一種酸汽生產(chǎn)高純度H₂S氣體的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種酸汽生產(chǎn)高純度H2S氣體的方法，經(jīng)脫除煤焦油、萘和BTX，脫除HCN、NH3、H2O、苯和烷基化合物，再脫除N2、H2，并將CO2和H2S分離，即得到純度為99%以上的H2S氣體。本發(fā)明對(duì)酸汽處理得到H2S的得率是70%，10000～20000元/噸，排放的尾氣中含有CO2、H2、N2、H2O和H2S，與常規(guī)技術(shù)相比，產(chǎn)品價(jià)值提高20倍，排放污染物中無(wú)SO2，減少了污染物的排放。
【專利說(shuō)明】
一種酸汽生產(chǎn)高純度H2S氣體的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明具體涉及一種酸汽生產(chǎn)高純度H2S氣體的方法，屬于酸性氣體凈化和提純技術(shù)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]焦化氨水脫硫工藝中的酸汽中含有貼、順3、0)2、1^等氣體和煤焦油、萘、苯等雜質(zhì)，目前對(duì)酸汽的處理方法是采用克勞斯法生產(chǎn)硫磺或者焚燒法生產(chǎn)硫酸，但是這些方法均存在產(chǎn)品價(jià)值低等問(wèn)題。
[0003]因此，有必要研發(fā)一種產(chǎn)品附加值高的酸汽處理方法。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種酸汽生產(chǎn)高純度H2S氣體的方法，通過(guò)物理和化學(xué)的方法，脫除H2S 以外的雜質(zhì)，用酸氣生產(chǎn)高純度h2s氣體，提高了產(chǎn)品附加值，減少了污染物排放。
[0005]本發(fā)明通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種酸汽生產(chǎn)高純度H2S氣體的方法，經(jīng)過(guò)下列步驟:(1)將酸汽加壓到30?40KPa，以該壓力通入酸度3?7%的稀硫酸溶液，稀硫酸溶液吸收酸汽中的NH3生成硫酸銨結(jié)晶，使酸汽中的NH3降低到彡30mg/Nm3;(2 )將步驟(1)所得氣體通入活性炭，在20?30°C下進(jìn)行粗脫油脫萘反應(yīng)，直至煤焦油、 萘和BTX的含量分別彡10mg/Nm3、20mg/Nm3和4000mg/Nm3;該步驟能有效脫除酸汽原料中的煤焦油、萘和BTX;(3 )將步驟(2)所得氣體通入活性炭，在20?30°C下進(jìn)行精脫油脫萘反應(yīng)，直至煤焦油、 萘和BTX含量分別< 10mg/Nm3、4mg/Nm3和4000mg/Nm3;該步驟能有效脫除煤焦油、萘和BTX;(4)將步驟(3)所得氣體通入Ni催化劑，在溫度1100°C下反應(yīng)，直至HCN和NH3氣體的含量降低到5mg/Nm3以下；該步驟中，HCN氣體在Ni催化劑的作用下分解為N2、H2和C〇2，NH3氣體在Ni催化劑的作用下分解為他和出，焦油、萘和BTX在催化劑的作用下發(fā)生烷基化反應(yīng)；(5)將步驟(4)所得氣體冷卻至25°C ;(6)將步驟(5)所得氣體以1.0?2.0MPa的壓力通入裝有氯化鈣，在20?30°C下進(jìn)行脫水和脫氨，氯化鈣能同時(shí)有效吸收水份和氨；(7)將步驟(6)所得氣體以0.8?1.8MPa的壓力通入組合試劑，在20?30°C下進(jìn)行苯和烷基化合物的吸附，直至萘和烷基化合物的含量分別< l〇mg/Nm3和10mg/Nm3，該步驟能有效脫除苯和烷基化合物；(8)將步驟(7)所得氣體以0.7?1.7MPa的壓力通入中空纖維膜，得到吣含量小于4%的氣體，該氣體中⑶2、H2和H2S三者總量彡96%、N2含量彡4%;由于中空纖維膜分離N2、H2、⑶2、 H2S，C〇2的滲透系數(shù)是N2的30?40倍，H2和郵的滲透系數(shù)是N2的80?120倍，該步驟能有效脫除N2;(9)將步驟(8)所得氣體以0.6?1.6MPa的壓力，經(jīng)變壓吸附原理分離出H2,得到H2含量小于4%的氣體;該氣體中C02和H2S二者總量彡96%、H2含量彡4%，該步驟能有效脫除H2;(10)將步驟(9)所得氣體以0.5?1.5MPa的壓力通入5A分子篩，5A分子篩吸附C02和H2S 氣體，排出的出進(jìn)行排空；(11)將步驟(10)的5A分子篩進(jìn)行蒸汽間接加熱，使C02和H2S氣體從5A分子篩中解析， 收集得到含量為99%以上的C02和H2S混合氣體；(12)將步驟(11)的⑶2和H2S混合氣體，經(jīng)常規(guī)低溫精餾，將C02和H2S分離，即得到純度為99%以上的H2S氣體。
[0006]所述步驟(1)的酸汽由下列體積百分?jǐn)?shù)的組分組成:NH315?2 0 %、H2 S 2 0?3 0 %、 C0215 ?25%、HCN1%、H2030 ?40%，煤焦油彡 200mg/Nm3、萘彡 200mg/Nm3、BTX 彡 2000mg/Nm3。
[0007]所述步驟(7)的組合試劑是由下列質(zhì)量份的組分組成:惰性氧化鋁10?20份、活性氧化鋁10?20份、焦炭1?5份、硅膠1?5份、活性炭70?80份。
[0008]本發(fā)明具備的優(yōu)點(diǎn)及效果:本發(fā)明通過(guò)物理和化學(xué)的方法，脫除酸氣中NH3、HCN、 C〇2、H20、煤焦油、萘、BTX，得到純度99%的H2S氣體。常規(guī)對(duì)酸汽的處理是制備硫磺或者硫酸， 產(chǎn)率均是60?70%，硫磺和硫酸的價(jià)格分別是500?700元/噸，排放的尾氣中含有C02、H2、N2、 H20、S02和H2S;而本發(fā)明對(duì)酸汽處理得到H2S的得率是70%，10000?20000元/噸，排放的尾氣中含有C02、H2、N2、H2(^PH2S，與常規(guī)技術(shù)相比，產(chǎn)品價(jià)值提高20倍，排放污染物中無(wú)S02，減少了污染物的排放?！揪唧w實(shí)施方式】
[0009]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0010]實(shí)施例1(1)待處理酸汽由下列體積百分?jǐn)?shù)的組分組成:NH315?20%、H2S20?30%、C0215?25%、 HCN1 %、H2030 ?40%，煤焦油彡 200mg/Nm3、萘彡 200mg/Nm3、BTX 彡 2000mg/Nm3;將酸汽經(jīng)酸汽風(fēng)機(jī)加壓到36KPa(G)，以該壓力通入氨吸收器中，氨吸收器中為酸度4% 的稀硫酸溶液，稀硫酸溶液吸收酸汽中的NH3生成硫酸銨結(jié)晶，使酸汽中的NH3降低到< 30mg/Nm3 ；(2)將步驟(1)所得氣體通入粗脫油脫萘塔，粗脫油脫萘塔中裝有活性炭，在25°C下進(jìn)行粗脫油脫萘反應(yīng)，直至煤焦油、萘和BTX的含量分別彡10mg/Nm3、20mg/Nm3和4000mg/Nm3; 該步驟能有效脫除酸汽原料中的煤焦油、萘和BTX;(3)將步驟(2)所得氣體通入精脫油脫萘塔，精脫油脫萘塔中裝有活性炭，在25°C下進(jìn)行精脫油脫萘反應(yīng)，直至煤焦油、萘和BTX含量分別彡10mg/Nm3、4mg/Nm3和4000mg/Nm3;該步驟能有效脫除煤焦油、萘和BTX;(4)將步驟(3)所得氣體通入氨分解爐，氨分解爐中裝有Ni催化劑，氨分解爐為圓管梅花狀爐膽，爐膽溫度采用電加熱，溫度采用可控硅控制；在溫度ll〇〇°C下反應(yīng)，直至HCN和 NH3氣體的含量降低到5mg/Nm3以下；該步驟中，HCN氣體在Ni催化劑的作用下分解為N2、H2和 C02，NH3氣體在Ni催化劑的作用下分解為他和出，焦油、萘和BTX在催化劑的作用下發(fā)生烷基化反應(yīng)；(5)將步驟(4)所得氣體通入水冷塔，噴水冷卻至25°C ;(6)將步驟(5)所得氣體以1.5MPa(G)的壓力通入脫水塔，脫水塔中裝有氯化鈣，在25°C下進(jìn)行脫水和脫氨，氯化鈣能同時(shí)有效吸收水份和氨；(7)將步驟(6)所得氣體以1.5MPa(G)的壓力通入脫苯塔，脫苯塔中裝有組合試劑，在25 °(:下進(jìn)行苯和烷基化合物的吸附，直至萘和烷基化合物的含量分別彡10mg/Nm3和10mg/Nm3， 該步驟能有效脫除苯和烷基化合物;其中，組合試劑是由下列質(zhì)量份的組分組成:惰性氧化鋁10份、活性氧化鋁10份、焦炭1份、硅膠1份、活性炭70份；(8)將步驟(7)所得氣體以1.2MPa(G)的壓力通入脫氮塔，脫氮塔為一組中空纖維膜，得至Ijfe含量小于4%的氣體，該氣體中C02、H2和H2S三者總量彡96%、N2含量彡4%;由于中空纖維膜分離吣、出、0)2、1123,0)2的滲透系數(shù)是吣的30?40倍，112和1123的滲透系數(shù)是吣的80?120倍， 該步驟能有效脫除N2;(9)將步驟(8)所得氣體以1.4MPa(G)的壓力通入脫氫塔，脫氫塔為PSA塔，經(jīng)變壓吸附原理分離出H2,得至購(gòu)含量小于4%的氣體;該氣體中C02和H2S二者總量彡96%、H2含量彡4%，該步驟能有效脫除H2;(10)將步驟(9)所得氣體以1.2MPa(G)的壓力通入二次脫氫塔，二次脫氫塔中裝有5A分子篩，5A分子篩吸附C〇2和H2S氣體，排出的H2進(jìn)行排空；(11)將步驟(10)的5A分子篩進(jìn)行蒸汽間接加熱，使C02和H2S氣體從5A分子篩中解析， 收集得到含量為99%以上的C02和H2S混合氣體；(12)將步驟(11)的C02和H2S混合氣體通入低溫精餾塔，經(jīng)常規(guī)低溫精餾，將C02和H2S分離，即得到純度為99%以上的H2S氣體。
