间歇性脱除废气中硫化氢及硫醇的装置及气体处理装置的制作方法

本实用新型涉及化工技术领域，具体涉及一种间歇性脱除废气中硫化氢及硫醇的装置。

背景技术：

磺化酞菁钴类的催化剂被广泛用于硫醇的催化脱除等方面，并通过分子筛、活性炭等不同的载体被用于少量硫醇及硫化氢的脱除工艺当中。磺化酞菁钴能够催化硫醇生成二硫醚，从而达到除臭的目的。在这种工艺中，需要使用溶解有磺化酞菁钴的循环碱液来不断浸泡分子筛或活性炭，以形成分子筛或活性炭吸附剂。然而，对于如罐顶气等平均流量小、运行时流量大、间歇周期长的含硫气体脱硫，这类工艺的维护和使用成本较高，且该类载体也具有显著的成本和寿命限制。

可见，本领域中需要改进的更适合于间歇性脱除废气中硫化氢及硫醇的解决方案。

技术实现要素：

在本实用新型的一个方面，提供了一种间歇性脱除废气中硫化氢及硫醇的装置(10)，包括：

反应罐a(100)，其填充有包含硅酸盐、氢氧化钠和氧化镁的碱性多孔硅酸盐a；

反应罐b(200)，其填充有包含硅酸盐、氢氧化纳、氧化镁和磺化酞菁钴的碱性多孔硅酸盐b；以及

废气管路(300)，其一端与废气源连通，另一端依次通过所述反应罐a(100)、所述反应罐b(200)，或者依次通过所述反应罐b(200)、所述反应罐a(100)。

在本实用新型的又一个方面，提供了一种气体处理装置，包括：

反应罐a(100)；

反应罐b(200)；以及

废气管路(300)，所述废气管路(300)包括：

两端分别连通所述反应罐a(100)和反应罐b(200)的上部的第一管段(310)；

连通在所述第一管段(310)中部c点的进气管段(350)；

两端分别连通所述反应罐a(100)和反应罐b(200)的下部的第二管段(320)；

连通在所述第二管段(320)中部d点的排气管段(360)；

交叉连通在所述第一管段(310)的e点和第二管段(320)的h点之间的第三管段(330)以及所述第一管段(310)的f点和第二管段(320)的g点之间的第四管段(340)，其中e点和f点位于c点左右两侧，g点和h点位于d点左右两侧；

位于所述第一管段(310)上，所述e点和c点之间的第一阀门(311)，所述c点和f点之间的第二阀门(312)，所述e点和所述反应罐a(100)的上部之间的第三阀门(313)，所述f点和所述反应罐b(200)的上部之间的第四阀门(314)；

位于所述第二管段(320)上，所述g点和d点之间的第五阀门(321)，所述d点和h点之间的第六阀门(322)，所述g点和所述反应罐a(100)的下部之间的第七阀门(323)，所述h点和所述反应罐b(200)的下部之间的第八阀门(324)；

位于所述第三管段(330)上的第九阀门(331)；以及

位于所述第四管段(340)上的第十阀门(341)。

根据本实用新型的实施例，通过使用包含硅酸盐、氢氧化钠和氧化镁的碱性多孔硅酸盐a来脱除废气中的硫化氢，并使用包含硅酸盐、氢氧化纳、氧化镁和磺化酞菁钴的碱性多孔硅酸盐b来脱除废气中的硫醇并吸附所产生的二硫醚和硫化氢，可以提高脱除效果，综合减少催化剂成本，并减少使用和维护成本，特别适合于间歇性、运行时高通量、平均低总量的废气的硫化氢和硫醇脱除。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的实施例的间歇性脱除废气中硫化氢及硫醇的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本实用新型的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本实用新型。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本实用新型的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本实用新型并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本实用新型，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。本说明书中涉及的各术语的含义一般为本领域中的通常含义，或者为本领域技术人员在阅读本说明书之后所正常理解的含义。本说明书中的用语“包括”、“包含”是开放式的，即除了所提及的各要素外，还可能包括其他未提及的要素。本说明书中的“上”、“下”、“左”、“右”等表示方位的用语是针对附图而言的。

