CN104324573A - 处理液硫池尾气的装置及液硫池尾气的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种处理液硫池尾气的装置，其中，该装置包括：沿物流流向，通过管线依次串联连接的，用于脱除液硫池尾气中携带的液态硫磺颗粒的液硫脱除单元；以及用于脱除液硫池尾气中的H₂S以及残余液态硫磺颗粒的水洗单元；以及用于脱除液硫池尾气中剩余H₂S的硫化氢吸收单元。本发明提供了一种液硫池尾气的处理方法，该方法在本发明所述的装置中进行。本发明的方法及装置使液硫池尾气中的液体硫化颗粒的含量从1000mg/L降低到10mg/L以内，H₂S含量从2000mg/L降低到25mg/L以内，并且通过水洗单元和硫化氢吸收单元的两重吸收，也能对SO₂进行脱除，从而使得处理后的气体可以通过烟囱直接排放到大气中。

Description

处理液硫池尾气的装置及液硫池尾气的处理方法

技术领域

本发明属于石油化工与环保领域，具体地说，本发明提供了一种处理液硫池尾气的装置及一种液硫池尾气的处理方法。

背景技术

我国一直倡导节能减排工作，要求严格控制大气二氧化硫排放量。国家有关部门正在酝酿修订大气污染物综合排放标准，要求新建硫磺装置二氧化硫排放浓度小于400mg/Nm³（甚至要求部分地区排放浓度小于200mg/Nm³）。中国石化正积极推进绿色低碳发展战略，把降低硫磺装置烟气二氧化硫排放浓度作为炼油板块争创世界一流的重要指标之一，要求2015年二氧化硫排放浓度达到世界先进水平（400mg/Nm³）、部分企业达到世界领先水平（200mg/Nm³）。与世界领先水平（200mg/Nm³）所对应的，要求克劳斯硫磺尾气净化后进入焚烧炉的尾气硫化氢含量必须小于50mg/Nm³，现有的克劳斯硫磺尾气处理装置均不能够达到，必须开发新的技术或增加新一级脱硫装置，这将导致能耗高，投资大。

针对克劳斯硫磺回收单元的液硫池尾气的处理，原有的方法是将尾气直接导入水洗塔内，经过水洗后去焚烧炉焚烧然后放空，这样的处理方法导致吸收塔极易堵塞，基本上每2-3个月装置和管线就会出现堵塞，且处理后的尾气硫含量超标，造成环境污染。

而其他针对含硫化氢尾气处理技术的开发，并未涉及针对液硫池尾气的特点进行特别处理。如CN100544807C中公开了一种硫磺回收与尾气处理装置及其方法，其特点是该装置具有热反应段，催化反应段和还原吸收段，具有一定的脱硫效果，对脱硫处理***具有广泛的适用性，降低了尾气加氢所需的氢气量，从而降低了二氧化硫排放的风险。

再如，CN100473448C中公开了一种同时去除硫化氢和二氧化硫的方法，使含有硫化氢和二氧化硫的气体与水或含有用于脱硫的第一异相催化剂的水溶液接触，以利用二氧化硫来氧化硫化氢，对尾气中的硫化氢和二氧化硫进行了一定程度上的处理。

再如，CN102019141A中提供了一种从含硫化氢尾气中脱除硫化氢的方法。本发明的工艺过程：①催化剂的配制；②含硫化氢尾气中硫化氢的净化工艺过程或硫化氢吸收与氧化分步进行的催化氧化净化工艺。硫化氢被氧化为单质硫而实现资源化，也能在一定程度上解决硫化氢的污染问题。

