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      一種由酸性氣生產(chǎn)碳酸氫鈉并提純硫化氫的方法及裝置與流程

      文檔序號(hào):12295482閱讀:650來源:國(guó)知局
      一種由酸性氣生產(chǎn)碳酸氫鈉并提純硫化氫的方法及裝置與流程
      本發(fā)明涉及一種酸性氣處理方法及裝置,屬于化學(xué)工程領(lǐng)域,適用于石油化工領(lǐng)域酸性氣體的綜合利用,尤其適用于利用酸性氣生產(chǎn)固體碳酸氫鈉和提純硫化氫氣體。

      背景技術(shù):
      硫元素普遍存在于化石燃料中,當(dāng)石油進(jìn)入精細(xì)分餾與深加工過程時(shí),與氫形成硫化氫氣體,該過程往往還伴生二氧化碳?xì)怏w、氨氣等。冶金行業(yè)的原料中也存在硫元素,但由于其加工過程多為高溫工況,硫元素被氧化,主要生成二氧化硫酸性氣。其它產(chǎn)生酸性氣的工況多發(fā)生在化工生產(chǎn)過程或化工產(chǎn)品使用過程。石油化工行業(yè)的酸性氣主要來自于天然氣開采、油田伴生氣、煤化工、煉油化工行業(yè)。在能源進(jìn)行加工處理的過程中又會(huì)對(duì)后續(xù)的處理產(chǎn)生不利影響(如催化劑中毒、管道腐蝕),因此必須控制工藝原料和產(chǎn)品中的硫含量。在脫硫的過程中硫元素以硫化氫的形式離開工藝系統(tǒng)外排進(jìn)入鍋爐焚燒,以二氧化硫的形式排入大氣。我國(guó)煙氣脫硫技術(shù)起步比較晚,脫硫副產(chǎn)品利用率更低。所以,絕大部分脫硫副產(chǎn)品閑置堆放,占用大量土地資源并造成二次污染。而采用脫硫劑循環(huán)再生使用、回收硫資源的脫硫技術(shù),其回收產(chǎn)品為單質(zhì)硫和硫酸等,均可作為化工原料,相對(duì)于其他脫硫工藝而言,其回收產(chǎn)品有更好的市場(chǎng)前景。我國(guó)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)克勞斯工藝結(jié)合尾氣加氫還原工藝,及溶劑吸收工藝技術(shù)。另一種工藝技術(shù)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)。克勞斯硫磺回收技術(shù)經(jīng)過了一系列的發(fā)展和完善,已經(jīng)形成了一個(gè)較為龐大的技術(shù)體系。最初的克勞斯法是硫化氫和氧先進(jìn)行混合,在一定的溫度條件下催化氧化生成單質(zhì)硫。原始克勞斯法的主要特點(diǎn)是以空氣為氧化劑,反應(yīng)在一個(gè)固定床絕熱反應(yīng)器中進(jìn)行。1938年德國(guó)法本公司對(duì)原始克勞斯法進(jìn)行改良,將硫化氫的氧化反應(yīng)分為兩個(gè)階段進(jìn)行:第一階段是1/3的硫化氫氧化為二氧化硫,反應(yīng)熱用蒸汽回收;第二階段是剩余2/3的硫化氫和二氧化硫反應(yīng)生成單質(zhì)硫。這一技術(shù)革新解決了原始克勞斯法3個(gè)問題:一是克勞斯反應(yīng)爐主要是硫化氫氧化為二氧化硫的反應(yīng),不需要維持低的反應(yīng)溫度;二是80%的反應(yīng)熱可以回收,回收方式為蒸汽;三是硫化氫的處理量比原始克勞斯法提高了50倍。這一技術(shù)被稱為改良克勞斯法。在實(shí)際應(yīng)用中,為了適應(yīng)不同的酸性氣組成和滿足日益嚴(yán)格的二氧化硫排放要求,改良克勞斯法形成了四種基本的工藝過程:直流法、分流法、硫循環(huán)法和直接氧化法。改良克勞斯法被簡(jiǎn)稱為克勞斯技術(shù),或者被稱為經(jīng)典克勞斯法。克勞斯法作為現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛的硫磺回收技術(shù),人們對(duì)此技術(shù)做了大量的研究。