本实用新型提供了一种间歇性脱除废气中硫化氢及硫醇的技术方案，在该技术方案中，提供两种碱性多孔硅酸盐催化剂：碱性多孔硅酸盐a和碱性多孔硅酸盐b，其中，碱性多孔硅酸盐a包含硅酸盐、氢氧化钠和氧化镁，碱性多孔硅酸盐b包含硅酸盐、氢氧化纳、氧化镁和磺化酞菁钴；使用碱性多孔硅酸盐a处理包含硫化氢和硫醇的废气，以吸附废气中的硫化氢；以及，使用碱性多孔硅酸盐b处理包含硫化氢和硫醇的废气，其中的磺化酞菁钴催化废气中的硫醇以生成二硫醚，并且所述碱性多孔硅酸盐b吸附所生成的二硫醚及废气中的硫化氢。

所述碱性多孔硅酸盐a和碱性多孔硅酸盐b可以为通过在硅酸盐中加入氧化镁、氢氧化钠等碱形成的硅酸盐-固体碱催化剂，其对硫化氢的吸附能力较分子筛吸附剂或在碱溶液中浸泡吸附碱的分子筛吸附剂更强。所述碱性多孔硅酸盐b中的磺化酞菁钴能够催化硫醇生成二硫醚，从而达到除臭的目的。二硫醚和硫化氢均能够被碱性多孔硅酸盐催化剂(所述碱性多孔硅酸盐b和/或所述碱性多孔硅酸盐b)吸附。碱性多孔硅酸盐催化剂中的氢氧化钠及氧化镁能够提升其对此类物质的吸附量。所述碱性多孔硅酸盐a可以直接使用硅酸盐原料与碱制备，所述b催化剂可以使用磺化酞菁钴溶液对a催化剂进行处理制备。

所述碱性多孔硅酸盐a和碱性多孔硅酸盐b可以分别设置在两个反应罐中，或者在同一个反应罐中分层排布。与两个反应罐的方案相比，同一个反应罐的方案可以节约设备费用，但操作成本较高。

可选地，提供两个反应罐：反应罐a和反应罐b，其中，反应罐a中包含所述碱性多孔硅酸盐a，反应罐b中包含所述碱性多孔硅酸盐b。

这样，可以方便地分别更新反应罐a和反应罐b中的催化剂，从而降低操作成本。

在一些实施例中，所述废气依次通过所述反应罐a和反应罐b。这样，通过在反应罐a中首先对废气中的硫化氢进行处理，可以减少废气在反应罐b中的硫化氢的通量，从而提升成本更高的碱性多孔硅酸盐b的使用寿命。

在另一些实施例中，所述废气依次通过所述反应罐b和反应罐a。这样，可以优先将废气中的硫醇催化为二硫醚，减少废气中硫醇和二硫醚的含量，吸附得更干净。

在一些实施例中，所述碱性多孔硅酸盐a的质量大于所述碱性多孔硅酸盐b的质量，和/或所述碱性多孔硅酸盐a的替换频率大于所述碱性多孔硅酸盐b的替换频率。这样，通过使用更大质量的所述碱性多孔硅酸盐a，以及/或者更频繁地更新碱性多孔硅酸盐a，可以节省成本更高的碱性多孔硅酸盐b，并且可以达到较好的脱硫效果。

在一些实施例中，所述碱性多孔硅酸盐a可以使用硅酸盐原料、硅酸盐原料质量5％左右(例如，0％-30％)的氢氧化钠以及硅酸盐原料质量5％左右(例如，0％-30％)的氧化镁，以烧灼法或浸取法制备(例如，常温常压，无水条件)。

在一些实施例中，所述碱性多孔硅酸盐b可以使用所述碱性多孔硅酸盐a,均匀混合加入1/10左右(例如，5％-20％)体积量的质量浓度为10％左右(例如，0.1％-25％)的磺化钛氰钴溶液并混匀、晾干制备。

在一些实施例中，所述反应罐a和反应罐b的设计空时为约300h^-1,且所述废气中含有体积分数5％以内(例如，2％左右)的硫化氢、1％以内(例如，0.5％左右)的甲硫醇和0.1％以内(例如，0.05％左右)的乙硫醇。当然，以上所述设计空时以及废气中硫化氢、甲硫醇和乙硫醇的含量的具体数值仅为示例，而不是对本实用新型的限制。

在一些实施例中，所述反应罐a和反应罐b分别填充有约1m³催化剂a和催化剂b，所述废气通量为200m³/h，通气时间为10h。在一示例中，针对含有体积分数2％左右的硫化氢、0.5％左右的甲硫醇和0.05％左右的乙硫醇的废气，以反应罐a->反应罐b的顺序进行处理后，对废气成分进行检测，结果为：对硫化氢的去除率在98％以上，对甲硫醇和乙硫醇的去除率在99.5％以上。当然，以上所述催化剂体积、废气通量、通气时间以及硫化氢、甲硫醇和乙硫醇的含量的具体数值仅为示例，而不是对本实用新型的限制。