显然，公开的上述方法均没有考虑到液硫池尾气的特点，即其中夹带的液硫滴，而液硫滴不经处理，容易堵塞水洗塔塔板等，造成装置停工，影响生产，并且经过焚烧后将会以二氧化硫的形式排放到大气中，造成环境污染。此外，这些方法还存在一系列问题诸如设备投资大、维护费用高、胺液消耗多、尾气含硫高等问题，随着我国对环境问题的进一步重视，对大气二氧化硫排放量要求的进一步提高，采用新的液硫池尾气深度高效脱硫技术是大势所趋。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术存在的上述技术缺陷，提供一种适合于处理液硫池尾气的装置以及一种液硫池尾气的处理方法，使得经过本发明的装置处理后，液硫池尾气中硫磺颗粒基本被脱除，且H₂S含量能够降低。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种处理液硫池尾气的装置，其中，该装置包括：沿物流流向，通过管线依次串联连接的，用于脱除液硫池尾气中携带的液态硫磺颗粒的液硫脱除单元；以及用于脱除液硫池尾气中的H₂S以及残余液态硫磺颗粒的水洗单元；以及用于脱除液硫池尾气中剩余H₂S的硫化氢吸收单元。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种液硫池尾气的处理方法，其中，该方法在本发明所述的装置中进行，其中，该方法包括：将液硫池尾气送入所述液硫脱除单元，将得到的脱除部分液态硫磺颗粒的液硫池尾气送入所述水洗单元，将得到的基本或全部脱除液态硫磺颗粒的液硫池尾气送入所述硫化氢吸收单元。

本发明针对液硫池尾气的特点，创造性地采用液硫脱除单元预先脱液硫、水洗单元进一步洗涤脱液硫同时吸收部分硫化氢和物理吸收单元和/或化学吸收单元脱硫化氢的串联组合的处理装置处理液硫池尾气，即首先采用液硫脱除单元脱除尾气中的液硫滴，然后采用水洗单元（例如污水汽提净化水急冷水洗塔）脱除尾气中残留的液硫滴同时吸收部分硫化氢，然后采用硫化氢吸收单元（例如物理吸收塔和/或化学吸收塔）脱除硫化氢。

本发明的方法及装置使液硫池尾气中的液体硫化颗粒（也可简称液硫滴）的含量从1000mg/L降低到10mg/L以内，H₂S含量从2000mg/L降低到25mg/L以内，并且通过水洗单元和硫化氢吸收单元的两重吸收，也能对SO₂进行脱除，从而使得处理后的气体可以通过烟囱直接排放到大气中。

且本发明的装置通过在水洗单元之前，设置脱除液硫滴单元，有效的避免了液硫滴不经处理，容易堵塞水洗单元的塔板等，造成装置停工，影响生产。同时在优选的实施方式中，通过在水洗单元、硫化氢吸收单元中各自设置脱水旋流器组、脱液旋流器组，使得有效避免了由于水洗单元内水滴、硫化氢吸收单元内液滴的存在导致塔板堵塞，造成装置停工。

由此可见，采用本发明的方法及装置，能够有效地减少液硫池尾气（例如克劳斯硫磺尾气）中的H₂S含量，达到直接排放的标准，不需要经过尾气焚烧炉焚烧即可直接经烟囱放空排放，节省了装置的占地空间及资金投入，同时有效减少了环境污染。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明的一种优选的实施方式的液硫池尾气的处理方法的流程示意图以及用于处理液硫池尾气的装置。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种处理液硫池尾气的装置，其中，如图1所示：该装置包括：沿物流流向，通过管线依次串联连接的，用于脱除液硫池尾气中携带的液态硫磺颗粒的液硫脱除单元1；以及用于脱除液硫池尾气中的H₂S以及残余液态硫磺颗粒的水洗单元2；以及用于脱除液硫池尾气中剩余H₂S的硫化氢吸收单元3。

根据本发明的装置，优选所述液硫脱除单元为内部安装有脱硫旋流器组11的液硫脱除旋流器1，更优选所述脱硫旋流器组的分离精度为5μm，即颗粒粒径在5μm以上的颗粒的脱除率在99.99%以上。

根据本发明的装置，优选所述水洗单元为急冷水洗塔2，所述急冷水洗塔内部沿着塔的高度方向自下而上安装有人字形塔板21、液体均布器22及脱水旋流器组23。

根据本发明的装置，所述脱水旋流器组的目的是脱除从所述急冷水洗塔塔顶的待排出的气体中的水滴和/或固体颗粒。优选所述脱水旋流器组的分离精度为5μm，即颗粒粒径在5μm以上的颗粒的脱除率在99.99%以上。

