专利名称：一种节能效果显著的液相催化氧化法气体脱硫再生工艺方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明是对含有硫化氢等硫化物的气体采用液相催化氧化法进行脱硫及母液再生的一种工艺方法和装置。该技术属于脱硫技术领域。
背景技术：
以对含有硫化氢的气体采用液相催化氧化法进行脱硫的典型工艺流程有两种。其原理相同，选用弱碱溶液(母液)为吸收剂。可以用碳酸钠为碱源，也可用氨水为碱源。碱性溶液中添加载氧体起催化作用，把溶液吸收的硫化氢转化成硫化钠(铵)或多硫化钠(铵)，继而用空气中氧气作为氧化剂进一步氧化成硫磺，从溶液中分离，使溶液(母液)得以再生。
典型工艺流程I如附图1所示含硫化氢等酸性物质的气体进入脱硫塔1的下部，在塔1内部和脱硫溶液逆相接触，气体中硫化氢等酸性气体被溶液(母液)吸收后从脱硫塔1顶部经捕集雾滴夹带后离开脱硫塔1。从脱硫塔1顶部喷淋下来的脱硫溶液在脱硫塔1内吸收硫化氢等酸性气体后从塔底流出经液封槽2流到反应槽3，脱硫母液用富液泵4加压，从反应槽3吸入并加压，经加热器5升温后送入再生塔6的下部。在再生塔内，脱硫富母液与同时由再生塔下部送入的压缩空气自下而上并流接触氧化再生。再生后的脱硫贫液由再生塔6上部流出，经液位调节器7返回脱硫塔1顶部循环使用。再生塔6内生成的硫磺泡沫悬浮于溶液上表层，溢流排出再生塔6，去硫磺成品制备系统。进入再生塔的压缩空气来自可升压大于0.7MPa的空气压缩机8。
典型工艺流程II如附图2所示气体脱硫工艺过程与典型工艺流程I相同。区别为富母液再生过程。富母液由富母液泵4从反应槽3吸入经加压至0.5MPa以上，经加热器5升温后送至自吸式喷射再生器9，产生高速液体射流。在喷嘴出口高速射流处产生负压吸入空气。液体射流与空气在喉管混合室混合，并通过下面排出管在再生槽10液面以下2.5至3.5米处排出。排出的空气仍以气泡形式从再生槽下部鼓出液面。空气从自吸式喷射再生器吸入混合到从再生槽液面排出，整个过程就是母液中硫离子氧化生成硫磺泡沫的过程。经再生后的贫液从再生槽10上部经液位调节器7流至贫母液槽11。再生槽10内硫磺成泡沫状悬浮于溶液上表层，溢流排出再生槽10去硫磺成品制备系统。贫母液从贫母液槽11吸入至贫母液泵12，经升压，送入脱硫塔1循环使用。
典型工艺流程I存在再生设备庞大，投资大，动力消耗高等问题。典型工艺流程II再生设备小型化，减少了投资。但液-气喷射器是效率很低的设备，其效率随容积引射系数的增加进一步降低。正常容积引射系数小于1，而此设备用于脱硫富母液再生，其容积引射系数高达3.5，因此能耗高。由于进气量不稳定，又造成工艺控制不稳定。
发明内容
本发明的目的是首先通过设计新型节能且操作稳定的脱硫母液再生设备——低压双射流再生器15，以此设备为基础，按不同的情况，设计不同的脱硫再生工艺流程。不同的具体条件，采用不同的工艺方法，都能达到节能、降低投资且操作稳定的目的。
1.新型脱硫母液再生设备——低压双射流再生器15其特征在于液-气两相均以射流形式进入再生器进行混合，与再生槽10相配合达到母液再生的目的。另一特征是低压，液体工作压差0.03～0.08MPa，气体工作压力0.01～0.03MPa。其内部是液体和气体的喷嘴，如图3所示A-A…1，液、气喷嘴交错排列；A-A…2，液、气喷嘴为多个同心圆配置；A-A…3，液、气喷嘴为同心圆环隙配置。
低压双射流再生器15不同于自吸式喷射再生器。一般液-气喷射器射流工作压力差大，大于0.2MPa。用于自吸式喷射再生器其工作压力差大于0.5MPa。空气的进入靠液体射流吸引，而非强制送风。低压双射流再生器15也不同于液气静态混合器，液气静态混合器内部有复杂的折流板结构，且液、气流体从静态混合器的下部进入，混合物从上部排出。低压双射流再生器15内部是密布的液、气喷嘴。低压双射流再生器15与再生槽10配合使用，如图3所示低压双射流再生器15置于再生槽10之上，双射流自上而下。根据液、气容积比和液、气工作压力数据决定混合物在再生槽液面下排出深度H1及其在液面上的高度H2。H1的数据为2.5～3米，H2的数据为3～5米。
2.本发明的基础是使用新型低压双射流再生器15。本发明的目的是提供一种新的脱硫再生工艺方法(图4新型脱硫再生工艺方法I)，达到节约能源，降低装置投资，稳定工艺控制的目的。
