废轮胎裂解气的沉降式薄膜硫化氢吸收塔的制作方法

本发明有关于一种流化氢吸收设备；更详而言之，涉及一种废轮胎裂解气的沉降式薄膜硫化氢吸收塔。

背景技术：

目前以废旧轮胎为主的废旧橡胶制品的骤然增加已给环境造成危害，废旧轮胎的回收处理和利用已到了不可忽视的地步。

工业的发展需要越来越多的燃料和化工产品，然而全球固定资源有限，所以提倡循环经济，实现废弃物资源化利用，废轮胎裂解产生油在解决这个问题方面十分有效。废轮胎裂解炼制出来的油品虽然可以直接使用，但由于其颜色过深并且散发臭味，会给使用者带来诸多不便。

目前，处理废轮胎裂解油的主要方法有加氢精制、酸碱精制和二次催化精制，其中这几种精制都会大约有10％的损耗，在二次催化裂解中硫醇还会使催化剂中毒，影响精制的效果。

因此，找到一种方式可去除硫化氢异味，提高油品外观、透明度、纯度，达到更高的使用标准已成为业界急需改良的问题，以提高废轮胎裂解油的经济价值。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有沉降式薄膜吸收装置的硫化氢吸收塔，利用吸收剂与硫化氢产生化学反应作用对废轮胎裂解油进行硫化氢的去除，以达成去除废轮胎裂解油中硫化氢的目的，并解决裂解油中硫含量过高问题，因为裂解油中的硫份大多以硫化氢的形式存在。

为了达到上述的目的，本发明提供了一种废轮胎裂解气的沉降式薄膜硫化氢吸收塔，其包含：

一塔体，其包含有一塔身及该塔身包覆的容置空间，以及连通该容置空间与外界的一裂解气输入口、一瓦斯气输出口、一液体输出口，该瓦斯气输出口设置于该塔身的顶部，该液体输出口设置于该塔身的底部，该裂解气输入口设置于该塔身接近底部的位置；

一喷洒装置，设置于该容置空间接近该塔身的顶部的位置，其包含有一吸收剂流通管路以及多个吸收剂喷头，该些吸收剂喷头连接于该吸收剂流通管路的底部，并均匀分布于该容置空间，用以喷洒一硫化氢吸收剂；

一沉降式薄膜装置，设置于该容置空间接近塔身中段的位置，并将该容置空间区隔出一封闭的反应作用区，其包含有一上定位孔板、一下定位孔板，以及多个反应作用管，该上定位孔板及该下定位孔板设置有多个位置相对应的反应作用管孔，各该反应作用管分别垂直穿设于该上定位孔板与该下定位孔板上位置相对应的反应作用管孔；以及一冷凝装置，设置于该塔身位于反应作用区范围的位置，包含有一冷却进水口及冷却出水口，用以流通一冷凝水，本装置在作用时，该冷凝装置中的冷凝水流通于该些反应作用管外壁，用以冷凝该些反应作用管中的裂解气，进而将冷凝后的液体及无法冷凝的瓦斯气分别排出于上方的瓦斯气输出口以及下方的液体输出口；其中，该些反应作用管的顶部为锯齿状型态。一塔体，其包含有一塔身及该塔身包覆的容置空间，以及连通该容置空间与外界的一裂解气输入口、一瓦斯气输出口、一液体输出口，该瓦斯气输出口设置于该塔身的顶部，该液体输出口设置于该塔身的底部，该裂解气输入口设置于该塔身接近底部的位置；

一喷洒装置，其设置于该容置空间接近该塔身的顶部的位置，其包含有一吸收剂流通管路以及多个吸收剂喷头，该些吸收剂喷头连接于该吸收剂流通管路的底部，并均匀分布于该容置空间，用以喷洒一硫化氢吸收剂；

一沉降式薄膜装置，其设置于该容置空间接近塔身中段的位置，并将该容置空间区隔出一封闭的反应作用区，其包含有一上定位孔板、一下定位孔板，以及多个反应作用管，该上定位孔板及该下定位孔板设置有多个位置相对应的反应作用管孔，各该反应作用管分别垂直穿设于该上定位孔板与该下定位孔板上位置相对应的反应作用管孔；以及

