一種酸性氣立式反應器及處理方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種酸性氣立式反應器及處理方法，適用于酸性氣氣體凈化領域，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】
[0002] 煉廠酸性氣主要來自于酸性水汽提、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，另一方面給環(huán)保帶來了巨大的壓力，影響企業(yè)的發(fā)展空間。為保護 環(huán)境和確保資源的充分利用，對小型煉廠的酸性氣進行回收利用勢在必行。
[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，一種是二級Claus+尾氣加氫還原+溶劑吸收工藝技術；另一種是美國Merichem 公司氣體技術產(chǎn)品公司開發(fā)的LO-CAT工藝技術。
[0004] 二級Claus+尾氣加氫還原+溶劑吸收技術工藝成熟、操作穩(wěn)定、產(chǎn)品硫磺質量穩(wěn) 定，但由于流程長、投資大，Claus工藝只能處理高濃度的酸性氣體，通常當原料氣中的H 2S 體積分數(shù)小于20%時，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直接轉化為元素硫，H2S的脫除率超過 99. 9%。LO-CAT工藝能夠適合酸性氣量波動較大以及H2S含量在0~100%的各種工況，原 料適應條件寬泛，適應酸性氣波動變化的實際情況。且LO-CAT液體氧化還原技術處理方案 不使用任何有毒的化學制品，并且不會產(chǎn)生任何有害的廢氣副產(chǎn)品，對環(huán)境安全的催化劑 可以在處理過程中不斷再生。但是由于LO-CAT存在操作費用高、硫磺純度和色澤略差于克 勞斯工藝，且在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的硫硫磺顆粒會發(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)濟性較差(相對于二級Claus+尾氣加氫還原+溶劑吸收技術)。
[0006] 對于小型煉廠而言，由于酸性氣量相對較小，采用二級Claus+尾氣加氫還原+溶 劑吸收技術工藝存在流程長、操作復雜、投資大，規(guī)模效益較差。而采用LO-CAT技術也存在 一次投資較大，催化劑和專利使用費較高等問題。
[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)價值更高的 發(fā)煙硫酸，經(jīng)濟效益不高，同時，由于硫酸的運輸、儲存均有一定難度，因此，煉油廠附近穩(wěn) 定的市場需求是限制其發(fā)展的重要因素。
[0008] 對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，首先將酸性氣進行燃燒生成SO 2，然后送入吸收塔進行化學吸收生成亞硫酸鹽 溶液，再將溶液與堿性吸收劑反應，制備亞硫酸鹽液體產(chǎn)品，或者生成亞硫酸鹽結晶物，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，反應簡單，操作彈性大，可 適應小型煉廠酸性氣波動對生產(chǎn)過程的影響，可通過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，且通過三段吸收實現(xiàn)尾氣達標排放，實 現(xiàn)凈化尾氣的目的。但實際生產(chǎn)過程中存在設備腐蝕嚴重，維修費用較高的確定。
[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 按比例分別進入第一、第二硫化氫燃燒爐中燃燒，從第一燃燒爐出來的高溫爐氣，通過爐氣 冷卻器，被空氣冷卻到一定溫度，然后進入第二燃燒爐與補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，第二燃燒爐出來的高溫爐氣進入余熱鍋爐儲熱，再進入凈化工 段、轉化工段、干吸工段進行常規(guī)制酸。此工藝方法只能生產(chǎn)98%工業(yè)硫酸，不能生產(chǎn)價值 更高的發(fā)煙硫酸，同時，由于硫酸的運輸、儲存均有一定難度，因此，煉油廠附近穩(wěn)定的市場 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，其中的H 2S成分與水泥料發(fā)生化學反應而生成CaSO4，其他有害 成分也被燒結而轉化，從根本上解決酸性氣處理的難題，同時，酸性氣作為一種氣體燃料， 使水泥廠節(jié)能燃料，實現(xiàn)環(huán)境保護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，自動化程度低。