本发明的特征在于在使用新型低压双射流再生器15的基础上，将脱硫塔1置于反应槽3之上且成一体。将其它设备再生槽10，贫母液储槽11，贫母液泵12等采用梯形布置以保证有一定剩余位头作为低压双射流再生器15进液的动力来源。此措施省去液封槽和富母液加压泵，保证母液在反应槽3内停留时间相同，使其在反应槽3内反应工艺稳定。该发明的工艺流程和方法适合液相催化氧化法气体脱硫装置新建项目。
3.本发明的基础是使用新型低压双射流再生器15。本发明的目的是提供一种新的脱硫再生工艺方法(图5新型脱硫再生工艺方法II)，对现有的采用液相催化氧化法气体脱硫装置进行技术改造，以达到节约能源，降低资金投入，稳定工艺操作的目的。
本发明的特征在于低压双射流再生器15液相射流来自低压富液泵14，低压双射流再生器15强制送入的空气来自鼓风机13。另一特征如图5所示此工艺过程与现在生产企业使用的典型流程图1、图2差异小。特别是典型流程图2上，用低压双射流再生器15取代自吸式喷射再生器9，低压富液泵14取代能耗较高的富液泵4，增加一台小型鼓风机13即可。技术改造投入少，就可达到节约能耗，稳定工艺操作的目的。该发明的工艺流程和方法适合液相催化氧化法气体脱硫装置技术改造项目。
4.本发明的目的在于针对低压双射流再生器15，提供几种可供选择的供风方案，如图6所示a.空气由鼓风机13提供；b.空气由蒸汽喷射鼓风器16提供；c.空气由蒸汽喷射鼓风器16升压后经冷凝除去蒸汽后提供。用户可根据自身实际情况选择适合的供风方案，进一步强化节能效果。
图1典型工艺流程I图2典型工艺流程II
图3低压双射流再生器15示意图及喷嘴截面4新型脱硫再生工艺流程I图5新型脱硫再生工艺流程II图6供风方式具体实施例方式本发明的目的是通过下述工艺过程和方法来实现的1.新型脱硫再生工艺流程I(图4所示)工艺系统由脱硫塔1，反应槽3，低压双射流再生器15，再生槽10，液位调节器7，贫母液储槽11，贫母液泵12，母液加热器5，空气鼓风机13等设备组成。气体脱硫与典型流程相同。循环母液工艺流程如下母液从置于高位的脱硫塔1直接下流入反应槽3，经一定时间反应的富母液从反应槽上部靠剩余位头进入低压双射流再生器15，形成射流与强制送入的空气射流在低压双射流再生器15中混合而下至再生槽10液面下2.5～3米深处排出并转而向上。在此过程中，母液中硫离子被空气中的氧气氧化生成硫磺泡沫悬浮于溶液上层并溢流排出，去硫磺产品制备系统。富母液转化为贫母液自再生槽10上部经液位调节器7排至贫母液储槽11。贫母液用贫母液泵12由贫母液槽11吸入升压后，经加热器5升温后送入脱硫塔1。至此，母液完成一次闭路循环。低压双射流再生器15强制送入的空气来自于鼓风机13。
2.新型脱硫再生工艺流程II(图5所示)工艺系统由脱硫塔1，液封槽2，反应槽3，富液泵14，加热器5，低压双射流再生器15，再生槽10，液位调节器7，贫母液储槽11，贫母液泵12和空气鼓风机13等设备组成。气体脱硫与典型流程相同。循环母液工艺流程如下富母液由脱硫塔1下部流出经液封槽2至反应槽3。富母液用低压富液泵14从反应槽3吸入升压后经加热器5加热后至低压双射流再生器15，形成射流与强制送入的空气射流在低压双射流再生器15中混合而下至再生槽10液面下2.5～3米深处排出并转而向上。在此过程中，母液中硫离子被空气中的氧气氧化生成硫磺泡沫悬浮于溶液上层并溢流排出，去硫磺产品制备系统。富母液转化为贫母液自再生槽10上部经液位调节器7排至贫母液储槽11。贫母液用贫母液泵12由贫母液槽11吸入升压后送入脱硫塔1。至此，母液完成一次闭路循环。低压双射流再生器15强制送入的空气来自于鼓风机13。
3.与新型脱硫再生工艺流程I、II配套的供风方式如图6所示3-1.空气由鼓风机13提供(图6a方式)。这是适合各种条件的通用方式。