应指出的是，以上描述仅为示例，而不是对本实用新型的限制。例如，以上描述中的含量、成分、时间等具体数据仅为对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不是其限制。

在本实用新型的一个方面，提供了一种间歇性脱除废气中硫化氢及硫醇的装置。

图1示出了根据本实用新型的实施例的间歇性脱除废气中硫化氢及硫醇的装置10。如图1中所示，该间歇性脱除废气中硫化氢及硫醇的装置10包括以下部件：

反应罐a100，其填充有包含硅酸盐、氢氧化钠和氧化镁的碱性多孔硅酸盐a；

反应罐b200，其填充有包含硅酸盐、氢氧化纳、氧化镁和磺化酞菁钴的碱性多孔硅酸盐b；以及

废气管路300，其一端与废气源连通，另一端依次通过所述反应罐a100、所述反应罐b200，或者依次通过所述反应罐b200、所述反应罐a100。

在一些实施例中，所述废气管路300包括：

两端分别连通所述反应罐a100和反应罐b200的上部的第一管段310；

连通在所述第一管段310中部c点的进气管段350；

两端分别连通所述反应罐a100和反应罐b200的下部的第二管段320；

连通在所述第二管段320中部d点的排气管段360；

交叉连通在所述第一管段310的e点和第二管段320的h点之间的第三管段330以及所述第一管段310的f点和第二管段320的g点之间的第四管段340，其中e点和f点位于c点左右两侧，g点和h点位于d点左右两侧；

位于所述第一管段310上，所述e点和c点之间的第一阀门311，所述c点和f点之间的第二阀门312，所述e点和所述反应罐a100的上部之间的第三阀门313，所述f点和所述反应罐b200的上部之间的第四阀门314；

位于所述第二管段320上，所述g点和d点之间的第五阀门321，所述d点和h点之间的第六阀门322，所述g点和所述反应罐a100的下部之间的第七阀门323，所述h点和所述反应罐b200的下部之间的第八阀门324；

位于所述第三管段330上的第九阀门331；以及

位于所述第四管段340上的第十阀门341。

这样，通过开闭不同的阀门，可以使废气以不同路径经过所述反应罐a和反应罐b。进一步地，还可以通过调节阀门(例如，所述第一阀门311、第二阀门312、第三阀门313、第四阀门314)，来控制进入所述反应罐a或反应罐b中的废气的通量。

在一些实施例中，所述第一阀门311、第三阀门313、第七阀门323、第十阀门341、第四阀门314、第八阀门324、第六阀门322打开，所述第二阀门312、第九阀门331、第五阀门321关闭，从而使废气依次经过所述进气管段350、第一管段310的c点左侧、反应罐a100上部、反应罐a100下部、第二管段320的g点左侧、第四管段340、第一管段310的f点右侧、反应罐b200上部、反应罐b200下部、第二管段320的d点右侧、排气管段360；或者

所述第二阀门312、第四阀门314、第八阀门324、第九阀门331、第三阀门313、第七阀门323、第五阀门321打开，所述第一阀门311、第十阀门341、第六阀门322关闭，从而使废气依次经过所述进气管段350、第一管段310的c点右侧、反应罐b200上部、反应罐b200下部、第二管段320的h点右侧、第三管段330、第一管段310的e点左侧、反应罐a100上部、反应罐a100下部、第二管段320的d点左侧、排气管段360。

这样，通过开闭不同的阀门组合，可以实现使得废气依次由反应罐a100和反应罐b200串联处理，或者依次由反应罐b200和反应罐a100串联处理，且可进一步实现废气同时由反应罐a100和反应罐b200并联处理。经反应罐a100和反应罐b200处理后的已脱除废气可由所述排气管段360排出。

在一些实施例中，所述间歇性脱除废气中硫化氢及硫醇的装置10还包括以下部件：

再生蒸汽/氮气进气管段370，其分别连通在所述第一管段310上所述第三阀门313与所述反应罐a100上部之间，以及所述第四阀门314与所述反应罐b200上部之间；

再生蒸汽/氮气排气管段380，其分别连通在所述第二管段320上所述第七阀门323与所述反应罐a100下部之间，以及所述第八阀门324与所述反应罐b200下部之间。

