CN206688483U - 一种二硫化碳生产过程中酸性过程气的处理设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种二硫化碳生产过程中酸性过程气的处理设备，包括连接冷却后的加氢反应的过程气的急冷塔、与所述急冷塔相连的酸水过滤器、与所述酸水过滤器相连的静态混合器和与所述静态混合器相连的氧化塔，所述静态混合器连接有碱液罐和空气发生器，所述氧化塔下部设置有净化水出口，所述氧化塔的上部设置有尾气出口，所述尾气出口连接有尾气灼烧炉。对酸性水进行氧化中和处理，使最终排放水达到排放标准，对环境无污染，而且整套处理设备处理成本小，效果佳，适合推广使用。
Description
技术领域
本实用新型属于二硫化碳生产领域，具体涉及一种二硫化碳生产过程中酸性过程气的处理设备。
背景技术
二硫化碳生产过程中，经过克劳斯***硫回收之后还存在含有SO2、COS、CS2及硫雾、气态硫等有害尾气。将这些尾气经过在线加热炉的次当量燃烧反应，升温加热后进入加氢反应器，加氢反应后的过程气，经过冷却器冷却后进入急冷塔，急冷塔冷却水在喷淋过程中，吸收微量的硫化氢、二氧化硫等酸性气体，形成酸性水，因急冷塔过程气含有水蒸气，经冷凝后也形成水，使得急冷塔液位大幅度上升。生成的酸性水由急冷水泵将大部分泵至塔顶，用作冷却回流，为了保证急冷塔液位稳定，在回流管线上通过一路支管，将另外一部分的酸性水以生产废水的形式排放至市政污水管网，由于该废水主要是溶解了硫化氢和二氧化硫等酸性组分的吸收冷凝液，若直接排放则对环境有较大污染。
现有的二硫化碳制备中尾气的处理技术有如下缺陷：采用多台克劳斯反应器，但是还是会产生相当一部分尾气，这样做既浪费了资源，又不能做到很好地保护环境。专利号为CN200610127380.0中国实用新型专利于2006年9月18号公开了一种二硫化碳制备过程中尾气的处理设备及方法，经克劳斯***的尾气进入至少三台克劳斯反应器内，分别交替进行反应吸附、加热、吹冷操作，反应吸附操作温度在硫磺的硫露点之下，采用多级克劳斯燃烧炉与低温克劳斯工艺相结合的方式处理尾气，这种做法消耗了一定的能源，虽然能够回收尾气中的大量二硫化碳，但是最后所产生的尾气处理不彻底，排放还是不够环保。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种二硫化碳生产过程中酸性过程气的处理设备，对酸性水进行氧化中和处理，使最终排放水达到排放标准，对环境无污染，而且整套处理设备处理成本小，效果佳，适合推广使用。
为了实现目的，本实用新型采用如下的技术方案：
一种二硫化碳生产过程中酸性过程气的处理设备，其特征在于，包括连接冷却后的加氢反应的过程气的急冷塔、与所述急冷塔相连的酸水过滤器、与所述酸水过滤器相连的静态混合器和与所述静态混合器相连的氧化塔，所述静态混合器连接有碱液罐和空气发生器，所述氧化塔下部设置有净化水出口，所述氧化塔的上部设置有尾气出口，所述尾气出口连接有尾气灼烧炉。
作为优选，所述酸水过滤器还依次连通有空气冷却器和循环水冷却器，所述循环水冷却器连接所述急冷塔上部。
设计急冷塔目的是使过程气迅速降温，冷凝水蒸气，给后续工艺的选择性吸收创造有利的温度条件和浓度条件，防止氧化塔内溶剂被水稀释后导致吸收效率下降，以及减少溶剂在选择性吸收解吸的过程中需要的蒸汽消耗。同时，回收水也可以避免尾气经过处理后，经烟囱高空排放时水蒸气大量汽化现象。