一冷凝装置，其设置于该塔身位于反应作用区范围的位置，包含有一冷却进水口及冷却出水口，用以流通一冷凝水；

其中，该些反应作用管的顶部为锯齿状型。

在一实施例中，更包括一废轮胎裂解炉，该废轮胎裂解炉连接该塔体的该裂解气输入口，用以输入热裂解废轮胎产生的裂解气。

在一实施例中，更包括一液体回收利用装置，该液体回收利用装置连接该塔体底部的该液体输出口，用以对输出的液体进行分类回收。

在一实施例中，该塔身为圆柱型的中空容器。

在一实施例中，该塔身底部为一内缩的椎状型。

在一实施例中，该硫化氢吸收剂是化学式为naoh的苛性碱。

在一实施例中，该硫化氢吸收剂是化学式为cao的石灰水。

在一实施例中，该硫化氢吸收剂是化学式为ca(oh)2的石灰浆。

在一实施例中，该硫化氢吸收剂是化学式为nh4oh的氨水。

在一实施例中，该硫化氢吸收剂为对硫酸钙脱去二氧化碳后的硫化钙进行水解产生的化学式为ca(oh)2的氢氧化钙。

本发明的主要特点在于：1.本发明所述的沉降式薄膜硫化氢吸收塔连通自废轮胎裂解炉，直接对废轮胎裂解后产生的裂解气进行硫化氢的吸收，并可通过该沉降式薄膜装置以及冷凝装置的反应与冷却作用，对裂解气进行液气分离及硫化氢的质传、吸收、反应等作用，使硫化氢分离去除，以后再进一步对分离的液体和瓦斯气进行分类回收作用；2.经过本发明去除硫化氢的废轮胎裂解油及裂解气已大部分去除硫化氢成分，因此裂解油不具有毒性与臭味，在回收利用上更安全，也能提高废轮胎裂解油的经济价值；瓦斯气去除硫化氢后瓦斯更加纯净，燃烧后的尾气硫氧化物含量极低，不需要再使用脱硫系统于尾气处理即可排出于大气，大幅度降低操作成本及废水处理成本；3.本发明所述的沉降式薄膜装置，通过硫化氢吸收剂由塔体上方装置的吸收剂喷头喷洒进入塔身上层的容置空间，喷洒硫化氢吸收剂的颗粒往径向附于反应作用管的内壁，另再利用顶端设计为锯齿状型的限流堰(三角堰)，使硫化氢吸收剂流体流入反应作用管后沿着管壁流下形成均匀的吸收剂薄膜，此时流体为硫化氢吸收剂，薄膜型则增加了化学反应的接触面积，反应作用管承接硫化氢吸收剂以形成均匀的薄膜，因此可大幅提高硫化氢吸收剂与废轮胎裂解裂解气的反应作用面积，反应作用管外部的冷凝水降低了硫化氢吸收剂及硫化氢的温度，也增加了硫化氢的溶解率进而大幅提高硫化氢的去除效率，两者相辅相成达到更佳的硫化氢去除效果；4.废轮胎裂解制程中产出的裂解油气需要冷凝，本发明结合此两制程又使用沉降式薄膜装置来吸收硫化氢亦是一大创举；5.本发明采用硷来回收硫化氢在废轮胎制程领域中为独创的技术，其贡献也将会是巨大的，因为没有人采用此方法，而且裂解气中含大量硫化氢亦事实存在，这既影响制程安全也影响产品价值。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图；

图2a为本发明所述沉降式薄膜装置的结构示意图；

图2b为本发明所述反应作用管的锯齿状形态示意图；

图2c为本发明所述锯齿状形态形成吸收剂薄膜示意图；

图2d为本发明所述沉降式薄膜装置的反应作用示意图；

图3为本发明所述冷凝装置的作用示意图；

图4为本发明应用于废轮胎裂解制程的系统示意图。

其中，

1-沉降式薄膜硫化氢吸收塔；11-塔体；111-塔身；112-容置空间；113-裂解气输入口；114-瓦斯气输出口；115-液体输出口；12-喷洒装置；120-硫化氢吸收剂；120’-吸收剂薄膜；121-吸收剂流通管路；122-吸收剂喷头；13-沉降式薄膜装置；130-反应作用区；131-上定位孔板；132-下定位孔板；133-反应作用管；133a-锯齿状型态；14-冷凝装置；141-冷却进水口；142-冷却出水口；

