一種酸性氣管式反應(yīng)器及處理工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種酸性氣管式反應(yīng)器及處理工藝方法，適用于酸性氣氣體凈化領(lǐng) 域，尤其適用于含硫氫化物等酸性氣體的凈化和污染物資源化的處理方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 煉廠酸性氣主要來(lái)自于酸性水汽提、循環(huán)氫脫硫、干氣脫硫等裝置，酸性氣中主要 含H2S、CO 2。目前大部分小型煉廠的酸性氣基本上采用燃燒后排放的處理方法。這種方法 一方面造成資源的浪費(fèi)，另一方面給環(huán)保帶來(lái)了巨大的壓力，影響企業(yè)的發(fā)展空間。為保護(hù) 環(huán)境和確保資源的充分利用，對(duì)小型煉廠的酸性氣進(jìn)行回收利用勢(shì)在必行。
[0003] 大中型煉廠酸性氣的處理，主要是利用酸性氣制備硫磺，目前比較常用的有兩種 工藝技術(shù)，一種是二級(jí)Claus+尾氣加氫還原+溶劑吸收工藝技術(shù)；另一種是美國(guó)Merichem 公司氣體技術(shù)產(chǎn)品公司開發(fā)的LO-CAT工藝技術(shù)。
[0004] 二級(jí)Claus+尾氣加氫還原+溶劑吸收技術(shù)工藝成熟、操作穩(wěn)定、產(chǎn)品硫磺質(zhì)量穩(wěn) 定，但由于流程長(zhǎng)、投資大，Claus工藝只能處理高濃度的酸性氣體，通常當(dāng)原料氣中的H 2S 體積分?jǐn)?shù)小于20%時(shí)，裝置就不易操作了。因此，Claus工藝適合于年產(chǎn)硫磺5000t以上的 裝直。
[0005] LO-CAT工藝采用多元螯合的鐵催化劑使H2S直接轉(zhuǎn)化為元素硫，H2S的脫除率超過(guò) 99. 9%。LO-CAT工藝能夠適合酸性氣量波動(dòng)較大以及H2S含量在0~100%的各種工況，原 料適應(yīng)條件寬泛，適應(yīng)酸性氣波動(dòng)變化的實(shí)際情況。且LO-CAT液體氧化還原技術(shù)處理方案 不使用任何有毒的化學(xué)制品，并且不會(huì)產(chǎn)生任何有害的廢氣副產(chǎn)品，對(duì)環(huán)境安全的催化劑 可以在處理過(guò)程中不斷再生。但是由于LO-CAT存在操作費(fèi)用高、硫磺純度和色澤略差于克 勞斯工藝，且在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的硫硫磺顆粒會(huì)發(fā)生堵塞現(xiàn)象，因此，LO-CAT工藝在年產(chǎn)硫 磺5000t以下規(guī)模上經(jīng)濟(jì)性較差(相對(duì)于二級(jí)Claus+尾氣加氫還原+溶劑吸收技術(shù))。
[0006] 對(duì)于小型煉廠而言，由于酸性氣量相對(duì)較小，采用二級(jí)Claus+尾氣加氫還原+溶 劑吸收技術(shù)工藝存在流程長(zhǎng)、操作復(fù)雜、投資大，規(guī)模效益較差。而采用LO-CAT技術(shù)也存在 一次投資較大，催化劑和專利使用費(fèi)較高等問(wèn)題。
[0007] 硫酸作為基本的化工原料之一，廣泛用于各行各業(yè)。用酸性氣中含有的硫化氫作 為原料，可以省去許多工藝步驟，即節(jié)省了投資，又降低了成本，還可以有效的回收利用硫 資源。由于小型煉廠酸性氣氣量較小，只能生產(chǎn)較低濃度的工業(yè)硫酸，不能生產(chǎn)價(jià)值更高的 發(fā)煙硫酸，經(jīng)濟(jì)效益不高，同時(shí)，由于硫酸的運(yùn)輸、儲(chǔ)存均有一定難度，因此，煉油廠附近穩(wěn) 定的市場(chǎng)需求是限制其發(fā)展的重要因素。
