液相克劳斯法脱硫装置和方法及其应用与流程

1.本发明属于气体净化技术领域，具体涉及一种液相克劳斯法脱硫装置和方法及其应用。


背景技术：

2.克劳斯法硫磺回收工艺是当前化工工业上常用的一种脱硫方法，是处理含硫气体的一种较为成熟的方法，在我国化工生产中应用非常广泛，包括煤、石油、天然气的加工和含硫化氢废气的处理，约有上百套硫磺回收装置。
3.当前常见的克劳斯工艺受工况温度下反应热力学平衡的限制，即使采用反应活性良好的催化剂和多级级转化工艺，其硫磺回收率最高也只能达到97％左右，因而尾气中仍还含有大量h2s、so2、液硫和其它有机硫化合物，它们经灼烧后最终均以so2的形式排入大气，不仅浪费大量资源与能源，还严重污染环境。近些年随着对环保重视程度的不断提升，尽管采取了一些尾气处理措施，但仍然存在尾气二氧化硫排放不符合标准的情况，无法满足我国环保新标准的要求，尤其一些小的硫回收装置具有更大的局限性，所以，如何有效经济地提升硫回收率已经成为整个行业所重点关注和必须要解决的一个关键问题。
4.克劳斯工艺的创新和发展尤为重要。当前常见的克劳斯反应由于在气相中发生，因此反应速率较慢，反应温度较高，反应中h2s与so2的比例不易控制，流程复杂，对设备要求较高，并具有较高的安全隐患，这些因素都会对克劳斯法脱硫有所限制，因此，亟待在气相克劳斯反应的基础上，提出一种液相的克劳斯法脱硫工艺，使液相反应速率快，反应器容积小，投资成本低，直接脱除克劳斯尾气中的硫化物，脱除的硫化物以硫磺形式回收不产生二次污染，脱除的尾气达到国家排放标准。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，在气相克劳斯反应的基础上，提出一种液相克劳斯法脱硫装置，使液相反应速率快，反应器容积小，投资成本低，直接脱除克劳斯尾气中的硫化物，脱除的硫化物以硫磺形式回收不产生二次污染，脱除的尾气达到国家排放标准。
6.第一方面，本发明提出了一种液相克劳斯法脱硫装置，包括：脱硫吸收塔、气液分离器、加热器、冷却器和活化塔；其中，
7.所述脱硫吸收塔用于对原料气进行脱硫处理，以得到净化气和液相；
8.所述气液分离器与所述脱硫吸收塔连通，用于接收并分离来自所述脱硫吸收塔的净化气；
9.所述活化塔和任选的冷却器与所述脱硫吸收塔连通，用于接收来自所述脱硫吸收塔的液相；所述冷却器与所述活化塔连通，用于接收并冷却经所述活化塔活化的液相，以得到固体硫磺和溶液；
10.所述加热器与所述冷却器和所述脱硫吸收塔连通，用于加热来自所述冷却器的溶
液并将其作为脱硫溶剂送至所述脱硫吸收塔。
11.本发明提出的液相克劳斯法脱硫装置，反应速率快，反应器容积小，投资成本低，操作简便，脱硫效率高，化学品消耗低，可以直接脱除克劳斯尾气中的硫化物，产生的硫溶解于脱硫溶剂中，有效避免了其他方法存在的硫堵和起泡等问题，脱除的尾气达到国家排放标准。
12.作为本发明的具体实施方式，所述气液分离器可以为净化气气液分离器。
13.作为本发明的具体实施方式，
14.所述液相克劳斯法脱硫装置还包括至少一个溶剂泵，所述至少一个溶剂泵设置在所述脱硫吸收塔与所述活化塔和任选的冷却器之间、所述活化塔与所述冷却器之间和/或所述冷却器与所述脱硫吸收塔之间管路上；和/或，
15.所述液相克劳斯法脱硫装置还包括在线分析装置，所述在线分析装置分别与所述气液分离器、所述脱硫吸收塔、所述加热器、所述冷却器和所述活化塔连接。
16.作为本发明的具体实施方式，所述液相克劳斯法脱硫装置还包括在线分析装置，所述在线分析装置分别与所述气液分离器、所述脱硫吸收塔、所述加热器、所述冷却器和所述活化塔连接，从而实现对整个工艺流程的在线分析和监控。
17.作为本发明的具体实施方式，所述脱硫吸收塔至少包括鼓泡塔、喷淋塔和填料塔中的一种。
18.第二方面，本发明提出了一种液相克劳斯法脱硫方法，包括如下步骤：
19.s101：将原料气从脱硫吸收塔下段通入，与塔内自上而下喷淋的脱硫溶剂逆流接触后，得到的净化气由吸收塔顶端排出经气液分离器分离，外排出本段工序，得到的液相从所述脱硫吸收塔底部送入所述活化塔和/或送入冷却器；