2-废轮胎裂解炉；

3-液体回收利用装置；

g-裂解气；g’-瓦斯气；

h-反应作用管孔；

l-液体。

具体实施方式

下列实施例将进一步说明本发明的其它特征和优点，但该等实施例仅为示例而用，并非对本发明的限制。

本发明所述沉降式薄膜硫化氢吸收塔的结构烦请参阅图1至图2b，图1为本发明一实施例的结构示意图，图2a及图2b则为本发明所述沉降式薄膜装置及反应作用管的特征示意图。本发明揭示了一种沉降式薄膜硫化氢吸收塔1，适用于废轮胎裂解制程中的硫化氢处理，其结构包含：一塔体11，其包含有一塔身111及该塔身111包覆的容置空间112，以及连通该容置空间112与外界的一裂解气输入口113、一瓦斯气输出口114、一液体输出口115，该瓦斯气输出口114设置于该塔身111的顶部，该液体输出口115设置于该塔身111的底部，该裂解气输入口113设置于该塔身111接近底部的位置；一喷洒装置12，设置于该容置空间112接近该塔身111的顶部的位置，其包含有一吸收剂流通管路121以及多个吸收剂喷头122，该些吸收剂喷头122连接于该吸收剂流通管路121的底部，并均匀分布于该容置空间112，用以喷洒一硫化氢吸收剂120；一沉降式薄膜装置13，设置于该容置空间112接近塔身111中段的位置，并将该容置空间112区隔出一封闭的反应作用区130，其包含有一上定位孔板131、一下定位孔板132，以及多个反应作用管133，该上定位孔板131及该下定位孔板132设置有多个位置相对应的反应作用管孔h(如图2a所示)，各该反应作用管133分别垂直穿设于该上定位孔板131与该下定位孔板132上位置相对应的反应作用管孔h；以及一冷凝装置14，设置于该塔身111位于反应作用区130范围的位置，包含有一冷却进水口141及冷却出水口142，用以流通一冷凝水140；其中，该些反应作用管133的顶部为锯齿状型态133a(如图2b所示)。

在本发明此一实施例的应用上，更包括一废轮胎裂解炉2，该废轮胎裂解炉2连接该塔体11的该裂解气输入口113，用以输入热裂解废轮胎产生的裂解气，如图4所示。

在上述的实施例中，该塔身111为圆柱型的中空容器。

在上述的实施例中，该塔身111底部为一内缩的椎状型，并以其底部连接一液体输出管115，以及椎状的漏斗型态承接经反应作用去除硫化氢的液态裂解油成分，并进一步对该些液体进行分类回收使用；在一实施例中，该液体可循环回流至吸收塔顶部重复与裂解气中的硫化氢反应吸收硫化氢。

因此，在一实施例中，本发明更包括一液体回收利用装置3，该液体回收利用装置3连接该塔体111底部的该液体输出口115，用以对输出的液体进行分类回收，如图4所示。

而关于本发明沉降式薄膜装置的反应作用敬请参阅图2a至图2d及图3，如图2a至图2c所示，本发明所述的沉降式薄膜装置13，利用顶端设计为锯齿状型态133a的反应作用管133承接硫化氢吸收剂120，通过分布均匀的锯齿状形成分布均匀的缺口及顶部的吸收剂喷头122(如图1所示)分散液体状的硫化氢吸收剂120，使流入反应作用管133内壁形成均匀的吸收剂薄膜120’，因此，通过此一均匀分布于反应作用管133内壁的吸收剂薄膜120’与裂解气g的化学反应，再结合如图3所示的冷凝装置14，通过以冷却进水口141与冷却出水口140流动于反应作用管130外壁的冷凝水140，使反应作用管133内部的化学作用产生冷凝效果，将可液化的化学成分凝结成液体l沿着反应作用管133的内壁流入塔身111底部的液体输出管115(如图1所示)，并将无法冷凝的化学成分以瓦斯气g’或其他气体的形态由塔身111顶部的瓦斯气输出口114排出硫化氢吸收塔1，并通过均匀分布形成的吸收剂薄膜120’大幅提高硫化氢吸收剂120与废轮胎裂解的裂解气g的反应作用面积与效率，达到更加的硫化氢去除效果。

在一实施例中，所述硫化氢吸收剂120为化学式为naoh的苛性碱溶液。

此时的反应式如下：

h2s+h2o→hs^-+h⁺

2na⁺oh^-+hs^-+h⁺→na2s+2h2o

na2s+h2o→nahs+naoh

综合反应式：h2s+na2s→2nahs

在此一实施例中，硫化氢吸收剂120与酸性气中的酸性气体硫化氢水解后的硫氢酸进行酸硷中和，生成强碱弱酸盐。中和过程首先是硫化氢水解生成硫氢酸溶液与苛性碱溶液形成硫化钠，硫化钠随即水解产生硫氢化钠及氢氧化钠，随着吸收硫化氢的不断增加，逐渐生成硫氢化钠，反应过程中间会有明显的放热及颜色变化。

在一实施例中，所述硫化氢吸收剂120为化学式为cao的石灰水或化学式为ca(oh)2的石灰浆。

此时的反应式如下：

cao+h2o→ca(oh)2

ca(oh)2+h2s→cas+2h2o

2cas+2h2o→ca(hs)2+ca(oh)2

反应式可简化成：ca(oh)2+2h2s→ca(hs)2+2h2o

在此一实施例中，是以硷溶液为硫化氢吸收剂120产出硫氢化钙，吸收剂与酸性气中的酸性气体硫化氢水解后的硫氢酸进行酸硷中和，生成强碱弱酸盐。此一实施例利用石灰水调剂溶液的酸硷值，用碱性水来吸收硫化氢，一般来说酸碱度值应控制在7～11间，最好是控制在8～9之间，因为石灰的溶解度不高，加入过量的石灰其溶液内会有未溶解的石灰颗粒，将导致形成硫氢化钙包覆石灰颗粒现象不利于后续的产品处理。