在此基礎(chǔ)上提出了富氧克勞斯技術(shù)、超級(jí)克勞斯技術(shù)(SuperClaus99)、超優(yōu)克勞斯技術(shù)(SuperClaus99.5)等。迄今為止,處理硫化氫最主要的手段是醇胺法吸收工藝和克勞斯硫回收工藝,尤其在超級(jí)克勞斯工藝開發(fā)以后,硫化氫的脫除率達(dá)到了99%以上。目前,該法已在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。LO-CAT工藝采用多元螯合的鐵催化劑使硫化氫直接轉(zhuǎn)化為元素硫,硫化氫的脫除率超過99.9%。LO-CAT工藝能夠適合酸性氣量波動(dòng)較大,以及硫化氫含量在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程中不斷再生。LO-CAT脫硫工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益主要取決于脫硫液的穩(wěn)定性以及化學(xué)品的消耗。根據(jù)鐵離子和絡(luò)合劑之間形成絡(luò)合物的不同其穩(wěn)定性也不同特點(diǎn),LO-CAT選擇了不同的絡(luò)合劑來配置絡(luò)合鐵溶液,防止硫化亞鐵沉淀的產(chǎn)生。LO-CAT工藝技術(shù)特點(diǎn)是工藝流程簡(jiǎn)單,操作彈性大,占地面積小,初次投資費(fèi)用低;但運(yùn)行成本過高,化學(xué)溶劑消耗大,不適合規(guī)模較大的脫硫裝置,含鐵廢水難處理,硫磺產(chǎn)品質(zhì)量不高。LO-CAT工藝國(guó)外主要致力于降低生產(chǎn)成本,減少設(shè)備尺寸以及改善硫磺的質(zhì)量等。國(guó)內(nèi)方面,LO-CAT工藝所使用的主要催化劑和其他化學(xué)藥劑均為進(jìn)口,相關(guān)催化劑的研究工作還處于起步階段LO-CAT催化劑的研發(fā)還需投入大量工作。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。專利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(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。酸性氣的綜合利用,可以采用投資較少的吸收法脫硫工藝技術(shù),該技術(shù)以堿劑為吸收劑,將硫化氫回收制備亞硫酸鹽。該技術(shù)將酸性氣進(jìn)行燃燒生成二氧化硫,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。該工藝裝置流程較短,反應(yīng)簡(jiǎn)單,操作彈性大,可適用于中小氣量的酸性氣工況,且氣量波動(dòng)對(duì)生產(chǎn)過程無影響,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(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)過程中存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重,維修費(fèi)用較高的確定。酸性氣的綜合利用,也可以采用投資較少的新型吸收法脫硫工藝技術(shù),生產(chǎn)化工產(chǎn)品硫化堿。硫化堿廣泛應(yīng)用于選礦、農(nóng)藥、染料、制革生產(chǎn)以及有機(jī)合成等工業(yè)。其中,染料工業(yè)中硫氫化鈉用于合成有機(jī)中間體和制備硫化染料的助劑;制革工業(yè)用于生皮的脫毛及鞣革,應(yīng)用于制革工業(yè)常規(guī)浸泡,能均勻松散皮料纖維組織,使皮料能緩慢膨脹,具有明顯的抗皺和提高革得率作用,并可確保皮料藍(lán)皮的顏色,保證皮料的感觀和質(zhì)量;化肥工業(yè)中硫氫化鈉可用于脫去活性炭脫硫劑中的單體硫;農(nóng)藥工業(yè)中是制造硫化銨及農(nóng)藥乙硫醇半成品的原料;采礦工業(yè)中硫氫化鈉大量用于銅礦選礦;人造纖維生產(chǎn)中用于亞硫酸染色等方面;硫氫化鈉還可用于廢水處理。隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)苛,硫磺產(chǎn)品在市場(chǎng)上的用量降低,價(jià)格也日益走低,硫磺價(jià)格約600元/噸,而硫化鈉的市場(chǎng)價(jià)格為2600元/噸,硫氫化鈉的市場(chǎng)價(jià)格更是達(dá)到3200元/噸。利用酸性氣生產(chǎn)低濃度溶液產(chǎn)品:低濃度有效避免結(jié)晶,但溶液產(chǎn)品沒有使用價(jià)值,必須進(jìn)行多級(jí)蒸發(fā)濃縮,能耗很高,沒有經(jīng)濟(jì)性。專利CN102515112A《一種利用粘膠纖維生產(chǎn)中生產(chǎn)的硫化氫廢氣制備硫化鈉的方法》設(shè)置噴淋吸收、兩級(jí)蒸發(fā)及冷卻結(jié)晶過程,該技術(shù)只能生產(chǎn)濃度極低的溶液,存在流程長(zhǎng)、生成的低濃度產(chǎn)品液蒸發(fā)、濃縮過程能耗高等問題。專利CN103466559A《三釜式硫氫化鈉連續(xù)生產(chǎn)技術(shù)》,以氫氧化鈉為吸收液,采用三級(jí)逆流吸收過程,實(shí)現(xiàn)硫氫化鈉溶液的連續(xù)化生產(chǎn)。該技術(shù)的原料氣需進(jìn)行脫除二氧化碳的預(yù)處理,存在流程長(zhǎng)、生產(chǎn)裝置復(fù)雜、特別是原料氣預(yù)處理能耗很高,裝置復(fù)雜等問題。專利CN101654226A《硫化染料廢氣制備硫化堿的方法》,以含硫化氫的硫化染料廢氣為原料,加入堿進(jìn)行反應(yīng),生成硫化堿。該技術(shù)生產(chǎn)過程為間歇操作,存在堿劑及產(chǎn)品低濃度,清洗裝置繁雜,產(chǎn)生廢水,實(shí)例3、4易產(chǎn)生堵塞、無法連續(xù)生成,且存在固廢問題。專利CN103495329A《一種脫除硫化氫并回收硫磺的工藝》,由酸性水汽提脫除硫化氫、碳酸鈉吸收硫化氫、富液在脫硫催化劑作用下生產(chǎn)硫泡沫,及過濾、熔硫生產(chǎn)單質(zhì)硫四部分構(gòu)成。該技術(shù)存在脫硫催化劑昂貴,硫泡沫夾帶催化劑導(dǎo)致硫產(chǎn)品純度不高,有固廢產(chǎn)生等問題。酸性氣為硫化氫和二氧化碳?xì)怏w的混合氣體:在石油化工領(lǐng)域,酸性氣通常為硫化氫、二氧化碳混合體,以堿劑為吸收劑、生產(chǎn)硫化鈉或硫氫化鈉溶液產(chǎn)品時(shí),通常會(huì)形成硫化鈉、硫氫化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉等物質(zhì),當(dāng)濃度達(dá)到一定值時(shí),會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶,導(dǎo)致裝置堵塞而無法正常實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。對(duì)于石油化工領(lǐng)域的酸性氣處理,目前還停留于“利用的根本原因是硫化氫為極危險(xiǎn)的有毒氣體,必須加以利用或轉(zhuǎn)化”的粗放型思維模式。目前,在“能效倍增、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展”的新要求下,需要一種新型的“節(jié)能、降耗、環(huán)?!钡乃嵝詺馓幚矸椒ā?br/>
      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