20.s102：向所述活化塔中通入空气将所述液相活化后溢流至冷却器中进行冷却，得到固体硫磺和溶液，将固体硫磺由所述冷却塔底部排出，将所述溶液送入加热器进行加热后，送入所述脱硫吸收塔。
21.作为本发明的具体实施方式，所述的液相克劳斯法脱硫方法，还包括如下步骤：在将所述原料气通入所述脱硫吸收塔前，采用在线分析装置检测所述原料气成分。
22.作为本发明的具体实施方式，所述原料气中至少包括硫化氢和二氧化硫，优选地，所述硫化氢和所述二氧化硫的摩尔比谓2:(1～1.3)，优选2:(1.1～1.2)，例如2:1。
23.作为本发明的具体实施方式，所述脱硫吸收塔内的温度为40℃～80℃，优选为50℃～70℃，例如50℃，60℃，70℃及其任意组合的范围。
24.本发明的克劳斯脱硫剂采用高沸点和抗氧化能力强的有机碱性溶剂组成，有机碱既能与气体中硫化氢反应，亦能加快二氧化硫进入液相溶解速度，完成液相克劳斯反应。
25.作为本发明的具体实施方式，所述脱硫溶剂为有机碱性溶剂；优选地，所述有机碱性溶剂至少选自含叔胺类溶剂、环己胺、n—甲基环己胺、n,n—二甲基环己胺、三乙醇胺、苯胺类溶剂、苯甲醇、苯乙醇、苯酚类溶剂、二芳基乙烷、吡咯烷酮类、四醚、吡啶及上述化合物的衍生物中的一种。
26.作为本发明的具体实施方式，本发明的液相克劳斯法脱硫方法，还包括如下步骤：将由冷却器底部排出的固体硫磺，经过滤系统回收，得到的滤液送回系统循环使用。
27.第三方面，本发明提出了所述液相克劳斯法脱硫装置和/或所述的液相克劳斯法
脱硫方法在气体净化领域的应用。
28.具体地，本发明的液相克劳斯法脱硫方法可以包括如下步骤：
29.(1)原料气中的硫化氢和二氧化硫经在线分析仪后，按照一定的比例通入脱硫吸收塔下段气体分布器，自下而上的含硫气与塔内的脱硫溶剂逆流接触充分混合吸收后，净化气由后序工段外排，液相中的硫化氢和二氧化硫相互反应，并生成熔融液态硫溶解在脱硫溶剂中。
30.(2)吸收塔底部脱硫液经溶剂泵送入活化塔，通入空气活化后的溶液溢流至冷却器冷却，受溶解度影响析出硫磺并沉于底部，上层溶液由溶剂泵送入加热器加热后进入吸收塔循环脱硫。
31.(3)冷却析出的硫磺晶体由冷却器底部排出，送往过滤系统过滤硫磺。
32.本发明提出的液相的克劳斯法脱硫工艺。液相反应速率快，反应器容积小，投资成本低，操作简便，脱硫效率高，化学品消耗低，直接脱除克劳斯尾气中的硫化物，产生的硫溶解于脱硫溶剂中，有效避免了其他方法存在的硫堵和起泡等问题，脱除的尾气达到国家排放标准。
33.本发明的克劳斯脱硫剂可以直接用于处理克劳斯尾气，脱除的硫化物以硫磺形式回收，硫磺结晶大易于分离，溶剂循环利用不产生二次污染。
附图说明
34.下面结合附图来对本发明作进一步详细说明。
35.图1为本发明实施例的液相克劳斯法脱硫工艺流程图；其中，
36.1-气液分离器；2-脱硫吸收塔；3-加热器；4、5-溶剂泵；6-冷却器；7-活化塔。
具体实施方式
37.为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例和附图来详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本发明的应用范围。
38.如图1所示，本发明提出了一种液相克劳斯法脱硫装置，包括：
39.脱硫吸收塔2；
40.气液分离器1，所述脱硫吸收塔2与所述气液分离器1连通，所述气液分离器1设置在所述脱硫吸收塔2的净化气出口；
41.加热器3，所述加热器3与所述脱硫吸收塔2连通；
42.冷却器6，所述冷却器6与所述加热器3连通；
43.活化塔7，所述活化塔7分别与所述冷却器6和所述加热器3连通。
44.下面通过具体实施例详细描述本发明。
45.【实施例1】
46.如图1中所示，脱硫吸收塔2选择鼓泡吸收塔，脱硫溶剂为三乙醇胺∶苯乙醇∶二芳基乙烷为1.0∶2.5∶6.5。含硫化氢和二氧化硫的原料气，进入脱硫吸收塔2底部并沿塔而上，经过有机相脱硫溶剂鼓泡吸收后，净化气由塔顶进入气液分离器1后放空或外输。脱硫溶剂中发生液相克劳斯反应，溶剂从塔底由泵4打入加热器3加热，再进入脱硫吸收塔循环脱硫。脱硫气量0.5m3/h，硫化氢含量1.5％，h2s与so2进气比2∶1，吸收温度50℃，脱硫后净化气中
