一种酸汽生产高纯度H₂S气体的方法

一种酸汽生产高纯度H₂S气体的方法
【专利摘要】本发明公开一种酸汽生产高纯度H2S气体的方法，经脱除煤焦油、萘和BTX，脱除HCN、NH3、H2O、苯和烷基化合物，再脱除N2、H2，并将CO2和H2S分离，即得到纯度为99%以上的H2S气体。本发明对酸汽处理得到H2S的得率是70%，10000～20000元/吨，排放的尾气中含有CO2、H2、N2、H2O和H2S，与常规技术相比，产品价值提高20倍，排放污染物中无SO2，减少了污染物的排放。
【专利说明】
一种酸汽生产高纯度H2S气体的方法
技术领域
[0001]本发明具体涉及一种酸汽生产高纯度H2S气体的方法，属于酸性气体净化和提纯技术领域。【背景技术】
[0002]焦化氨水脱硫工艺中的酸汽中含有贴、顺3、0)2、1^等气体和煤焦油、萘、苯等杂质，目前对酸汽的处理方法是采用克劳斯法生产硫磺或者焚烧法生产硫酸，但是这些方法均存在产品价值低等问题。
[0003]因此，有必要研发一种产品附加值高的酸汽处理方法。
【发明内容】

[0004]本发明提供一种酸汽生产高纯度H2S气体的方法，通过物理和化学的方法，脱除H2S 以外的杂质，用酸气生产高纯度h2s气体，提高了产品附加值，减少了污染物排放。
[0005]本发明通过下列技术方案实现:一种酸汽生产高纯度H2S气体的方法，经过下列步骤:(1)将酸汽加压到30?40KPa，以该压力通入酸度3?7%的稀硫酸溶液，稀硫酸溶液吸收酸汽中的NH3生成硫酸铵结晶，使酸汽中的NH3降低到彡30mg/Nm3;(2 )将步骤(1)所得气体通入活性炭，在20?30°C下进行粗脱油脱萘反应，直至煤焦油、 萘和BTX的含量分别彡10mg/Nm3、20mg/Nm3和4000mg/Nm3;该步骤能有效脱除酸汽原料中的煤焦油、萘和BTX;(3 )将步骤(2)所得气体通入活性炭，在20?30°C下进行精脱油脱萘反应，直至煤焦油、 萘和BTX含量分别< 10mg/Nm3、4mg/Nm3和4000mg/Nm3;该步骤能有效脱除煤焦油、萘和BTX;(4)将步骤(3)所得气体通入Ni催化剂，在温度1100°C下反应，直至HCN和NH3气体的含量降低到5mg/Nm3以下；该步骤中，HCN气体在Ni催化剂的作用下分解为N2、H2和C〇2，NH3气体在Ni催化剂的作用下分解为他和出，焦油、萘和BTX在催化剂的作用下发生烷基化反应；(5)将步骤(4)所得气体冷却至25°C ;(6)将步骤(5)所得气体以1.0?2.0MPa的压力通入装有氯化钙，在20?30°C下进行脱水和脱氨，氯化钙能同时有效吸收水份和氨；(7)将步骤(6)所得气体以0.8?1.8MPa的压力通入组合试剂，在20?30°C下进行苯和烷基化合物的吸附，直至萘和烷基化合物的含量分别< l〇mg/Nm3和10mg/Nm3，该步骤能有效脱除苯和烷基化合物；(8)将步骤(7)所得气体以0.7?1.7MPa的压力通入中空纤维膜，得到吣含量小于4%的气体，该气体中⑶2、H2和H2S三者总量彡96%、N2含量彡4%;由于中空纤维膜分离N2、H2、⑶2、 H2S，C〇2的渗透系数是N2的30?40倍，H2和邮的渗透系数是N2的80?120倍，该步骤能有效脱除N2;(9)将步骤(8)所得气体以0.6?1.6MPa的压力，经变压吸附原理分离出H2,得到H2含量小于4%的气体;该气体中C02和H2S二者总量彡96%、H2含量彡4%，该步骤能有效脱除H2;(10)将步骤(9)所得气体以0.5?1.5MPa的压力通入5A分子筛，5A分子筛吸附C02和H2S 气体，排出的出进行排空；(11)将步骤(10)的5A分子筛进行蒸汽间接加热，使C02和H2S气体从5A分子筛中解析， 收集得到含量为99%以上的C02和H2S混合气体；(12)将步骤(11)的⑶2和H2S混合气体，经常规低温精馏，将C02和H2S分离，即得到纯度为99%以上的H2S气体。