所述再生蒸汽/氮气进气管段370可以如图所示包含再生用蒸汽和再生用氮气两条进气支路，且每条进气支路上可设置有阀门以分别控制蒸汽和氮气的通断，并可进一步控制其流量。如图中所示，所述每条进气支路在汇合后可进一步分支为两条连通支路，这两条连通支路分别连通到所述第一管段310中所述第三阀门313与所述反应罐a100上部之间，以及所述第四阀门314与所述反应罐b200上部之间，且每条连通支路上可设置有控制阀门，这样，通过开闭每条连通支路上的控制阀门，可以实现再生用蒸汽或氮气仅进入反应罐a，仅进入反应罐b，或进入反应罐a和反应罐b两者。当再生用蒸汽或氮气进入所述反应罐a和/或反应罐b之后，可以对其中已吸附饱和或接近饱和的碱性多孔硅酸盐a和/或碱性多孔硅酸盐b进行再生处理，脱除其所吸附的硫化氢、硫醇等，从而使所述碱性多孔硅酸盐a和/或碱性多孔硅酸盐b得到再生，能够继续用于脱除废气中的硫化氢和硫醇。当再生用蒸汽或氮气对所述反应罐a和/或反应罐b中的碱性多孔硅酸盐a和/或碱性多孔硅酸盐b进行再生处理后，所形成的再生蒸汽及凝液可以由所述反应罐a和/或反应罐b的底部汇聚到所述再生蒸汽/氮气排气管段380，然后排出。

当然，在另一些实施例中，所述间歇性脱除废气中硫化氢及硫醇的装置10也可以不包括所述再生蒸汽/氮气进气管段370和再生蒸汽/氮气排气管段380，这样，当反应罐a和/或反应罐b中的催化剂饱和后，需要及时更换新的催化剂。

在一些实施例中，所述间歇性脱除废气中硫化氢及硫醇的装置10还包括以下各项中的任何一个或多个：

与所述反应罐a100上部连通的第一尾气放空管路110；

与所述反应罐b100上部连通的第二尾气放空管路210；

位于所述第一管段310上所述第三阀门313与所述反应罐a100上部之间的压力计pi001；

位于所述第二管段320上所述第七阀门323与所述反应罐a100下部之间的压力计pi002；

位于所述第一管段310上所述第四阀门314与所述反应罐b200上部之间的压力计pi003；

位于所述第二管段320上所述第八阀门324与所述反应罐b200下部之间的压力计pi004；

位于所述第一管段310上所述第三阀门313与所述反应罐a100上部之间的采样器sc001；

位于所述第二管段320上所述第七阀门323与所述反应罐a100下部之间的采样器sc002；

位于所述第一管段310上所述第四阀门314与所述反应罐b200上部之间的采样器sc003；

位于所述第二管段320上所述第八阀门324与所述反应罐b200下部之间的采样器sc004；

分别位于所述反应罐a100上部、中部和下部的温度计t001a、t002a和t003a；以及

分别位于所述反应罐b200上部、中部和下部的温度计t001b、t002b和t003b。

通过在每个反应罐上方设置尾气放空管路，可以及时排放反应罐中的尾气，从而提高脱除效果，并提高操作的安全性。通过在每个反应罐的进出口设置压力计，可以测量每个反应罐进出口的压力，测定压降，从而及时了解反应罐的工作状况。通过在每个反应器的上、中、下部均设置温度计，可以检测气体流经催化剂层时发生的温度变化，从而可以通过相应调节温度来提高催化剂对含硫气体的吸附率。通过在每个反应器的进出口均设置采样器，可以对每一管段处的气体进行采样，并测试其成分(如含硫量，含硫醇量等)，从而了解脱离效果。

以上参照附图描述了根据本实用新型的实施例的间歇性脱除废气中硫化氢及硫醇的装置10，应指出的是，以上描述仅为示例，而不是对本实用新型的限制。在本实用新型的其他实施例中，所述装置可包括更多、更少或不同的部件，且各部件之间的连接、包含、功能等关系可以与所图示和描述的不同。例如，在以上描述和图示中省略了前风机、后排气等常规附属设施，以及各管段上的泄压阀等常规部件。

事实上，具有如图1中所示结构的装置不仅可用于脱除废气中硫化氢及硫醇，还可以用于其他类型的废气或气体处理。因此，在本实用新型的又一个方面，还提供了一种气体处理装置。