设计氧化塔目的是，分流急冷塔的酸性水总流量，帮助急冷塔维持回收冷凝水的循环作业能力，中和氧化处理，使得酸性水转化为中性水，达到循环使用或排放的标准。
采用循环水列管冷却器和空气冷却器的组合，部分酸水回流至急冷塔顶，冬季时环境气温较低时，循环水冷力充足，关闭所有的空气冷却器，而夏季环境气温较高时，同时运行水冷和空冷，多级冷却保证了循环水***的稳定，节约了能耗。
设计静态混合器将酸性水，空气和液碱预先混合，让三者充分接触，强化了空气中的氧从气相向液相的传质，为进入氧化塔氧化中和准备了均质条件。
作为优选，所述氧化塔和急冷塔内都设置有填料层。目的是为了达到强化液体的湍流程度，为气、液两相提供充分的接触面，为气相在塔内湍流运动创造条件，强化传质传热。
作为优选，所述填料层的上方设置有上升管，防止上升的液相鼓泡时对整个液面产生过大的波动。
作为优选，氧化塔和急冷塔配置了现场和远传液位计，温度计和压力表，为了实现自动检测液位压力、温度等。
作为优选， 160℃左右的过程气经过急冷塔冷却之后，降温至35-40℃，为下游的工艺创造了良好的条件。
作为优选， 所选用的空气冷却器可以单组，也可以多组，视外界温度和冷却能力要求而定。
作为优选，所述氧化塔的净化水出口连接出水管，在所述出水管上设置有在线pH分析仪，当pH出现低报时，提示***需加注新鲜碱液。
作为优选，所述氧化塔的出水管上设置有流量变送器和流量控制调节阀。
作为优选，所述碱液罐上设置有液位变送器。
作为优选，在所述急冷塔与所述酸水过滤器之间设置有酸水泵，在所述酸水泵前配置有篮式过滤器。
作为优选，在所述碱液罐与所述静态混合器之间设置有碱液泵，在所述碱液泵前配置有Y型过滤器。
本实用新型还提供一种二硫化碳生产过程中酸性水的处理工艺，借助本实用新型的处理设备，对酸性水进行氧化中和处理，处理条件温和，对整个设备的要求低，处理效果好。
处理工艺本实用新型采用如下的技术方案：来自二硫化碳生产过程中过程气先在急冷塔内进行冷凝形成酸性水，酸性水再和氢氧化钠溶液以及空气，在静态混合器处完成混合均质后，进入氧化塔进行中和氧化处理。
本工艺设计在常温常压下，不采用催化剂和氧化助剂，直接利用空气和液碱，在填料的强化传质作用下，实现酸水的中和氧化，反应产物为稳定的中性正盐硫酸钠，减少了处理过程中二次杂质的引进和环境污染。
经过克劳斯***硫回收之后的尾气，经过在线加热炉的次当量燃烧反应，升温加热后，进入加氢反应器，在催化剂的作用下，发生如下主要反应：
1)次当量燃烧反应提供氢源
2)催化还原反应
3)水解反应
有机硫包括SO2、COS、CS2及硫雾、气态硫等均被转化为H2S。同时，加氢反应为放热反应，离开加氢反应器的高温过程气，进入加氢尾气冷却器中冷却至160℃-190℃左右。
本工艺首先将含有大量水蒸气的高温过程气管道输送至急冷塔，在急冷塔内，被由上而下的低温脱盐水强化传质换热和循环降温，70℃-80℃的急冷水至急冷塔底部流出。过程气因上述催化还原反应而产生的水蒸汽被急冷水冷凝，故而产生大量的酸性水，经急冷水泵加压后，在酸性水过滤器中去除夹带的硫磺颗粒，一部分再经过空气冷却器及循环水冷却器冷却至35℃-40℃，循环返回急冷塔顶。另外一部分分流，管道送出，与液碱、压缩空气在空气混合器中混合后送入氧化塔中和氧化处理，处理后的净化水排入污水管网，氧化尾气进入尾气灼烧炉，由灼烧处理后经80米烟囱排空。