[0006]所述步骤(1)的酸汽由下列体积百分数的组分组成:NH315?2 0 %、H2 S 2 0?3 0 %、 C0215 ?25%、HCN1%、H2030 ?40%，煤焦油彡 200mg/Nm3、萘彡 200mg/Nm3、BTX 彡 2000mg/Nm3。
[0007]所述步骤(7)的组合试剂是由下列质量份的组分组成:惰性氧化铝10?20份、活性氧化铝10?20份、焦炭1?5份、硅胶1?5份、活性炭70?80份。
[0008]本发明具备的优点及效果:本发明通过物理和化学的方法，脱除酸气中NH3、HCN、 C〇2、H20、煤焦油、萘、BTX，得到纯度99%的H2S气体。常规对酸汽的处理是制备硫磺或者硫酸， 产率均是60?70%，硫磺和硫酸的价格分别是500?700元/吨，排放的尾气中含有C02、H2、N2、 H20、S02和H2S;而本发明对酸汽处理得到H2S的得率是70%，10000?20000元/吨，排放的尾气中含有C02、H2、N2、H2(^PH2S，与常规技术相比，产品价值提高20倍，排放污染物中无S02，减少了污染物的排放。【具体实施方式】
[0009]下面通过实施例对本发明做进一步说明。
[0010]实施例1(1)待处理酸汽由下列体积百分数的组分组成:NH315?20%、H2S20?30%、C0215?25%、 HCN1 %、H2030 ?40%，煤焦油彡 200mg/Nm3、萘彡 200mg/Nm3、BTX 彡 2000mg/Nm3;将酸汽经酸汽风机加压到36KPa(G)，以该压力通入氨吸收器中，氨吸收器中为酸度4% 的稀硫酸溶液，稀硫酸溶液吸收酸汽中的NH3生成硫酸铵结晶，使酸汽中的NH3降低到< 30mg/Nm3 ；(2)将步骤(1)所得气体通入粗脱油脱萘塔，粗脱油脱萘塔中装有活性炭，在25°C下进行粗脱油脱萘反应，直至煤焦油、萘和BTX的含量分别彡10mg/Nm3、20mg/Nm3和4000mg/Nm3; 该步骤能有效脱除酸汽原料中的煤焦油、萘和BTX;(3)将步骤(2)所得气体通入精脱油脱萘塔，精脱油脱萘塔中装有活性炭，在25°C下进行精脱油脱萘反应，直至煤焦油、萘和BTX含量分别彡10mg/Nm3、4mg/Nm3和4000mg/Nm3;该步骤能有效脱除煤焦油、萘和BTX;(4)将步骤(3)所得气体通入氨分解炉，氨分解炉中装有Ni催化剂，氨分解炉为圆管梅花状炉胆，炉胆温度采用电加热，温度采用可控硅控制；在温度ll〇〇°C下反应，直至HCN和 NH3气体的含量降低到5mg/Nm3以下；该步骤中，HCN气体在Ni催化剂的作用下分解为N2、H2和 C02，NH3气体在Ni催化剂的作用下分解为他和出，焦油、萘和BTX在催化剂的作用下发生烷基化反应；(5)将步骤(4)所得气体通入水冷塔，喷水冷却至25°C ;(6)将步骤(5)所得气体以1.5MPa(G)的压力通入脱水塔，脱水塔中装有氯化钙，在25°C下进行脱水和脱氨，氯化钙能同时有效吸收水份和氨；(7)将步骤(6)所得气体以1.5MPa(G)的压力通入脱苯塔，脱苯塔中装有组合试剂，在25 °(:下进行苯和烷基化合物的吸附，直至萘和烷基化合物的含量分别彡10mg/Nm3和10mg/Nm3， 