱硫机3中的脱硫液自流进入到反应槽5，再由富液泵加压送到半塔式再生塔4内再生，再生后贫液自流到贫液槽6，经贫液泵加压送到填料吸收塔2和旋流式超重力脱硫机3中，循环喷淋吸收，再生反应剩余的空气8由半塔式再生塔4顶排出。随着反应的进行，脱硫液10中盐的浓度会增加，需排出一定量的废液9去提盐处理。实施例2
如图2，第一种塔机结合气体脱硫工艺装置为两级脱硫系统各自独立设置再生系统。含硫气体(煤气)I首先进入填料吸收塔(脱硫塔)2，与从塔顶喷淋下来的脱硫液10对流接触， 从而脱去煤气中的硫化氢，经初步净化后的煤气从填料吸收塔2顶出来，并进入到旋流式超重力脱硫机3，在旋流式超重力脱硫机3内与脱硫液再次强烈反应，净化后的煤气7经旋流式超重力脱硫机3顶出去，进入下一工段。填料吸收塔2中的脱硫富液自流到反应槽5，再由富液泵加压送至半塔式再生塔4 内再生，再生后贫液自流到贫液槽6，由贫液泵送至填料吸收塔2，循环喷淋吸收，再生反应剩余的空气8由半塔式再生塔4顶排出。旋流式超重力脱硫机3中的脱硫富液自流至另一反应槽5，由富液泵加压送再生塔11再生，再生后贫液至另一贫液槽6，由贫液泵加压送至旋流式超重力脱硫机3循环吸收，再生反应剩余的空气8由再生塔11顶排出。随着反应的进行，脱硫液10中盐的浓度会增加，需排出一定量的废液9去提盐处理。实施例3
无论是采用实施例I还是实施例2的工艺装置，本发明为了在脱硫过程中，不产生硫泡或生硫，采用氨或钠碱其中任何一种碱液作为脱硫液来用，采用多元醌磺酸盐和酚基化合物作为催化剂(ZZNQ)。脱硫液适用于填料吸收塔2和旋流式超重力脱硫机3。其脱硫机理是
用碱液(M + )从工艺气体中吸收硫化氢、氰化氢等酸性气体，催化剂同时将部分吸收生成的硫氢化合物(M. HS)氧化成多硫化物(M2Sm+1)，多硫化物与溶液中的氰化氢迅速反应生成硫氰酸盐(MCNS)。催化剂(NQ = O)与空气氧的反应再生。吸收过程反应式为
H2S + M + — Μ. HS + H+，
HCN + M + — M. CN + H+，
催化转化过程反应式为
M. HS + [NQ = O] — M2Snx+1 + [NQ — 0H],
M2Snx+l + HCN — M2Snx + MCNS，
其他硫化物被空气氧化成盐反应式为
MHS + O2 — M2S2O3,MHS + O2 — M2SO4,
催化剂氧化再生反应式为十 O2 — [NQ = O] + H2O,
本工艺催化剂的作用是，将恰当数量的硫元素传递给氰化氢生成硫氰酸盐。满足气体脱除氰化氢的要求。催化剂是一种可以传递电子的活性物质，而醌基和羟基类化合物具有 π电子结构。催化剂传递电子后由氧化态转变成还原态失去活性，在氧的作用下转移出电子成为具有氧化性的活性物质。实施例4
无论是实施例I还是实施例2的工艺装置，采用实施例3的工艺，所产生的废液9，均可进行如下工艺处理。本发明的脱硫工艺，有相应的废液处理提盐工艺相配合，当采用氨为脱硫碱源的工艺时，相对应的废液处理工艺是，先将硫代硫酸铵转化成硫酸铵，再分步结晶提取硫氰酸铵和硫酸铵产品。当采用碳酸钠作为脱硫碱源时，有“石灰乳一石膏法”废液处理和提盐工艺相应配合，该工艺方法是将废液中的硫酸钠和硫代硫酸钠用石灰乳转化成石膏和氢氧化钠，氢氧化钠再经过二氧化碳酸化转化成碳酸钠，工艺回收碳酸钠返回脱硫循环液系统。最后获得高纯度的硫氰酸钠。
权利要求
1.一种塔机结合气体脱硫工艺装置，包括脱硫设备和再生设备，其特征在于所述的脱硫设备包括由填料吸收塔和旋流式超重力脱硫机组成的二级脱硫设备，含硫气体先进入填料吸收塔进行脱硫，然后再进入旋流式超重力脱硫机脱硫后排出；脱硫液从填料吸收塔和旋流式超重力脱硫机顶部进入与含硫煤气进行对流洗脱，完成后从底部排出进入再生设备进行再生，循环使用再生脱硫液，产生的废液进入后续的提盐工序进行提盐处理。
2.根据权利要求I所述的塔机结合气体脱硫工艺装置，其特征在于所述的再生设备为半塔式再生塔。
3.根据权利要求I所述的塔机结合气体脱硫工艺装置，其特征在于所述的再生设备为再生槽。
4.根据权利要求I所述的塔机结合气体脱硫工艺装置，其特征在于洗脱后的脱硫液先进入储液槽，再泵如再生设备进行再生。
5.权利要求I所述的塔机结合气体脱硫工艺装置的脱硫工艺，其特征在于含硫气体先进入填料吸收塔进行脱硫，然后再进入旋流式超重力脱硫机脱硫后排出；脱硫液从填料吸收塔和旋流式超重力脱硫机顶部进入与含硫煤气进行对流洗脱，完成后从底部排出进入再生设备进行再生，循环使用脱硫液，产生的废液进入后续的提盐工序进行提盐处理；其中，脱硫液采用氨或钠碱溶液，采用多元醌磺酸盐和酚基化合物作为催化剂；提盐工艺为 分步结晶提取硫氰酸铵和将硫代硫酸铵转化成硫酸铵产品，或，采用石灰乳一石膏法将废液中的硫酸钠和硫代硫酸钠用石灰乳转化成石膏和氢氧化钠，氢氧化钠再经过二氧化碳加酸转化成碳酸钠，工艺回收碳酸钠返回脱硫循环液系统。
全文摘要
本发明公开了一种塔机结合气体脱硫工艺装置，包括脱硫设备和再生设备，所述的脱硫设备包括由填料吸收塔和旋流式超重力脱硫机组成的二级脱硫设备，含硫气体先进入填料吸收塔进行脱硫，然后再进入旋流式超重力脱硫机脱硫后排出；脱硫液从填料吸收塔和旋流式超重力脱硫机顶部进入与含硫煤气进行对流洗脱，完成后从底部排出进入再生设备进行再生，循环使用再生脱硫液，产生的废液进入后续的提盐工序进行提盐处理。该工艺及装置既能适应高硫化氢含量的煤气，又能满足脱硫后煤气含硫化氢指标；脱硫操作不产生硫泡，没有硫磺生成；脱硫设备高效但重量轻，造价低；脱硫操作环境无污染和二次污染。
文档编号C10K1/08GK102604687SQ201210085338
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月28日 优先权日2012年3月28日
发明者张巨水, 张超群, 程晓辉, 袁长胜 申请人:江苏中显集团有限公司