      針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種由酸性氣生產(chǎn)碳酸氫鈉并提純硫化氫的方法及裝置,與現(xiàn)有技術(shù)相比,適用于煉廠酸性氣的處理,尤其適用于利用酸性氣生產(chǎn)固體碳酸氫鈉和提純硫化氫氣體,能夠?qū)崿F(xiàn)酸性氣凈化和污染物的資源化的雙重目標(biāo)。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種由酸性氣生產(chǎn)碳酸氫鈉并提純硫化氫的方法,所述方法經(jīng)過吸收反應(yīng)、加熱、閃蒸與固液分離、氣體降溫收集四段過程,實(shí)現(xiàn)尾氣達(dá)標(biāo)排放,并生產(chǎn)固體碳酸氫鈉和硫化氫氣體產(chǎn)品,所述方法具體過程為酸性氣進(jìn)入吸收反應(yīng)器,與吸收液碳酸鈉接觸反應(yīng),反應(yīng)后的酸性氣經(jīng)凈化達(dá)標(biāo)排放,得到的反應(yīng)生成液經(jīng)換熱器換熱后進(jìn)入閃蒸分離罐,所述閃蒸分離罐內(nèi)設(shè)置篩網(wǎng)隔板,將反應(yīng)生成液中的固體碳酸氫鈉分離,同時(shí)反應(yīng)生成液中的硫氫化鈉在閃蒸分離罐內(nèi)分解得到硫化氫氣體和硫化鈉溶液,得到的硫化氫氣體經(jīng)冷凝后送至硫化氫氣瓶保存,得到的硫化鈉溶液分為兩路,第1路經(jīng)吸收反應(yīng)器的液相物料入口返回吸收反應(yīng)器,第2路經(jīng)吸收反應(yīng)器的吸收液入口返回吸收反應(yīng)器。本發(fā)明方法中,所述得到的硫化鈉溶液分兩路,其中第1路硫化鈉溶液的量占硫化鈉溶液總重量的10%~40%,優(yōu)選10%~20%。所述的返回吸收反應(yīng)器的硫化鈉,經(jīng)吸收反應(yīng)器的液相物料入口進(jìn)入吸收反應(yīng)器,在反應(yīng)器內(nèi)壁形成液膜,液膜在反應(yīng)管內(nèi)壁與反應(yīng)場(chǎng)之間形成隔離層,防止酸性氣中的H2S和堿液反應(yīng)生成的硫化鈉、碳酸鈉結(jié)晶顆粒附著反應(yīng)器內(nèi)壁,同時(shí)以液膜為吸熱介質(zhì),取出反應(yīng)熱,有效防止產(chǎn)品溶液過度蒸發(fā),防止器壁過熱導(dǎo)致硫化鈉、碳酸鈉過度蒸發(fā)而結(jié)晶掛壁,保證生產(chǎn)過程穩(wěn)定、連續(xù)長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明方法中,所述吸收反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為70~95℃,優(yōu)選為80~90℃。所述吸收液與酸性氣的液氣比為3~20L/m3,優(yōu)選5~10L/m3。本發(fā)明方法中,所述碳酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為10%~30%,優(yōu)選為15%~25%。本發(fā)明方法中,所述酸性氣包括硫化氫和二氧化碳。本發(fā)明方法中,所述換熱器出口溫度為90℃~99℃,所述閃蒸分離罐中的溫度為90℃~99℃,控制反應(yīng)生成液在進(jìn)入閃蒸分離罐前和在閃蒸分離罐內(nèi)停留期間的溫度為90℃~99℃。所述閃蒸分離罐內(nèi)可以是常壓或負(fù)壓操作。本發(fā)明方法中,所述吸收反應(yīng)器由上、中、下三段構(gòu)成,其中,上段為液膜發(fā)生管,中段為反應(yīng)管,下段為氣液分離管,所述液膜發(fā)生管、反應(yīng)管、氣液分離管呈上、下串聯(lián)連接,且為同一軸線布置;所述液膜發(fā)生管由外筒體、內(nèi)筒體、上環(huán)形封堵盤和下環(huán)形封堵盤構(gòu)成,液膜發(fā)生管的內(nèi)筒體上開設(shè)呈水平、環(huán)形分布的若干液相通道,液膜發(fā)生管設(shè)有氣相入口和液相物料入口;所述反應(yīng)管由上至下依次為進(jìn)料段、收縮段、喉管段、擴(kuò)張段和出料段,所述反應(yīng)管的進(jìn)料段上端與液膜發(fā)生管的內(nèi)筒體下端連接,反應(yīng)管的管壁設(shè)有吸收液入口,吸收液入口位于喉管段上部;所述氣液分離管由上蓋板、氣液分離管內(nèi)筒體、氣液分離管外筒體和下端板構(gòu)成;氣液分離管的內(nèi)筒體上部與反應(yīng)管的出料段下端連接,氣液分離管設(shè)有氣相出口和液相出口。