[0008] 對(duì)于小型煉廠酸性氣總氣量較小，可以采用投資較少的脫硫新工藝，將H2S回收制 備亞硫酸鹽，首先將酸性氣進(jìn)行燃燒生成SO 2，然后送入吸收塔進(jìn)行化學(xué)吸收生成亞硫酸鹽 溶液，再將溶液與堿性吸收劑反應(yīng)，制備亞硫酸鹽液體產(chǎn)品，或者生成亞硫酸鹽結(jié)晶物，經(jīng) 分離、干燥等工序制備成亞硫酸鹽固體產(chǎn)品。該裝置流程較短，反應(yīng)簡(jiǎn)單，操作彈性大，可 適應(yīng)小型煉廠酸性氣波動(dòng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的影響，可通過(guò)選擇不同的工序生產(chǎn)固體或者液體產(chǎn) 品，選擇不同的吸收劑可生產(chǎn)不同類型的亞硫酸鹽，且通過(guò)三段吸收實(shí)現(xiàn)尾氣達(dá)標(biāo)排放，實(shí) 現(xiàn)凈化尾氣的目的。但實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，維修費(fèi)用較高的確定。
[0009] CN101143714A公開了一種利用高含烴的酸性氣制備硫酸的方法，硫化氫酸性氣體 按比例分別進(jìn)入第一、第二硫化氫燃燒爐中燃燒，從第一燃燒爐出來(lái)的高溫爐氣，通過(guò)爐氣 冷卻器，被空氣冷卻到一定溫度，然后進(jìn)入第二燃燒爐與補(bǔ)充的含硫化氫酸性氣體繼續(xù)與 爐氣中剩余空氣一起燃燒，第二燃燒爐出來(lái)的高溫爐氣進(jìn)入余熱鍋爐儲(chǔ)熱，再進(jìn)入凈化工 段、轉(zhuǎn)化工段、干吸工段進(jìn)行常規(guī)制酸。此工藝方法只能生產(chǎn)98%工業(yè)硫酸，不能生產(chǎn)價(jià)值 更高的發(fā)煙硫酸，同時(shí)，由于硫酸的運(yùn)輸、儲(chǔ)存均有一定難度，因此，煉油廠附近穩(wěn)定的市場(chǎng) 需求是限制其發(fā)展的重要因素。
[0010] CN1836767A公開了一種煉油廠酸性氣的處理方法，利用酸性氣作為水泥廠立窯的 燃料，酸性氣在窯內(nèi)燃燒時(shí)，其中的H 2S成分與水泥料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成CaSO4，其他有害 成分也被燒結(jié)而轉(zhuǎn)化，從根本上解決酸性氣處理的難題，同時(shí)，酸性氣作為一種氣體燃料， 使水泥廠節(jié)能燃料，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)及解決燃料的雙重目的，但是，這種方法有一定的局限 性，不易于推廣。
[0011] CN101337661A-種制備硫氫化鈉的方法中，先分別采用燒堿和石灰乳吸收含有硫 化氫和二氧化碳的酸性氣生成中間液，再按比例進(jìn)行混合，得到低碳酸根的硫氫化鈉產(chǎn)品。 該方法不要求酸性氣為較純凈的硫化氫氣體，但流程較長(zhǎng)，自動(dòng)化程度低。
[0012] 文獻(xiàn)《用氫氧化鈉溶液吸收硫化氫制取硫化鈉工業(yè)技術(shù)》【尚方毓，《無(wú)機(jī)鹽工業(yè)》， 第44卷第2期，2012年2月】該工藝將硫化氫用氫氧化鈉溶液吸收并制取硫化鈉的生產(chǎn)工 藝，用380~420g/L氫氧化鈉溶液在填料塔中吸收硫化氫，反應(yīng)終點(diǎn)控制硫化鈉質(zhì)量濃度 為330~350g/L，硫化氫吸收率達(dá)95%~98%。該工藝不僅可有效保護(hù)環(huán)境，而且可為企業(yè) 創(chuàng)造效益。但是，此工藝產(chǎn)物硫化鈉容易變質(zhì)，且不易儲(chǔ)存。