根据本实用新型的实施例，该气体处理装置包括：

反应罐a100；

反应罐b200；以及

废气管路300，所述废气管路300包括：

两端分别连通所述反应罐a100和反应罐b200的上部的第一管段310；

连通在所述第一管段310中部c点的进气管段350；

两端分别连通所述反应罐a100和反应罐b200的下部的第二管段320；

连通在所述第二管段320中部d点的排气管段360；

连通在所述第一管段310的e点和第二管段320的h点之间的第三管段330以及所述第一管段310的f点和第二管段320的g点之间的第四管段340，其中e点和f点位于c点左右两侧，g点和h点位于d点左右两侧；

位于所述第一管段310上，所述e点和c点之间的第一阀门311，所述c点和f点之间的第二阀门312，所述e点和所述反应罐a100的上部之间的第三阀门313，所述f点和所述反应罐b200的上部之间的第四阀门314；

位于所述第二管段320上，所述g点和d点之间的第五阀门321，所述d点和h点之间的第六阀门322，所述g点和所述反应罐a100的下部之间的第七阀门323，所述h点和所述反应罐b200的下部之间的第八阀门324；

位于所述第三管段330上的第九阀门331；以及

位于所述第四管段340上的第十阀门341。

在一些实施例中，所述第一阀门311、第三阀门313、第七阀门323、第十阀门341、第四阀门314、第八阀门324、第六阀门322打开，所述第二阀门312、第九阀门331、第五阀门321关闭，从而使废气依次经过所述进气管段350、第一管段310的c点左侧、反应罐a100上部、反应罐a100下部、第二管段320的g点左侧、第四管段340、第一管段310的f点右侧、反应罐b200上部、反应罐b200下部、第二管段320的d点右侧、排气管段360；或者

所述第二阀门312、第四阀门314、第八阀门324、第九阀门331、第三阀门313、第七阀门323、第五阀门321打开，所述第一阀门311、第十阀门341、第六阀门322关闭，从而使废气依次经过所述进气管段350、第一管段310的c点右侧、反应罐b200上部、反应罐b200下部、第二管段320的h点右侧、第三管段330、第一管段310的e点左侧、反应罐a100上部、反应罐a100下部、第二管段320的d点左侧、排气管段360；或者

所述第一阀门311、第二阀门312、第三阀门313、第四阀门314、第五阀门321、第六阀门322、第七阀门323、第八阀门324打开，所述第九阀门331、第十阀门341关闭，从而使所废气在经过所述进气管段350后，在所述第一管段310的c点分为两路废气，一路废气经过所述第一管段310的c点左侧、反应罐a100上部、反应罐a100下部、第二管段320的d点左侧，另一路废气经过所述反应罐b200上部、反应罐b200下部、第二管段320的d点右侧，两路废气在所述第二管段320的d点汇合后，经过所述排气管段360。

这样，通过开闭不同的阀门组合，可以使得废气依次由反应罐a100和反应罐b200串联处理，或者依次由反应罐b200和反应罐a100串联处理，或者同时由反应罐a100和反应罐b200并联进行处理。

以上参照附图简要描述了根据本实用新型的实施例的气体处理装置，关于所述气体处理装置的其他细节，可参照附图1以及上文中关于所述根据本实用新型的实施例的间歇性脱除废气中硫化氢及硫醇的装置10的描述。

根据本实用新型的实施例的间歇性脱除废气中硫化氢及硫醇的技术方案，通过使用包含硅酸盐、氢氧化钠和氧化镁的碱性多孔硅酸盐a来脱除废气中的硫化氢，并使用包含硅酸盐、氢氧化纳、氧化镁和磺化酞菁钴的碱性多孔硅酸盐b来脱除废气中的硫醇并吸附所产生的二硫醚和硫化氢，可以提高脱除效果，综合减少催化剂成本，并减少使用和维护成本，特别适合于间歇性、运行时高通量、平均低总量的废气的硫化氢和硫醇脱除。进一步地，在一些实施例中，通过设置分别包含碱性多孔硅酸盐a和碱性多孔硅酸盐b两个反应罐及相关废气管路，可以方便地实现废气经由a罐到b罐或者b罐到a罐的串联处理，进一步方便了操作，降低了使用和维护成本，综合减少了催化剂成本，提高了脱除效果，尤其适合于间歇性、运行时高通量、平均低总量的废气的硫化氢和硫醇脱除。

虽然本实用新型已经通过实施例披露如上，但本实用新型并非限定于此。本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围仅以权利要求的语言及其等价语言所限定的范围为准。