上述吸收反應(yīng)器中,所述液膜發(fā)生管設(shè)有氣相入口和液相物料入口,所述氣相入口設(shè)置在液膜發(fā)生管的內(nèi)筒體的上端,所述液相物料入口設(shè)置在液膜發(fā)生管的外筒體的側(cè)壁上。上述吸收反應(yīng)器中,所述液相通道為三角形、圓形、長(zhǎng)條形或連續(xù)環(huán)隙中的一種,優(yōu)選為連續(xù)環(huán)隙。隙。液膜發(fā)生管內(nèi)筒體上液相通道的總面積為吸收反應(yīng)器的液相物料入口橫截面積的1~12倍,優(yōu)選3~5倍。上述吸收反應(yīng)器中,所述反應(yīng)管的吸收液入口連接液相分布器,液相分布器設(shè)置在反應(yīng)管中心線上,由上向下噴射吸收液,液相分布器可設(shè)置1~10個(gè),優(yōu)選4~6個(gè)。上述吸收反應(yīng)器中,所述氣液分離管的內(nèi)筒體底端開設(shè)齒槽,齒槽結(jié)構(gòu)為扇形齒槽、方形齒槽、三角形齒槽,優(yōu)選為三角形齒槽結(jié)構(gòu),齒槽寬度為3mm~20mm,優(yōu)選5mm~8mm;其底部夾角為15~90°,優(yōu)選30~60°。上述吸收反應(yīng)器中,所述氣液分離管設(shè)有氣相出口和液相出口,氣相出口設(shè)置在氣液分離管的外筒體的側(cè)壁上,且氣相出口的位置高于氣液分離管的內(nèi)筒體的下端出口,液相出口位于氣液分離管的外筒體的底部。本發(fā)明提供一種由酸性氣生產(chǎn)碳酸氫鈉并提純硫化氫的裝置,所述裝置包括吸收反應(yīng)器、換熱器、閃蒸分離罐和冷卻器;所述吸收反應(yīng)器的氣相入口與酸性氣入口管線連接,吸收反應(yīng)器的液相出口經(jīng)換熱器后與閃蒸分離罐的入口連接,閃蒸分離罐的氣相出口經(jīng)冷卻器后與硫化氫氣瓶連接,閃蒸分離罐的液相出口分兩路,其中第1路與吸收反應(yīng)器的液相物料入口連接,第2路與吸收反應(yīng)器的吸收液入口連接。本發(fā)明裝置中,所述閃蒸分離罐的罐體內(nèi)設(shè)置篩網(wǎng)隔板,用于將反應(yīng)生成液中攜帶的碳酸氫鈉固體分離出來。本發(fā)明裝置中,所述吸收反應(yīng)器由上、中、下三段構(gòu)成,其中,上段為液膜發(fā)生管,中段為反應(yīng)管,下段為氣液分離管,所述液膜發(fā)生管、反應(yīng)管、氣液分離管呈上、下串聯(lián)連接,且為同一軸線布置;所述液膜發(fā)生管由外筒體、內(nèi)筒體、上環(huán)形封堵盤和下環(huán)形封堵盤構(gòu)成,液膜發(fā)生管的內(nèi)筒體上開設(shè)呈水平、環(huán)形分布的若干液相通道,液膜發(fā)生管設(shè)有氣相入口和液相物料入口;所述反應(yīng)管由上至下依次為進(jìn)料段、收縮段、喉管段、擴(kuò)張段和出料段,所述反應(yīng)管的進(jìn)料段上端與液膜發(fā)生管的內(nèi)筒體下端連接,反應(yīng)管的管壁設(shè)有吸收液入口,吸收液入口位于喉管段上部;所述氣液分離管由上蓋板、氣液分離管內(nèi)筒體、氣液分離管外筒體和下端板構(gòu)成;氣液分離管的內(nèi)筒體上部與反應(yīng)管的出料段下端連接,氣液分離管設(shè)有氣相出口和液相出口。上述吸收反應(yīng)器中,所述液膜發(fā)生管設(shè)有氣相入口和液相物料入口,所述氣相入口設(shè)置在液膜發(fā)生管的內(nèi)筒體的上端,所述液相物料入口設(shè)置在液膜發(fā)生管的外筒體的側(cè)壁上。