根据本发明的装置，通过在所述急冷水洗塔内安装人字形塔板、液体均布器及脱水旋流器组使得急冷水洗塔内传质更为充分，并且通过安装脱水旋流器组，能够有效减少硫磺颗粒和水滴的残留，导致堵塞塔板。

根据本发明的装置，优选所述硫化氢吸收单元为吸收塔3，所述吸收塔内部沿着塔的高度方向自下而上安装有喷雾混合器31和脱液旋流器组32。然后经过喷雾混合器吸收溶剂能够与尾气原料充分混合，进一步经过脱液旋流器组能够脱除吸收了硫化氢气体的微液滴。

根据本发明的装置，所述脱液旋流器组的目的是脱除从所述吸收塔塔顶的待排出的气体中的液滴和/或固体颗粒。优选所述脱液旋流器组的分离精度为5μm，即颗粒粒径在5μm以上的颗粒的脱除率在99.99%以上。

根据本发明的装置，优选所述脱水旋流器组、脱液旋流器组、脱硫旋流器组各自包括至少一根旋流分离管，更优选所述脱水旋流器组、脱液旋流器组、脱硫旋流器组各自包括并联排布的多根旋流分离管，优选包括并联排布的2-5根旋流分离管。具体可以依据需要进行选择。

根据本发明的装置，优选所述急冷水洗塔内部沿着与塔的高度方向垂直的方向上安装有多组人字形塔板，每组包括2-10个串联排布的人字形塔板，且相邻两组人字形塔板交错排布。

根据本发明的装置，所述人字形塔板由两块与水平呈45°角的平板构成。

根据本发明的装置，通过安装所述人字形塔板，使得残余液态硫磺颗粒能够沿人字形塔板的外壁滑落，防止了发生堵塞。

根据本发明的装置，优选所述吸收塔外部安装有与所述吸收塔内部连通的多个沿着吸收塔的外周壁排布的用于雾化的喷嘴33。通过安装的喷嘴能够将吸收溶剂转化为微液滴。

根据本发明的装置，优选所述吸收塔的塔外壁周围安装有保温套（图1中未示出）。

根据本发明的装置，通过在所述吸收塔外部安装保温套，使得能够有效的控制吸收塔内的温度，例如可以将吸收塔内的温度控制在120℃以上，从而可以有效防止少量剩余的硫磺颗粒凝结粘附，导致堵塞管道。

根据本发明的装置，优选所述吸收塔为氨液吸收塔。

根据本发明的装置，优选该装置还包括：用于处理水洗单元流出的水洗液体的污水过滤单元4（例如为污水过滤器4），以及用于提供所述液硫池尾气的液硫池5。

本发明提供了一种液硫池尾气的处理方法，其中，该方法在本发明所述的装置中进行，其中，该方法包括：将液硫池尾气送入所述液硫脱除单元，将得到的脱除部分液态硫磺颗粒的液硫池尾气送入所述水洗单元，将得到的基本或全部脱除液态硫磺颗粒的液硫池尾气送入所述硫化氢吸收单元。

根据本发明的处理方法，优选所述液硫池尾气经过所述液硫脱除单元后，直径在5μm以上的液态硫磺颗粒的脱除率为99质量%以上，直径在2μm以上的液态硫磺颗粒的脱除率为95质量%以上。

根据本发明的处理方法，优选所述基本或全部脱除液态硫磺颗粒的液硫池尾气中水滴含量在1质量%以下。

根据本发明的处理方法，优选所述吸收塔外部安装的多个并联排布的喷嘴能够喷射得到平均粒径为12μm的液滴。

根据本发明的处理方法，本发明的方法及装置使液硫池尾气中的液体硫化颗粒（也可简称液硫滴）的含量从1000mg/L降低到10mg/L以内，H₂S含量从2000mg/L降低到25mg/L以内，并且通过水洗单元和硫化氢吸收单元的两重吸收，也能对SO₂进行脱除，从而使得处理后的气体可以通过烟囱直接排放到大气中。