该步骤能有效脱除苯和烷基化合物;其中，组合试剂是由下列质量份的组分组成:惰性氧化铝10份、活性氧化铝10份、焦炭1份、硅胶1份、活性炭70份；(8)将步骤(7)所得气体以1.2MPa(G)的压力通入脱氮塔，脱氮塔为一组中空纤维膜，得至Ijfe含量小于4%的气体，该气体中C02、H2和H2S三者总量彡96%、N2含量彡4%;由于中空纤维膜分离吣、出、0)2、1123,0)2的渗透系数是吣的30?40倍，112和1123的渗透系数是吣的80?120倍， 该步骤能有效脱除N2;(9)将步骤(8)所得气体以1.4MPa(G)的压力通入脱氢塔，脱氢塔为PSA塔，经变压吸附原理分离出H2,得至购含量小于4%的气体;该气体中C02和H2S二者总量彡96%、H2含量彡4%，该步骤能有效脱除H2;(10)将步骤(9)所得气体以1.2MPa(G)的压力通入二次脱氢塔，二次脱氢塔中装有5A分子筛，5A分子筛吸附C〇2和H2S气体，排出的H2进行排空；(11)将步骤(10)的5A分子筛进行蒸汽间接加热，使C02和H2S气体从5A分子筛中解析， 收集得到含量为99%以上的C02和H2S混合气体；(12)将步骤(11)的C02和H2S混合气体通入低温精馏塔，经常规低温精馏，将C02和H2S分离，即得到纯度为99%以上的H2S气体。
[0011] 实施例2(1)待处理酸汽由下列体积百分数的组分组成:NH315?20%、H2S20?30%、C0215?25%、 HCN1 %、H2030 ?40%，煤焦油彡 200mg/Nm3、萘彡 200mg/Nm3、BTX 彡 2000mg/Nm3;将酸汽经酸汽风机加压到30KPa(G)，以该压力通入氨吸收器中，氨吸收器中为酸度3% 的稀硫酸溶液，稀硫酸溶液吸收酸汽中的NH3生成硫酸铵结晶，使酸汽中的NH3降低到< 30mg/Nm3 ；(2)将步骤(1)所得气体通入粗脱油脱萘塔，粗脱油脱萘塔中装有活性炭，在20°C下进行粗脱油脱萘反应，直至煤焦油、萘和BTX的含量分别彡10mg/Nm3、20mg/Nm3和4000mg/Nm3; 该步骤能有效脱除酸汽原料中的煤焦油、萘和BTX;(3)将步骤(2)所得气体通入精脱油脱萘塔，精脱油脱萘塔中装有活性炭，在20°C下进行精脱油脱萘反应，直至煤焦油、萘和BTX含量分别彡10mg/Nm3、4mg/Nm3和4000mg/Nm3;该步骤能有效脱除煤焦油、萘和BTX;(4)将步骤(3)所得气体通入氨分解炉，氨分解炉中装有Ni催化剂，氨分解炉为圆管梅花状炉胆，炉胆温度采用电加热，温度采用可控硅控制；在温度ll〇〇°C下反应，直至HCN和 NH3气体的含量降低到5mg/Nm3以下；该步骤中，HCN气体在Ni催化剂的作用下分解为N2、H2和 C02，NH3气体在Ni催化剂的作用下分解为他和出，焦油、萘和BTX在催化剂的作用下发生烷基化反应；(5)将步骤(4)所得气体通入水冷塔，喷水冷却至25°C ;(6)将步骤(5)所得气体以1.0MPa(G)的压力通入脱水塔，脱水塔中装有氯化钙，在20°C 下进行脱水和脱氨，氯化钙能同时有效吸收水份和氨；(7 )将步骤(6 )所得气体以0.8MPa (G)的压力通入脱苯塔，脱苯塔中装有惰性氧化铝、活性氧化铝、焦炭、硅胶和活性炭组合试剂，在20°C下进行苯和烷基化合物的吸附，直至萘和烷基化合物的含量分别彡l〇mg/Nm3和10mg/Nm3，该步骤能有效脱除苯和烷基化合物;其中， 组合试剂是由下列质量份的组分组成:惰性氧化铝15份、活性氧化铝15份、焦炭3份、硅胶3 份、活性炭75份；(8)将步骤(7)所得气体以0.7MPa(G)的压力通入脱氮塔，脱氮塔为一组中空纤维膜，得至Ijfe含量小于4%的气体，该气体中C02、H2和H2S三者总量彡96%、N2含量彡4%;由于中空纤维膜分离吣、出、0)2、1123,0)2的渗透系数是吣的30?40倍，112和1123的渗透系数是吣的80?120倍， 