上述吸收反應(yīng)器中,所述液相通道為三角形、圓形、長(zhǎng)條形或連續(xù)環(huán)隙中的一種,優(yōu)選為連續(xù)環(huán)隙。隙。液膜發(fā)生管內(nèi)筒體上液相通道的總面積為吸收反應(yīng)器的液相物料入口橫截面積的1~12倍,優(yōu)選3~5倍。上述吸收反應(yīng)器中,所述反應(yīng)管的吸收液入口連接液相分布器,液相分布器設(shè)置在反應(yīng)管中心線上,由上向下噴射吸收液,液相分布器可設(shè)置1~10個(gè),優(yōu)選4~6個(gè)。上述吸收反應(yīng)器中,所述氣液分離管的內(nèi)筒體底端開設(shè)齒槽,齒槽結(jié)構(gòu)為扇形齒槽、方形齒槽、三角形齒槽,優(yōu)選為三角形齒槽結(jié)構(gòu),齒槽寬度為3mm~20mm,優(yōu)選5mm~8mm;其底部夾角為15~90°,優(yōu)選30~60°。上述吸收反應(yīng)器中,所述氣液分離管設(shè)有氣相出口和液相出口,氣相出口設(shè)置在氣液分離管的外筒體的側(cè)壁上,且氣相出口的位置高于氣液分離管的內(nèi)筒體的下端出口,液相出口位于氣液分離管的外筒體的底部。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明利用酸性氣生產(chǎn)固體碳酸氫鈉和提純硫化氫氣體的生產(chǎn)方法及裝置具有如下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明方法及裝置中,以碳酸鈉溶液為吸收液、以硫化鈉溶液為保護(hù)液,經(jīng)過吸收反應(yīng)、加熱、閃蒸與固液分離、氣體降溫收集四段過程,富含碳酸氫鈉固體顆粒的生成液經(jīng)過換熱,實(shí)現(xiàn)升溫后進(jìn)入閃蒸分離罐,硫氫化鈉分解為硫化鈉和硫化氫氣體,硫化氫氣體經(jīng)冷凝后注入氣瓶,作為硫化氫氣體產(chǎn)品,固體碳酸氫鈉被分離。該方法同時(shí)生產(chǎn)兩種產(chǎn)品,提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益。2、本發(fā)明方法及裝置中,采用本發(fā)明所述的吸收反應(yīng)器,通過設(shè)置液膜發(fā)生管,將硫化鈉溶液分一路通過液相物料入口進(jìn)入吸收反應(yīng)器,在吸收反應(yīng)器內(nèi)壁形成液膜,液膜在反應(yīng)管內(nèi)壁與反應(yīng)場(chǎng)之間形成隔離層,防止酸性氣中的H2S和CO2與吸收液反應(yīng)生成的硫化鈉、碳酸鈉結(jié)晶顆粒附著反應(yīng)器內(nèi)壁,同時(shí)以液膜為吸熱介質(zhì),取出反應(yīng)熱,有效防止產(chǎn)品溶液過度蒸發(fā),防止器壁過熱導(dǎo)致硫化鈉、碳酸鈉過度蒸發(fā)而結(jié)晶掛壁,保證生產(chǎn)過程穩(wěn)定、連續(xù)長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)。3、本發(fā)明方法及裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比,設(shè)備規(guī)模小,操作費(fèi)用少,操作費(fèi)用少,能耗低,且工藝簡(jiǎn)單,生產(chǎn)化工產(chǎn)品的同時(shí),實(shí)現(xiàn)酸性氣達(dá)標(biāo)排放。附圖說明圖1是本發(fā)明由酸性氣生產(chǎn)碳酸氫鈉并提純硫化氫的方法及裝置示意圖。