h2s≤10mg/m3，so2检不出。
47.【实施例2】
48.如图1中所示，脱硫吸收塔2选择二段填料吸收塔，脱硫溶剂为三乙醇胺∶苯乙醇∶二芳基乙烷为1.3∶2.5∶6.2。含硫化氢和二氧化硫的原料气，进入填料吸收塔2底部并沿塔而上，经过有机相脱硫溶剂鼓泡吸收后，净化气由塔顶进入气液分离器1后放空或外输。脱硫溶剂中发生液相克劳斯反应，溶剂从塔底由泵4打入加热器3加热，再进入脱硫吸收塔循环脱硫。脱硫气量0.5m3/h，硫化氢含量1.5％，h2s与so2进气比2∶1，吸收温度70℃，脱硫后净化气中h2s≤3mg/m3，so2检不出。
49.【实施例3】
50.如图1中所示，脱硫吸收塔2选择二段填料吸收塔，脱硫溶剂为环己胺∶苯乙醇∶烷酮为0.8∶3.0∶6.2。含硫化氢和二氧化硫的原料气，进入填料吸收塔2底部并沿塔而上，经过有机相脱硫溶剂吸收后，净化气由塔顶进入气液分离器1后放空或外输。脱硫溶剂中发生液相克劳斯反应，溶剂从塔底由泵4打入加热器3加热，再进入脱硫吸收塔循环脱硫。脱硫气量1.0m3/h，硫化氢含量1.5％，h2s与so2进气比2∶1，吸收温度70℃，脱硫后净化气中h2s≤15mg/m3，so2检不出。
51.【实施例4】
52.如图1中所示，脱硫吸收塔2选择下端鼓泡吸收，上端一段填料吸收，脱硫溶剂为环己胺∶苯乙醇∶烷酮为0.8∶3.0∶6.2。含硫化氢和二氧化硫的原料气，进入脱硫吸收塔2底部并沿塔而上，经过有机相脱硫溶剂鼓泡吸收后，净化气由塔顶进入气液分离器1后放空或外输。脱硫溶剂中发生液相克劳斯反应，溶剂从塔底由泵4打入加热器3加热，再进入脱硫吸收塔循环脱硫。脱硫气量1.0m3/h，硫化氢含量1.5％，h2s与so2进气比2∶1.1，吸收温度70℃，脱硫后净化气中h2s≤2mg/m3，so2检不出。
53.【实施例5】
54.如图1中所示，脱硫吸收塔2选择二段填料吸收塔，脱硫溶剂为环己胺∶苯乙醇∶烷酮为0.8∶3.0∶6.2。含硫化氢和二氧化硫的原料气，进入填料吸收塔2底部并沿塔而上，经过有机相脱硫溶剂鼓泡吸收后，净化气由塔顶进入气液分离器1后放空或外输。脱硫溶剂中发生液相克劳斯反应，溶剂从塔底由泵4打入活化塔7，并通入空气，活化后的有机溶剂溢流至冷却器6，进行冷却析出硫磺，溶剂由溶剂泵5送入加热器3加热后，再进入脱硫吸收塔循环脱硫。脱硫气量1.2m3/h，硫化氢含量1.0％，h2s与so2进气比2∶1，吸收温度45℃，脱硫后净化气中h2s≤12mg/m3，so2检不出。
55.【实施例6】
56.如图1中所示，脱硫吸收塔2选择喷淋吸收塔，脱硫溶剂为甲基环己胺∶苯酚∶吡啶为0.6∶2.5∶6.9。含硫化氢和二氧化硫的原料气，进入填料吸收塔2底部并沿塔而上，经过有机相脱硫溶剂鼓泡吸收后，净化气由塔顶进入气液分离器1后放空或外输。脱硫溶剂中发生液相克劳斯反应，溶剂从塔底由泵4打入活化塔7，并通入空气，活化后的有机溶剂溢流至冷却器6，进行冷却析出硫磺，溶剂由溶剂泵5送入加热器3加热后，再进入脱硫吸收塔循环脱硫。脱硫气量1.2m3/h，硫化氢含量1.0％，h2s与so2进气比2∶1，吸收温度65℃，脱硫后净化气中h2s≤7mg/m3，so2检不出。
57.【实施例7】
58.如图1中所示，脱硫吸收塔2选择二段填料吸收塔，脱硫溶剂为甲基环己胺∶苯酚∶吡啶为1.0∶2.5∶6.5。含硫化氢和二氧化硫的原料气，进入填料吸收塔2底部并沿塔而上，经过有机相脱硫溶剂鼓泡吸收后，净化气由塔顶进入气液分离器1后放空或外输。脱硫溶剂中发生液相克劳斯反应，溶剂从塔底由泵4打入活化塔7，并通入空气，活化后的有机溶剂溢流至冷却器6，进行冷却析出硫磺，溶剂由溶剂泵5送入加热器3加热后，再进入脱硫吸收塔循环脱硫。脱硫气量1.2m3/h，硫化氢含量1.0％，h2s与so2进气比2∶1.2，吸收温度65℃，脱硫后净化气中h2s≤1mg/m3，so2检不出。
59.应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。