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

对比例1

中国石化股份公司某分公司10万吨/年硫磺回收装置中的液硫池尾气，尾气中H₂S含量为3.2体积%，SO₂含量为3.2体积%，S₆含量为0.1体积%，S₈含量为0.4体积%，压力为6kPa（G），密度为0.784kg/m³，液硫池尾气的分子量25.1526g/mol，流量101kmol/h。

该尾气采用急冷水洗塔水洗吸收，急冷水洗塔内部安装常规普通的平板型塔盘共三层，操作压力为0.003MPa（G），温度80℃，其中的H₂S经急冷水洗塔处理后含量依旧比较高（达到500ppm），仍需进行焚烧处理后才能放空，且脱硫过程中容易引起塔盘堵塞，造成装置停工（平均运转周期仅为1-2个月），影响经济效益，造成能源浪费。

实施例1

使用如图1所示的处理液硫池尾气的装置处理液硫池尾气，如图1所示，该装置包括：用于提供所述液硫池尾气的液硫池，以及沿物流流向，通过管线依次串联连接的，用于脱除液硫池尾气中携带的液态硫磺颗粒的液硫脱除单元；以及用于脱除液硫池尾气中的H₂S以及残余液态硫磺颗粒的水洗单元；以及用于脱除液硫池尾气中剩余H₂S的硫化氢吸收单元，且还包括：用于处理水洗单元流出的水洗液体的污水过滤单元；

按照图1所示流程处理液硫池尾气，从液硫池流出的液硫池尾气（中国石化股份公司某分公司10万吨/年硫磺回收装置中的液硫池尾气，尾气中H₂S含量为3.2体积%，SO₂含量为3.2体积%，S₆含量为0.1体积%，S₈含量为0.4体积%，压力为6kPa（G），密度为0.784kg/m³，液硫池尾气分子量25.1526g/mol，流量101kmol/h）依次进入液硫脱除单元，水洗单元以及硫化氢吸收单元，且从水洗单元流出的水洗液体进入污水过滤单元进行过滤并从污水过滤单元排出酸性水，而从硫化氢吸收单元流出的尾气直接放空至大气中；其中：

用于脱除液硫池尾气中携带的液态硫磺颗粒的液硫脱除单元为液硫脱除旋流器（内部安装有由30根HL/G75的微旋流芯管并联组成的旋流脱硫器组）；液硫池尾气经过液硫脱除单元后能够有效脱除大部分的液态及固态硫磺颗粒（直径在5μm以上的液态硫磺颗粒的脱除率为99质量%，直径在2μm以上的液态硫磺颗粒的脱除率为96质量%），液硫脱除旋流器操作压力为-0.001MPa（G）（其中的压力是靠蒸汽喷射器产生的，G表示表压），操作温度130℃；

用于脱除液硫池尾气中的残余液态硫磺颗粒的水洗单元为急冷水洗塔（内部安装有3组人字形塔板，每组包括：三块人字形塔板，且每组交错排布，且在其上方的放空气入口和酸性净化水入口分别布置液体均布器，并且在其上方布置有由5根HL/G200微旋流芯管并联组成的脱水旋流器组），急冷水洗塔操作压力为0.003MPa（G），温度80℃；通过布置液体均布器能够使气液接触更加充分，强化吸收和洗涤效果，并且通过上部设置的脱水旋流器组脱除了尾气中夹带的水滴；

用于脱除液硫池尾气中H₂S的硫化氢吸收单元为氨液吸收塔（内部自下而上安装有喷雾混合器和由30根HL/G75的微旋流芯管并联组成的脱液旋流器组，外部安装有沿着吸收塔的外周壁排布的8个用于雾化的喷嘴，塔外壁周围安装有保温套），氨液吸收塔操作压力为0.015MPa（G），操作温度80℃，尾气在脱液旋流器组中的时间为1s；通过环形布置的喷嘴能够将吸收溶剂转化为微液滴，然后经过喷雾混合器与尾气原料能够充分混合，再经过脱液旋流器组能够脱除吸收了硫化氢气体的微液滴；