圖2是本發(fā)明吸收反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式如圖1所示,本發(fā)明提供一種由酸性氣生產(chǎn)碳酸氫鈉并提純硫化氫的裝置,所述裝置包括吸收反應(yīng)器1、換熱器2、閃蒸分離罐4和冷卻器3;所述吸收反應(yīng)器1的氣相入口與酸性氣入口管線6連接,吸收反應(yīng)器1的液相出口經(jīng)換熱器2后與閃蒸分離罐4的入口連接,閃蒸分離罐4的氣相出口經(jīng)冷卻器3后與硫化氫氣瓶連接,閃蒸分離罐4的液相出口分兩路,其中第1路7與吸收反應(yīng)器的液相物料入口連接,第2路19與吸收反應(yīng)器的吸收液入口連接。如圖2所示,本發(fā)明由酸性氣生產(chǎn)碳酸氫鈉并提純硫化氫的方法及裝置中,所述吸收反應(yīng)器由上、中、下三段構(gòu)成,其中,上段為液膜發(fā)生管,中段為反應(yīng)管,下段為氣液分離管,所述液膜發(fā)生管、反應(yīng)管、氣液分離管呈上、下串聯(lián)連接,且為同一軸線布置;所述液膜發(fā)生管由外筒體34、內(nèi)筒體33、上環(huán)形封堵盤32和下環(huán)形封堵盤36構(gòu)成,液膜發(fā)生管的內(nèi)筒體33上開設(shè)呈水平、環(huán)形分布的若干液相通道35,液膜發(fā)生管設(shè)有氣相入口32和液相物料入口30,所述氣相入口32設(shè)置在液膜發(fā)生管的內(nèi)筒體33的上端,所述液相物料入口30設(shè)置在液膜發(fā)生管的外筒體34的側(cè)壁上,所述液相通道35為三角形、圓形、長(zhǎng)條形或連續(xù)環(huán)隙中的一種,優(yōu)選為連續(xù)環(huán)隙。所述反應(yīng)管由上至下依次為進(jìn)料段39、收縮段40、喉管段41、擴(kuò)張段42和出料段43,所述反應(yīng)管的進(jìn)料段39上端與液膜發(fā)生管的內(nèi)筒體33下端連接,反應(yīng)管的管壁設(shè)有吸收液入口37,吸收液入口37位于喉管段41上部,所述反應(yīng)管的吸收液入口37連接液相分布器38,液相分布器38設(shè)置在反應(yīng)管中心線上,由上向下噴射吸收液,液相分布器38可設(shè)置1~10個(gè),優(yōu)選4~6個(gè);所述氣液分離管由上蓋板47、氣液分離管內(nèi)筒體45、氣液分離管外筒體46和下端板49構(gòu)成;氣液分離管的內(nèi)筒體45上部與反應(yīng)管的出料段43下端連接,氣液分離管設(shè)有氣相出口44和液相出口50,述氣液分離管的內(nèi)筒體45底端開設(shè)齒槽48,齒槽48的結(jié)構(gòu)為扇形齒槽、方形齒槽、三角形齒槽,優(yōu)選為三角形齒槽結(jié)構(gòu),齒槽寬度為3mm~20mm,優(yōu)選5mm~8mm;其底部夾角為15~90°,優(yōu)選30~60°,所述氣相出口44設(shè)置在氣液分離管的外筒體46的側(cè)壁上,且氣相出口44的位置高于氣液分離管的內(nèi)筒體45的下端出口,液相出口50位于氣液分離管的外筒體46的底部。如圖1、圖2所示,對(duì)本發(fā)明由酸性氣生產(chǎn)碳酸氫鈉并提純硫化氫的方法做進(jìn)一步說明,來自酸性氣入口管線6的酸性氣進(jìn)入吸收反應(yīng)器1,與經(jīng)管線20輸送的吸收液碳酸鈉(所述吸收液為經(jīng)管線8輸送的碳酸鈉溶液和管線19輸送的硫化鈉混合液)接觸進(jìn)行吸收反應(yīng),吸收液自反應(yīng)管的收縮段引入噴淋,進(jìn)行以氣相為連續(xù)相,液相為分散相的氣液傳質(zhì)與反應(yīng)過程,該反應(yīng)過程將吸收液中的硫化鈉轉(zhuǎn)化為硫氫化鈉,并將碳酸鈉轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉,反應(yīng)后的酸性氣經(jīng)吸收反應(yīng)器1的氣相出口通過凈化氣出口管線9達(dá)標(biāo)排放;吸收反應(yīng)器1的富含碳酸氫鈉固體顆粒的反應(yīng)生成液經(jīng)管線10進(jìn)入換熱器2,與管線11輸送的蒸汽進(jìn)行換熱,溫度控制在90℃~99℃,實(shí)現(xiàn)升溫后的反應(yīng)生成液借助位能經(jīng)管線15進(jìn)入閃蒸分離罐4,閃蒸分離罐4內(nèi)設(shè)置篩網(wǎng)隔板,反應(yīng)生成液中攜帶的固體碳酸氫鈉被分離出來,通過閃蒸分離罐的固相出口經(jīng)管線13輸送產(chǎn)品碳酸氫鈉。