该步骤能有效脱除N2;(9)将步骤(8)所得气体以0.6MPa(G)的压力通入脱氢塔，脱氢塔为PSA塔，经变压吸附原理分离出H2,得至购含量小于4%的气体;该气体中C02和H2S二者总量彡96%、H2含量彡4%，该步骤能有效脱除H2;(10 )将步骤(9 )所得气体以0.5MPa (G)的压力通入二次脱氢塔，二次脱氢塔中装有5A分子筛，5A分子筛吸附C〇2和H2S气体，排出的H2进行排空；(11)将步骤(10)的5A分子筛进行蒸汽间接加热，使C02和H2S气体从5A分子筛中解析， 收集得到含量为99%以上的C02和H2S混合气体；(12)将步骤(11)的C02和H2S混合气体通入低温精馏塔，经常规低温精馏，将C02和H2S分离，即得到纯度为99%以上的H2S气体。
[0012] 实施例3(1)待处理酸汽由下列体积百分数的组分组成:NH315?20%、H2S20?30%、C0215?25%、 HCN1 %、H2030 ?40%，煤焦油彡 200mg/Nm3、萘彡 200mg/Nm3、BTX 彡 2000mg/Nm3;将酸汽经酸汽风机加压到40KPa(G)，以该压力通入氨吸收器中，氨吸收器中为酸度7% 的稀硫酸溶液，稀硫酸溶液吸收酸汽中的NH3生成硫酸铵结晶，使酸汽中的NH3降低到< 30mg/Nm3 ；(2)将步骤(1)所得气体通入粗脱油脱萘塔，粗脱油脱萘塔中装有活性炭，在30°C下进行粗脱油脱萘反应，直至煤焦油、萘和BTX的含量分别彡10mg/Nm3、20mg/Nm3和4000mg/Nm3; 该步骤能有效脱除酸汽原料中的煤焦油、萘和BTX;(3)将步骤(2)所得气体通入精脱油脱萘塔，精脱油脱萘塔中装有活性炭，在30°C下进行精脱油脱萘反应，直至煤焦油、萘和BTX含量分别彡10mg/Nm3、4mg/Nm3和4000mg/Nm3;该步骤能有效脱除煤焦油、萘和BTX;(4)将步骤(3)所得气体通入氨分解炉，氨分解炉中装有Ni催化剂，氨分解炉为圆管梅花状炉胆，炉胆温度采用电加热，温度采用可控硅控制；在温度ll〇〇°C下反应，直至HCN和 NH3气体的含量降低到5mg/Nm3以下；该步骤中，HCN气体在Ni催化剂的作用下分解为N2、H2和 C02，NH3气体在Ni催化剂的作用下分解为他和出，焦油、萘和BTX在催化剂的作用下发生烷基化反应；(5)将步骤(4)所得气体通入水冷塔，喷水冷却至25°C ;(6)将步骤(5)所得气体以2.0MPa(G)的压力通入脱水塔，脱水塔中装有氯化钙，在30°C 下进行脱水和脱氨，氯化钙能同时有效吸收水份和氨；(7 )将步骤(6 )所得气体以1.8MPa (G)的压力通入脱苯塔，脱苯塔中装有惰性氧化铝、活性氧化铝、焦炭、硅胶和活性炭组合试剂，在30°C下进行苯和烷基化合物的吸附，直至萘和烷基化合物的含量分别彡l〇mg/Nm3和10mg/Nm3，该步骤能有效脱除苯和烷基化合物;其中， 组合试剂是由下列质量份的组分组成:惰性氧化铝20份、活性氧化铝20份、焦炭5份、硅胶5 份、活性炭80份；(8)将步骤(7)所得气体以1.7MPa(G)的压力通入脱氮塔，脱氮塔为一组中空纤维膜，得至Ijfe含量小于4%的气体，该气体中C02、H2和H2S三者总量彡96%、N2含量彡4%;由于中空纤维膜分离吣、出、0)2、1123,0)2的渗透系数是吣的30?40倍，112和1123的渗透系数是吣的80?120倍， 该步骤能有效脱除N2;(9)将步骤(8)所得气体以1.6MPa(G)的压力通入脱氢塔，脱氢塔为PSA塔，经变压吸附原理分离出H2,得至购含量小于4%的气体;该气体中C02和H2S二者总量彡96%、H2含量彡4%，该步骤能有效脱除H2;(10 )将步骤(9 )所得气体以1.5MPa (G)的压力通入二次脱氢塔，二次脱氢塔中装有5A分子筛，5A分子筛吸附C〇2和H2S气体，排出的H2进行排空；(11)将步骤(10)的5A分子筛进行蒸汽间接加热，使C02和H2S气体从5A分子筛中解析， 收集得到含量为99%以上的C02和H2S混合气体；(12)将步骤(11)的C02和H2S混合气体通入低温精馏塔，经常规低温精馏，将C02和H2S分离，即得到纯度为99%以上的H2S气体。
【主权项】
1.一种酸汽生产高纯度H2s气体的方法，其特征在于经过下列步骤:(1)将酸汽加压到30?40KPa，以该压力通入酸度3?7 %的稀硫酸溶液，稀硫酸溶液吸 收酸汽中的NH3生成硫酸铵结晶，使酸汽中的NH3降低到彡30mg/Nm3;(2)将步骤(1)所得气体通入活性炭，在20?30°C下进行粗脱油脱萘反应，直至煤焦油、 萘和 BTX 的含量分别彡 10mg/Nm3、20mg/Nm3 和4000mg/Nm3;(3)将步骤(2)所得气体通入活性炭，在20?30°C下进行精脱油脱萘反应，直至煤焦油、 萘和 BTX 含量分别 < 10mg/Nm3、4mg/Nm3 和4000mg/Nm3;(4)将步骤(3)所得气体通入Ni催化剂，在温度1100 °C下反应，直至HCN和NH3气体的含量 降低到5mg/Nm3以下；该步骤中，HCN气体在Ni催化剂的作用下分解为N2、H2和C02，NH3气体在 Ni催化剂的作用下分解为他和出，焦油、萘和BTX在催化剂的作用下发生烷基化反应；(5)将步骤(4)所得气体冷却至25°C ;(6)将步骤(5)所得气体以1 ? 0?2 ? OMPa的压力通入装有氯化钙，在20?30°C下进行脱 水和脱氨；(7)将步骤(6)所得气体以0 ? 8?1 ? 8MPa的压力通入组合试剂，在20?30 °C下进行苯和 烷基化合物的吸附，直至萘和烷基化合物的含量分别彡1 〇mg/Nm3和1 Omg/Nm3;(8)将步骤(7)所得气体以0.7?1.7MPa的压力通入中空纤维膜，得到N2含量小于4 %的 气体；(9)将步骤(8)所得气体以0.6?1.6MPa的压力，经变压吸附原理分离出H2,得到H2含量 小于4%的气体；(10)将步骤(9)所得气体以0 ? 5?1 ? 5MPa的压力通入5A分子筛，5A分子筛吸附⑶2和H2S 气体，排出的出进行排空；(11)将步骤(10)的5A分子筛进行蒸汽间接加热，使C02和H2S气体从5A分子筛中解析，收 集得到C02和H2S混合气体；(12)将步骤(11)的⑶2和H2S混合气体，经常规低温精馏，将⑶2和H2S分离，即得到H2S气 体。2.根据权利要求1所述的酸汽生产高纯度H2S气体的方法，其特征在于:所述步骤(1)的 酸汽由下列体积百分数的组分组成:NH315?20%、H2S20?30%、C0215?25%、HCN1 %、 H2030 ?40 %，煤焦油彡 200mg/Nm3、萘彡 200mg/Nm3、BTX彡 2000mg/Nm3。3.根据权利要求1所述的酸汽生产高纯度H2S气体的方法，其特征在于:所述步骤(7)的 组合试剂是由下列质量份的组分组成:惰性氧化铝10?20份、活性氧化铝10?20份、焦炭1 ?5份、硅胶1?5份、活性炭70?80份。
【文档编号】C01B17/16GK105967149SQ201610531706
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】徐东升, 曹吉良
【申请人】云南煤业能源股份有限公司