[0012] 文獻《用氫氧化鈉溶液吸收硫化氫制取硫化鈉工業(yè)技術》【尚方毓，《無機鹽工業(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，反應終點控制硫化鈉質量濃度 為330~350g/L，硫化氫吸收率達95%~98%。該工藝不僅可有效保護環(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，且不易儲存。而堿法吸收生產(chǎn)硫化鈉或硫氫 化鈉工藝，由于為酸堿反應，反應過程放熱量大，且中間產(chǎn)物硫化鈉溶解度相對較低，溫度 過高時會產(chǎn)生水蒸發(fā)，溫度過低時會導致結晶析出，因此，該工藝過程及反應設備需綜合考 慮及時取熱，保證反應熱均化等因素。
[0013] 目前，對于小型煉廠酸性氣來說，需要一種綜合考慮安全、環(huán)保、經(jīng)濟性等因素的 酸性氣處理方法及酸性氣反應器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種酸性氣立式反應器及處理方法，與現(xiàn)有技 術相比，本發(fā)明反應器結構簡單，設備規(guī)模小，能耗低，操作費用少，經(jīng)濟效益高，能夠實現(xiàn) 酸性氣凈化和污染物資源化的雙重目標，適用于煉廠酸性氣的處理。
[0015] 本發(fā)明提供了一種酸性氣立式反應器，所述酸性氣立式反應器設置兩級以上的反 應區(qū)，最前一級反應區(qū)下方設有緩沖區(qū)，所述緩沖區(qū)設有酸性氣入口和生成液出口，最后一 級反應區(qū)設有凈化氣出口和堿液出口，每級反應區(qū)均包括受液盤，連通管和雨帽，相鄰反應 區(qū)之間通過受液盤分隔開來，連通管位于反應器軸向中心并垂直穿過受液盤，相鄰反應區(qū) 之間由連通管連通，受液盤上還設有熱管元件，熱管元件垂直穿越受液盤，雨帽位于連通管 上方，每級反應區(qū)均設有吸收液入口和反應液出口，反應區(qū)的反應液出口經(jīng)管線與吸收液 入口連接。
[0016] 本發(fā)明反應器中，每級反應區(qū)中的反應液出口位置低于連通管上端口位置，吸收 液入口位于雨帽上方。
[0017] 本發(fā)明反應器中，所述反應器設置2~6級反應區(qū)，優(yōu)選設置3~4級反應區(qū)。
[0018] 本發(fā)明反應器中，所述熱管元件沿反應器圓周方向均布設置。
[0019] 本發(fā)明反應器中，最后一級反應區(qū)中設置換熱盤管，換熱盤管中的換熱介質為水、 乙醇、溴化鋰；所述取熱盤管優(yōu)選設置纏繞在連通管外壁上，用于消除反應熱。
[0020] 本發(fā)明反應器中，吸收液入口連接液相噴淋裝置，所述液相噴淋裝置包括進液管 和噴嘴，噴嘴的噴淋方向與氣體流動方向呈逆向接觸，噴嘴優(yōu)選設置在反應器軸向中心。
[0021] 本發(fā)明反應器中，所述雨帽為溝槽結構，其底沿呈齒狀，雨帽外徑尺寸為連通管直 徑的1/Γ3/4,優(yōu)選為1/3~1/2,雨帽固定在反應器器壁上。
[0022] 本發(fā)明反應器中，緩沖區(qū)內(nèi)生成液的液面上方設置酸性氣入口導流管。
[0023] 本發(fā)明反應器中，緩沖區(qū)設置液位控制，當緩沖區(qū)內(nèi)液位高于緩沖區(qū)高度1/3時， 產(chǎn)品經(jīng)泵送出裝置。
[0024] 本發(fā)明反應器中，最后一級反應區(qū)堿液入口管線上設置控制閥和硫化氫含量檢測 裝置，通過檢測前一級反應區(qū)排放的酸性氣中硫化氫含量，調(diào)節(jié)NaOH溶液進液量。
[0025] 本發(fā)明提供一種酸性氣處理方法，采用本發(fā)明上述的酸性氣立式反應器，以NaOH 溶液為吸收液，處理酸性氣生產(chǎn)硫氫化鈉，NaOH溶液從最后一級反應區(qū)補入。
[0026] 本發(fā)明酸性氣處理方法中，酸性氣為含硫化氫的廢氣，可以是各種來源的含H2S酸 性氣。NaOH溶液質量濃度為20%~60%，優(yōu)選為32%~38%。
[0027] 本發(fā)明酸性氣處理方法中，反應溫度為70~KKTC，優(yōu)選為80~95°C。
[0028] 本發(fā)明酸性氣處理方法中，每級反應區(qū)中吸收液與酸性氣的液氣比為3~20L/ m3,優(yōu)選 5 ~10 L/m3。
[0029] 本發(fā)明酸性氣處理方法中，每級反應區(qū)中，經(jīng)生成液出口循環(huán)回反應區(qū)的反應生 成液與每級反應區(qū)總的反應生成液體積比為1/4~3/5,優(yōu)選為1/3~1/2。
[0030] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明酸性氣立式反應器及酸性氣處理方法具有如下優(yōu)點： 1、本發(fā)明酸性氣立式反應器中，多級反應區(qū)之間無氣相管道連接，防止氣相夾帶液沫 后因管道降溫冷卻引起的結晶，從而避免氣相通道堵塞。
[0031] 2、本發(fā)明酸性氣立式反應器為一體化反應設備，反應通道兼作立式多級中間液 罐，設備體積小，投資低，占地面積小。并實現(xiàn)多級中間