[0013] 目前，對(duì)于小型煉廠酸性氣來(lái)說(shuō)，需要一種綜合考慮安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性等因素的 酸性氣處理方法及酸性氣反應(yīng)器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種酸性氣管式反應(yīng)器及處理工藝方法，與現(xiàn) 有技術(shù)相比，本發(fā)明反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備規(guī)模小，能耗低，操作費(fèi)用少，經(jīng)濟(jì)效益高，能夠 實(shí)現(xiàn)酸性氣凈化和污染物資源化的雙重目標(biāo)，適用于煉廠酸性氣的處理。
[0015] 本發(fā)明提供一種酸性氣管式反應(yīng)器，所述管式反應(yīng)器包括反應(yīng)管道和儲(chǔ)液罐，反 應(yīng)管道一端為酸性氣入口，反應(yīng)管道另一端為酸性氣出口，反應(yīng)管道包括四級(jí)反應(yīng)區(qū)，按照 氣體流動(dòng)方向分別為一級(jí)反應(yīng)區(qū)、二級(jí)反應(yīng)區(qū)、三級(jí)反應(yīng)區(qū)和四級(jí)反應(yīng)區(qū)；每級(jí)反應(yīng)區(qū)均包 括受液盤，升氣管和雨帽，受液盤與升氣管為一體結(jié)構(gòu)，雨帽位于升氣管上方，每級(jí)反應(yīng)區(qū) 均設(shè)有吸收液入口和生成液出口；儲(chǔ)液罐設(shè)置與反應(yīng)區(qū)對(duì)應(yīng)相同數(shù)量的儲(chǔ)液區(qū)，相鄰儲(chǔ)液 區(qū)之間通過(guò)隔板分離，隔板上設(shè)置降液管，每級(jí)儲(chǔ)液區(qū)均設(shè)有液相入口和液相出口，其中， 每級(jí)反應(yīng)區(qū)的生成液出口經(jīng)管線與對(duì)應(yīng)儲(chǔ)液區(qū)的液相入口連接，每級(jí)儲(chǔ)液區(qū)的液相出口經(jīng) 管線與對(duì)應(yīng)反應(yīng)區(qū)的吸收液入口連接。
[0016] 本發(fā)明反應(yīng)器中，所述儲(chǔ)液罐設(shè)置與反應(yīng)區(qū)對(duì)應(yīng)的四級(jí)儲(chǔ)液區(qū)，按照氣體流動(dòng)方 向依次為一級(jí)儲(chǔ)液區(qū)、二級(jí)儲(chǔ)液區(qū)、三級(jí)儲(chǔ)液區(qū)和四級(jí)儲(chǔ)液區(qū)。
[0017] 本發(fā)明反應(yīng)器中，所述二級(jí)反應(yīng)區(qū)的生成液出口分兩路，一路經(jīng)管線與二級(jí)儲(chǔ)液 區(qū)液相入口連接，另一路經(jīng)管線與四級(jí)儲(chǔ)液區(qū)的液相入口連接。
[0018] 本發(fā)明反應(yīng)器中，所述三級(jí)儲(chǔ)液區(qū)設(shè)有NaOH溶液入口，NaOH溶液入口與NaOH溶 液進(jìn)料管線連接。
[0019] 本發(fā)明反應(yīng)器中，所述一級(jí)反應(yīng)區(qū)生成液出口分兩路，第一路與一級(jí)儲(chǔ)液區(qū)液相 入口連接，另一路經(jīng)產(chǎn)品出料管線與產(chǎn)品儲(chǔ)罐連接。
[0020] 本發(fā)明反應(yīng)器中，所述一級(jí)儲(chǔ)液區(qū)設(shè)置液位控制裝置和放空口，一級(jí)儲(chǔ)液區(qū)內(nèi) 液位不能高于降液管下端口高度，具