酸水中主要组分为硫化氢和二氧化硫，在氧化塔内将分别发生如下反应：
1）H2S的弱酸电离和钠碱的中和氧化反应：
2）SO2水溶液和钠碱的中和氧化反应：
硫化氢溶于水会变成氢硫酸（一体积水能溶解2.6体积硫化氢）,继而发生弱酸电离形成水合氢离子H3O+和硫氢根离子HS-。电离出来的HS-和足量的氢氧化钠发生酸碱中和反应，生产硫化钠，在氧气接触条件下，被氧化成亚硫酸钠，接着，生成的亚硫酸钠不稳定，既被空气中的氧气进一步被氧化为稳定的正盐硫酸钠，完成中和氧化反应；二氧化硫溶入水（一体积水能溶解40体积二氧化硫），即和水反应生成亚硫酸，亚硫酸再和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠，生成的亚硫酸钠不稳定，既被空气中的氧气进一步被氧化为稳定的正盐硫酸钠。氧化中和之后的出水pH稳定在7.0-7.5，满足排放标准。
作为优选，在急冷塔内形成的酸性水分流一部分经过空气冷却器和循环水冷却器，再送入到急冷塔上部。
作为优选，空气流量控制在20-30M3/h，急冷水流量控制在70～80 M3/h。
作为优选，进入氧化塔的酸水流量稳定在4-5 T/h。
作为优选，急冷塔塔底压力控制在17～22kPa，塔顶压力控制在15～20kPa，压差＜5kPa，急冷塔塔顶温度控制在35～40℃，塔底温度控制在70～80℃。
作为优选，氧化塔塔顶压力控制在0.1～0.2MPa，温度控制在45～65℃。
作为优选，急冷塔液位高度控制在30～40％，以急冷塔液位计远传信号联锁调节阀，来调节阀门的开度，控制分流的流量，确保塔顶具有足够的回流冷却能力。
作为优选，氧化塔液位高度控制在30～40％，以塔上部液位计远传信号联锁调节阀，来调节阀门的开度，控制氧化塔净化水的输出流量。
通过实施上述技术方案，本实用新型采用的工艺和设备，具有如下的优点：1. 在常温常压下，不采用催化剂和氧化助剂，直接利用空气和液碱，在填料的强化传质作用下，实现酸水的中和氧化，节能环保，操作费用低；2. 对酸性水处理效果好，使最终排放水达到排放标准，对环境无污染；3.整套处理设备处理成本小，效果佳，适合推广使用。
附图说明
附图1为本实用新型一实施例的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例，对实用新型的技术方案作进一步详细说明。
实施例1：
经过克劳斯***硫回收之后的尾气，经过在线加热炉的次当量燃烧反应，升温加热后，进入加氢反应器，在催化剂的作用下，发生如下主要反应：
4)次当量燃烧反应提供氢源
5)催化还原反应
6)水解反应
有机硫包括SO2、COS、CS2及硫雾、气态硫等均被转化为H2S。同时，加氢反应为放热反应，离开加氢反应器的高温过程气，进入加氢冷却器1中冷却至160℃-190℃左右。