经过上述装置的处理，即采用液硫脱除单元脱除尾气中的液硫滴，然后采用水洗单元脱除尾气中残留的液硫滴同时吸收部分硫化氢，然后采用硫化氢吸收单元（例如物理吸收塔和/或化学吸收塔）脱除硫化氢，使得液硫池尾气中的液体硫化颗粒（也可简称液硫滴）的含量从1000mg/L降低到10mg/L以内，H₂S含量从2000mg/L降低到25mg/L以内，并且通过水洗单元和硫化氢吸收单元的两重吸收，也能对SO₂进行脱除，从而使得处理后的气体可以通过烟囱直接排放到大气中，减少了焚烧设备的投入，并且延长了整套装置的运转周期至一年半以上，提高了经济效益，效果显著。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种处理液硫池尾气的装置，其特征在于，该装置包括：

沿物流流向，通过管线依次串联连接的，用于脱除液硫池尾气中携带的液态硫磺颗粒的液硫脱除单元；以及

用于脱除液硫池尾气中的H₂S以及残余液态硫磺颗粒的水洗单元；以及

用于脱除液硫池尾气中剩余H₂S的硫化氢吸收单元。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述液硫脱除单元为内部安装有脱硫旋流器组的液硫脱除旋流器，所述脱硫旋流器组的分离精度为5μm。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述水洗单元为急冷水洗塔，所述急冷水洗塔内部沿着塔的高度方向自下而上安装有人字形塔板、液体均布器及脱水旋流器组，所述脱水旋流器组的分离精度为5μm。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述硫化氢吸收单元为吸收塔，所述吸收塔内部沿着塔的高度方向自下而上安装有喷雾混合器和脱液旋流器组，所述脱液旋流器组的分离精度为5μm。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的装置，其中，所述脱水旋流器组、脱液旋流器组以及脱硫旋流器组各自包括至少一根旋流分离管。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述脱水旋流器组、脱液旋流器组以及脱硫旋流器组各自包括并联排布的多根旋流分离管。

7.根据权利要求3所述的装置，其中，所述急冷水洗塔内部沿着与塔的高度方向垂直的方向上安装有多组人字形塔板，每组包括2-10个串联排布的人字形塔板，且相邻两组人字形塔板交错排布。

8.根据权利要求4所述的装置，其中，所述吸收塔外部安装有与所述吸收塔内部连通的多个沿着吸收塔的外周壁排布的用于雾化的喷嘴。

9.根据权利要求4所述的装置，其中，所述吸收塔的塔外壁周围安装有保温套。

10.根据权利要求4和8-9中任意一项所述的装置，其中，所述吸收塔为氨液吸收塔。

11.根据权利要求1-4中任意一项所述的装置，其中，该装置还包括：用于处理水洗单元流出的水洗液体的污水过滤单元，以及用于提供所述液硫池尾气的液硫池。

12.一种液硫池尾气的处理方法，其特征在于，该方法在权利要求1-11中任意一项所述的装置中进行，其中，该方法包括：

将液硫池尾气送入所述液硫脱除单元，将得到的脱除部分液态硫磺颗粒的液硫池尾气送入所述水洗单元，将得到的基本或全部脱除液态硫磺颗粒的液硫池尾气送入所述硫化氢吸收单元。

13.根据权利要求12所述的处理方法，其中，所述液硫池尾气经过所述液硫脱除单元后，直径在5μm以上的液态硫磺颗粒的脱除率为99质量%以上，直径在2μm以上的液态硫磺颗粒的脱除率为95质量%以上。

14.根据权利要求12所述的处理方法，其中，所述基本或全部脱除液态硫磺颗粒的液硫池尾气中水滴含量在1质量%以下。