反應(yīng)生成液中的硫氫化鈉在閃蒸分離罐內(nèi)分解為硫化鈉和硫化氫氣體,得到的硫化氫氣體經(jīng)閃蒸分離罐4的氣相出口經(jīng)管線16進(jìn)入冷卻器3,經(jīng)冷卻后,得到硫化氫產(chǎn)品,經(jīng)注入氣瓶作為硫化氫氣體產(chǎn)品;得到的硫化鈉溶液經(jīng)閃蒸分離罐4的液相出口經(jīng)管線17,由泵5分兩路返回吸收反應(yīng)器1,其中第一路7經(jīng)吸收反應(yīng)器的液相物料入口進(jìn)入吸收反應(yīng)器,當(dāng)液膜發(fā)生管的外筒體中液位高度超過內(nèi)筒體的液相通道液位時(shí),液相物料在液膜發(fā)生管內(nèi)筒體的內(nèi)壁上以壁流形態(tài)進(jìn)行分布,形成均勻流液膜,液膜在反應(yīng)管內(nèi)壁與反應(yīng)場(chǎng)之間形成隔離層,防止酸性氣中的H2S、CO2與吸收液反應(yīng)生成的硫化鈉、碳酸氫鈉鈉結(jié)晶顆粒附著反應(yīng)器內(nèi)壁,同時(shí)沖送反應(yīng)液滴,防止掛壁,同時(shí)以液膜為吸熱介質(zhì),及時(shí)取出反應(yīng)熱,有效防止產(chǎn)品溶液過度蒸發(fā),防止器壁過熱導(dǎo)致硫化鈉、碳酸鈉過度蒸發(fā)而結(jié)晶掛壁,保證生產(chǎn)過程穩(wěn)定、連續(xù)長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)。如果沒有液膜的存在,噴淋液滴會(huì)粘附在器壁,而反應(yīng)熱溫度較高,會(huì)產(chǎn)生蒸發(fā),導(dǎo)致硫化鈉析出結(jié)晶;另外,如果沒有液膜的存在,細(xì)小的碳酸氫鈉固體顆粒會(huì)隨噴淋液滴附著在反應(yīng)器器壁上,由于反應(yīng)溫度較高,液滴蒸發(fā)后顆粒附著器壁,導(dǎo)致反應(yīng)器的堵塞;設(shè)置液膜后,可有效避免Na2S結(jié)晶掛壁和碳酸氫鈉顆粒的附著;第2路19經(jīng)管線20與吸收反應(yīng)器1的吸收液入口連接。至此完成了利用酸性氣生產(chǎn)固體碳酸氫鈉和提純硫化氫氣體的過程。下面結(jié)合實(shí)施例說明本發(fā)明的反應(yīng)效果,但并不因此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1采用如圖1所示的方法及裝置,以酸性氣為原料,以碳酸鈉為吸收液、以硫化鈉溶液為保護(hù)液,進(jìn)行反應(yīng)。酸性氣中CO2體積分?jǐn)?shù)為7%,H2S體積分?jǐn)?shù)為92%,烴類體積分?jǐn)?shù)為1%。Na2CO3溶液質(zhì)量濃度為20%。實(shí)施例1中,所述吸收反應(yīng)器為采用圖2所示的反應(yīng)器。實(shí)施例1中,過程溶液硫化鈉回流部分為總重量的20%,吸收反應(yīng)器中吸收液與酸性氣的液氣比為5L/m3??刂品磻?yīng)溫度為80℃~85℃之間,反應(yīng)結(jié)果見表1。比較例1與實(shí)施例1相同,不同之處為所述吸收反應(yīng)器為常規(guī)的反應(yīng)罐。比較例2與實(shí)施例1相同,不同之處為所述閃蒸分離罐得到的液相物料全部通過吸收反應(yīng)器的吸收液入口進(jìn)入吸收反應(yīng)器,取消經(jīng)液相物料入口進(jìn)入吸收反應(yīng)器這一循環(huán)。表1實(shí)施例和比較例反應(yīng)結(jié)果
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