首先将在进入加氢冷却器1中冷却的含有大量水蒸气的高温过程气管道输送至急冷塔2，过程气在急冷塔2内，上升过急冷塔2的填料层21，被由上而下的低温脱盐水强化传质换热和循环降温，70℃-80℃的急冷水至急冷塔2底部流出。急冷塔2塔底压力控制在16kPa，塔顶压力控制在8kPa，压差＜5kPa，急冷塔2塔顶温度控制在40℃，塔底温度控制在70℃。过程气因上述催化还原反应而产生的水蒸汽被急冷水冷凝，故而产生大量的酸性水，经急冷水泵加压后，在酸水过滤器3中去除夹带的硫磺颗粒，一部分再经过辅助路线的空气冷却器4及循环水冷却器5冷却至35℃-40℃，循环返回急冷急冷塔2塔顶。另外一部分分流，经过处理路线，管道送出，与液碱罐6输出的碱液（本实施例采用氢氧化钠溶液）、风机7产生的压缩空气在静态混合器8中混合后送入氧化塔9中和氧化处理。
空气流量控制在30M3/h，急冷水流量控制在70 M3/h；进入氧化塔的酸性水流量稳定在4 T/h，氧化塔9塔顶压力控制在0.1MPa，温度控制在45℃。
酸性水中主要组分为硫化氢和二氧化硫，在氧化塔9内将分别发生如下反应：
2）H2S的弱酸电离和钠碱的中和氧化反应：
2）SO2水溶液和钠碱的中和氧化反应：
硫化氢溶于水会变成氢硫酸（一体积水能溶解2.6体积硫化氢）,继而发生弱酸电离形成水合氢离子H3O+和硫氢根离子HS-。电离出来的HS-和足量的氢氧化钠发生酸碱中和反应，生产硫化钠，在氧气接触条件下，被氧化成亚硫酸钠，接着，生成的亚硫酸钠不稳定，既被空气中的氧气进一步被氧化为稳定的正盐硫酸钠，完成中和氧化反应；二氧化硫溶入水（一体积水能溶解40体积二氧化硫），即和水反应生成亚硫酸，亚硫酸再和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠，生成的亚硫酸钠不稳定，既被空气中的氧气进一步被氧化为稳定的正盐硫酸钠。
为了达到强化液体的湍流程度，为气、液两相提供充分的接触面，降低传质阻力，提高传质效果，急冷塔2和氧化塔9体内部设置有填料层。为解决上升的液相鼓泡时对整个液面产生过大的波动，填料层上部设置有上升管。为了实现自动检测液位压力等，氧化塔9和急冷塔2配置了现场和远传液位计，温度计和压力表。酸水在塔内上升穿过填料层，从上升管口溢出，处理后的中性净化水pH稳定在7.0-7.5，由氧化塔9上的净化水出口91排出塔外送至生产污水管网，塔顶废气则通过顶部尾气出口92送出，出口管道设置有自力式压力调节阀，去尾气灼烧炉焚烧净化后排放。
在所述急冷塔2与所述酸水过滤器3之间设置有酸水泵10，在所述酸水泵10前配置有篮式过滤器11；
在所述碱液罐6与所述静态混合器8之间设置有碱液泵12，在所述碱液泵12前配置有Y型过滤器13。
碱液罐6设置有液位变送器，所述氧化塔9的净化水出口连接出水管，在所述出水管上设置有在线pH分析仪14。
急冷塔2液位高度控制在 30％，以塔釜液位计远传信号联锁调节阀，来调节阀门的开度，控制分流的流量，确保塔顶具有足够的回流冷却能力。
氧化塔9液位高度控制在40％，以塔上部液位计远传信号联锁调节阀，来调节阀门的开度，控制氧化塔净化水的输出流量。
实施例2：
加氢反应器的高温过程气，进入加氢冷却器中冷却至160℃-190℃左右。首先将在进入加氢冷却器中冷却的含有大量水蒸气的高温过程气管道输送至急冷塔，过程气在急冷塔内，上升过急冷塔的填料层，被由上而下的低温脱盐水强化传质换热和循环降温，70℃～80℃的急冷水至急冷塔底部流出。急冷塔塔底压力控制在22kPa，塔顶压力控制在22kPa，压差＜5kPa，急冷塔塔顶温度控制在40℃，塔底温度控制在70℃。过程气因上述催化还原反应而产生的水蒸汽被急冷水冷凝，故而产生大量的酸性水，经急冷水泵加压后，在酸性水过滤器中去除夹带的硫磺颗粒，一部分再经过辅助路线的空气冷却器及循环水冷却器冷却至35℃～40℃，循环返回急冷塔顶。另外一部分分流，经过处理路线，管道送出，与液碱罐输出的碱液（本实施例采用氢氧化钠溶液）、风机产生的压缩空气在静态混合器中混合后送入氧化塔中和氧化处理。