3-2.空气由蒸汽喷射鼓风器16提供(图6b方式)。压力蒸汽进入喷射器，通过拉代尔型喷嘴以千米以上速度喷入，在吸气室内形成负压吸入空气，在喉管混合段混合，在扩压管减速并升压、排出。对于以碳酸钠为碱源的液相催化氧化法脱硫工艺，为保持脱硫最适宜温度35℃～40℃，脱硫母液要加热调节温度，要消耗一定量蒸汽。另外，在脱硫过程、再生过程中，有部分母液水分蒸发，要不断排出部分母液以防止硫代硫酸根积累，会带走一定水量。母液要不断补水，最宜采用本方案。原用于加热器作为热源的蒸汽现作为蒸汽喷射鼓风器的动力。提压后的空气和蒸汽混合气一起送入低压双射流再生器15。空气提供氧气作为氧化剂，蒸汽成为直接加热母液的热源。蒸汽冷凝液进入母液作为补水。这样，在系统中就省去了加热器5，蒸汽得到综合利用。如在图4工艺流程中采用，整个再生系统不需在外加任何动力消耗即可完成，节能效果尤为突出。
3-3.空气由蒸汽喷射鼓风器16提供(图6c方式)。提压后的空气蒸汽混合气送至冷凝器17下部，被冷凝器17上部喷洒而下的工业水冷凝，除去混合气中的蒸汽，或除去部分蒸汽，再送入低压双射流再生器15。对于以碳酸钠为碱源的液相催化氧化法脱硫工艺，当系统补水量少于蒸汽喷射鼓风器动力蒸汽耗量时采用此方案。用冷凝器17除去部分蒸汽维持循环母液平衡。对于以氨水为碱源的脱硫工艺，为防止母液中游离氨蒸发，循环母液不加热，低压双射流再生器15的强制送风由鼓风机13提供为宜。也会有特殊情况如企业电力短缺、动力蒸汽有过剩时可采用蒸汽喷射鼓风器16供风。由冷凝器17将混合气中蒸汽全部冷凝，并将空气降温。虽节能效果差一些，仍可降低综合成本。
权利要求
1.对于含有硫化氢等杂质气体采用液相催化氧化法脱硫的再生工艺方法。1-1富母液去再生设备采用低压传送，其工作压差在0.03～0.08MPa之间，其工作压力可以用反应槽3剩余位头，也可以用低压富母液泵14提供。1-2再生器的供气方式采用强制低压供气。其工作压力在0.01～0.03MPa之间，可以用鼓风机13提供低压空气。可以用蒸汽喷射鼓风器16经过冷凝器17，除去蒸汽的低压空气。也可以用蒸汽喷射鼓风器16直接提供空气和蒸汽的混合气体，空气中的氧气作为氧化剂，蒸汽起到加热和补水作用。1-3用低压双射流再生器15与再生槽10联体组成母液再生设备，低压双射流再生器15喷嘴在再生槽10液面上H2为3～5米，低压双射流再生器15排出口在再生槽10液面下H1为2.5～3米。
2.对于含有硫化氢等杂质气体采用液相催化氧化法脱硫及再生系统设备设计和布局2-1脱硫塔1与反应槽3合为一体，脱硫塔1在上，反应槽3在下，其反应槽3富母液出口在反应槽3上面，既保证母液反应时间，又省去液封槽2。2-2反应槽3与其后的低压双射流再生器15，再生槽10，贫母液槽11等设备利用地形成阶梯排列，无地形条件的可布置于半地下或地下，以保证有剩余位头，为低压双射流再生器15液相射流提供工作压力。
3.新型设备低压双射流再生器153-1低压双射流再生器15其使用时的工艺特征在于需要混合的两相流体所提供的工作压力差均为低压。其液相液体工作压差0.03～0.08MPa，其气相流体工作压力0.01～0.03MPa。3-2低压双射流再生器15其内部结构特征在于无折流板结构，为多喷头，且喷嘴形状是圆形、环型。其喷嘴布置方式有三种①液、气喷嘴为交错布置；②液、气喷嘴为多个同心圆配置。③液、气喷嘴为同心圆环隙配置。喷嘴在同一断面上，也可以不在同一断面上。3-3低压双射流再生器15其用途特征在于可以用于液相催化氧化法脱硫系统再生器，可以用于需要混合的液、气两相流体的混合器，包括单纯两相均匀混合、两相混合传质、两相混合传热。
全文摘要
本发明涉及一种节能效果显著的液相催化氧化法气体脱硫再生工艺方法及设备，属脱硫技术领域。采用新型低压双射流再生器15。其工艺特征是富母液工作压差为低压(0.03～0.08MPa)，脱硫塔1与反应槽3合为一体且富母液排出口在反应槽3上部，与低压双射流再生器15、再生槽10成梯形布局，母液由反应槽3剩余位头提供工作压力。或由低压富液泵14提供动力。空气根据需要量强制送入且工作压力为低压(0.01～0.03MPa)，由鼓风机13提供，或由蒸汽喷射鼓风器16提供，也可由蒸汽喷射鼓风器16升压冷凝除蒸汽后提供。本发明使用新型低压双射流再生器15，采用梯形布局以利用剩余位头或由低压富液泵14提供动力，且强制通入空气，操作稳定，节能显著。
文档编号B01D53/52GK1935334SQ200610140780
公开日2007年3月28日 申请日期2006年10月10日 优先权日2006年10月10日
发明者杨以威, 杨立 申请人:杨立