在一实施例中，所述硫化氢吸收剂120为化学式为nh4oh的氨水。

此时的反应式如下：

h2s少量时：h2s+2nh3·h2o→(nh4)2s+2h2o

h2s过量时：h2s+nh3·h2o→(nh4)hs+2h2o

在此一实施例中，使用氨水做为硫化氢吸收剂120吸收氢硫酸以产出硫化铵或是硫化氢铵；硫化铵，化学式为(nh4)2s。因其固态不稳定，因此通常使用的是它的水溶液，以免曝露在空气中会形成多硫化物和硫代硫酸盐。氢硫化铵，又名硫化氢铵或硫氢化铵，是一种无机化合物，化学式为nh4hs。亦即，此一实施例用此溶液来吸收气相中的硫化氢分子，同时，在此一实施例的反应过程中，炭黑可能含有少量生石灰cao，其来自于因有些橡胶产品会加碳酸钙caco3(俗称重钙)主要目的是增加其重量，其经高温裂解制程可能部分会变成生石灰cao(因为制程缺氧)，导致氨水加入氧化钙会生成微量氨气。因此，在使用氨水当硫化氢吸收剂120的实施例中，会还原少量的氨气，氨气若存于不可冷凝的瓦斯中则送至燃烧炉燃烧会抑制氮氧化物的形成，大部分则融入水中再形成氨水重复使用。

此时的反应式如下：

2no2+4nh3+o2→3n2+6h2o(燃烧炉中富氧)

在一实施例中，该硫化氢吸收剂120为对硫酸钙脱去二氧化碳后的硫化钙进行水解产生的化学式为ca(oh)2的氢氧化钙。

此时的反应式如下：

(1)焙烧：caso4+2c＝cas+2co2

2caso3+3c＝cas+3co2

(2)浸取：2cas+2h2o＝ca(hs)2+ca(oh)2

(3)吸收：ca(oh)2+2h2s＝ca(hs)2+2h2o

在此一实施例中，石膏使用来作为硫化氢吸收剂120须先进行前置处理。处理方法是将硫酸钙caso4脱去二氧化碳co2变成硫化钙cas，硫酸钙水解产生硫氢化钙ca(hs)2及氢氧化钙ca(oh)2，最后使用氢氧化钙来吸收硫化氢；本方案中的石膏可取自废轮胎处理的洗涤塔产出的废石膏，可以消化部分废石膏，但石膏需经焙烧。石膏取自废石膏，其主要成分大约为(须视实际钙转化率而定):质量分率(caso4)＝80％，(caso3)＝3％，(结晶水)＝8％，(水分)＝9％。其实石膏法与石灰水法是相同的，只是石膏须加经一番焙烧程序成为硫化钙，惟，硫化钙非常不稳定，因此经水解形成硫氢化钙及氢氧化钙后方可使用。

据此可知，本发明的主要特点在于：1.本发明所述沉降式薄膜的硫化氢吸收塔1连通自废轮胎裂解炉2，直接对废轮胎裂解后产生的裂解气g进行硫化氢的吸收，并可通过本发明所述沉降式薄膜装置13以及冷凝装置14的反应作用，对裂解气g进行液气分离作用，再进一步对分离的液体l和瓦斯气g’进行分类回收作用；2.经过本发明去除硫化氢的废轮胎裂解油已大部分去除硫化氢成分，因此裂解油不具有毒性与臭味，在回收利用上更安全，也能提高废轮胎裂解油的经济价值；3.本发明所述的沉降式薄膜装置13，利用顶部的喷洒装置及顶端为锯齿状型态133a的反应作用管133设计，承接硫化氢吸收剂120以形成均匀的吸收剂薄膜120’，因此可大幅提高硫化氢吸收剂120与废轮胎裂解裂解气g的反应作用面积与效率，达到更加的硫化氢去除效果；4.废轮胎裂解制程中产出的裂解油气需要冷凝，本发明结合此两制程又使用沉降式薄膜装置13来吸收裂解气g中的硫化氢亦是一大创举；5.本发明采用硷来回收硫化氢在废轮胎制程领域中为独创的技术，其贡献也将会是巨大的，因为没有人采用此方法而使裂解气g中含大量硫化氢亦事实存在，这既影响制程安全也影响产品价值。

综上所述，乃仅记载本发明为呈现解决问题所采用的技术手段的实施方式或实施例而已，并非用来限定本发明专利实施的范围。即凡与本发明专利申请范围文义相符，或依本发明专利申请范围所做的均等变化与修饰，皆为本发明的专利范围所涵盖。