空气流量控制在20M3/h，急冷水流量控制在80 M3/h；进入氧化塔的酸性水流量稳定在5 T/h，氧化塔塔顶压力控制在0.2MPa，温度控制在65℃。
为了达到强化液体的湍流程度，为气、液两相提供充分的接触面，降低传质阻力，提高传质效果，急冷塔和氧化塔体内部设置有填料层。为解决上升的液相鼓泡时对整个液面产生过大的波动，填料层上部设置有上升管。为了实现自动检测液位压力等，氧化塔和急冷塔配置了现场和远传液位计，温度计和压力表。酸水在塔内上升穿过填料层，从上升管口溢出，处理后的中性净化水pH稳定在7.0，由氧化塔上部出液口排出塔外送至生产污水管网，塔顶废气则通过顶部出口送出，出口管道设置有自力式压力调节阀，去尾气灼烧炉焚烧净化后排放。
在所述急冷塔与所述酸水过滤器之间设置有酸水泵，在所述酸水泵前配置有篮式过滤器；
在所述碱液罐与所述静态混合器之间设置有碱液泵，在所述碱液泵前配置有Y型过滤器。
碱液罐设置有液位变送器，所述氧化塔的净化水出口连接出水管，在所述出水管上设置有在线pH分析仪。
急冷塔液位高度控制在 40％，以塔釜液位计远传信号联锁调节阀，来调节阀门的开度，控制分流的流量，确保塔顶具有足够的回流冷却能力。
氧化塔液位高度控制在 35％，以塔上部液位计远传信号联锁调节阀，来调节阀门的开度，控制氧化塔净化水的输出流量。
Claims (8)
1.一种二硫化碳生产过程中酸性过程气的处理设备，其特征在于，包括连接冷却后的加氢反应的过程气的急冷塔、与所述急冷塔相连的酸水过滤器、与所述酸水过滤器相连的静态混合器和与所述静态混合器相连的氧化塔，所述静态混合器连接有碱液罐和空气发生器，所述氧化塔下部设置有净化水出口，所述氧化塔的上部设置有尾气出口，所述尾气出口连接有尾气灼烧炉。
2.根据权利要求1所述一种二硫化碳生产过程中酸性过程气的处理设备，其特征在于，所述酸水过滤器还依次连通有空气冷却器和循环水冷却器，所述循环水冷却器连接所述急冷塔上部。
3.根据权利要求1所述一种二硫化碳生产过程中酸性过程气的处理设备，其特征在于，所述氧化塔的中部和急冷塔的中部都设置有填料层。
4.根据权利要求3所述一种二硫化碳生产过程中酸性过程气的处理设备，其特征在于，所述填料层的上方设置有上升管。
5.根据权利要求1所述一种二硫化碳生产过程中酸性过程气的处理设备，其特征在于，所述碱液罐上设置有液位变送器。
6.根据权利要求1所述一种二硫化碳生产过程中酸性过程气的处理设备，其特征在于，所述氧化塔的净化水出口连接出水管，在所述出水管上设置有在线pH分析仪。
7.根据权利要求1所述一种二硫化碳生产过程中酸性过程气的处理设备，其特征在于，在所述急冷塔与所述酸水过滤器之间设置有酸水泵，在所述酸水泵前配置有篮式过滤器。
8.根据权利要求1所述一种二硫化碳生产过程中酸性过程气的处理设备，其特征在于，在所述碱液罐与所述静态混合器之间设置有碱液泵，在所述碱液泵前配置有Y型过滤器。
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