[0011] 實(shí)施例2(1)待處理酸汽由下列體積百分?jǐn)?shù)的組分組成:NH315?20%、H2S20?30%、C0215?25%、 HCN1 %、H2030 ?40%，煤焦油彡 200mg/Nm3、萘彡 200mg/Nm3、BTX 彡 2000mg/Nm3;將酸汽經(jīng)酸汽風(fēng)機(jī)加壓到30KPa(G)，以該壓力通入氨吸收器中，氨吸收器中為酸度3% 的稀硫酸溶液，稀硫酸溶液吸收酸汽中的NH3生成硫酸銨結(jié)晶，使酸汽中的NH3降低到< 30mg/Nm3 ；(2)將步驟(1)所得氣體通入粗脫油脫萘塔，粗脫油脫萘塔中裝有活性炭，在20°C下進(jìn)行粗脫油脫萘反應(yīng)，直至煤焦油、萘和BTX的含量分別彡10mg/Nm3、20mg/Nm3和4000mg/Nm3; 該步驟能有效脫除酸汽原料中的煤焦油、萘和BTX;(3)將步驟(2)所得氣體通入精脫油脫萘塔，精脫油脫萘塔中裝有活性炭，在20°C下進(jìn)行精脫油脫萘反應(yīng)，直至煤焦油、萘和BTX含量分別彡10mg/Nm3、4mg/Nm3和4000mg/Nm3;該步驟能有效脫除煤焦油、萘和BTX;(4)將步驟(3)所得氣體通入氨分解爐，氨分解爐中裝有Ni催化劑，氨分解爐為圓管梅花狀爐膽，爐膽溫度采用電加熱，溫度采用可控硅控制；在溫度ll〇〇°C下反應(yīng)，直至HCN和 NH3氣體的含量降低到5mg/Nm3以下；該步驟中，HCN氣體在Ni催化劑的作用下分解為N2、H2和 C02，NH3氣體在Ni催化劑的作用下分解為他和出，焦油、萘和BTX在催化劑的作用下發(fā)生烷基化反應(yīng)；(5)將步驟(4)所得氣體通入水冷塔，噴水冷卻至25°C ;(6)將步驟(5)所得氣體以1.0MPa(G)的壓力通入脫水塔，脫水塔中裝有氯化鈣，在20°C 下進(jìn)行脫水和脫氨，氯化鈣能同時(shí)有效吸收水份和氨；(7 )將步驟(6 )所得氣體以0.8MPa (G)的壓力通入脫苯塔，脫苯塔中裝有惰性氧化鋁、活性氧化鋁、焦炭、硅膠和活性炭組合試劑，在20°C下進(jìn)行苯和烷基化合物的吸附，直至萘和烷基化合物的含量分別彡l〇mg/Nm3和10mg/Nm3，該步驟能有效脫除苯和烷基化合物;其中， 組合試劑是由下列質(zhì)量份的組分組成:惰性氧化鋁15份、活性氧化鋁15份、焦炭3份、硅膠3 份、活性炭75份；(8)將步驟(7)所得氣體以0.7MPa(G)的壓力通入脫氮塔，脫氮塔為一組中空纖維膜，得至Ijfe含量小于4%的氣體，該氣體中C02、H2和H2S三者總量彡96%、N2含量彡4%;由于中空纖維膜分離吣、出、0)2、1123,0)2的滲透系數(shù)是吣的30?40倍，112和1123的滲透系數(shù)是吣的80?120倍， 該步驟能有效脫除N2;(9)將步驟(8)所得氣體以0.6MPa(G)的壓力通入脫氫塔，脫氫塔為PSA塔，經(jīng)變壓吸附原理分離出H2,得至購(gòu)含量小于4%的氣體;該氣體中C02和H2S二者總量彡96%、H2含量彡4%，該步驟能有效脫除H2;(10 )將步驟(9 )所得氣體以0.5MPa (G)的壓力通入二次脫氫塔，二次脫氫塔中裝有5A分子篩，5A分子篩吸附C〇2和H2S氣體，排出的H2進(jìn)行排空；(11)將步驟(10)的5A分子篩進(jìn)行蒸汽間接加熱，使C02和H2S氣體從5A分子篩中解析， 收集得到含量為99%以上的C02和H2S混合氣體；(12)將步驟(11)的C02和H2S混合氣體通入低溫精餾塔，經(jīng)常規(guī)低溫精餾，將C02和H2S分離，即得到純度為99%以上的H2S氣體。
[0012] 實(shí)施例3(1)待處理酸汽由下列體積百分?jǐn)?shù)的組分組成:NH315?20%、H2S20?30%、C0215?25%、 HCN1 %、H2030 ?40%，煤焦油彡 200mg/Nm3、萘彡 200mg/Nm3、BTX 彡 2000mg/Nm3;將酸汽經(jīng)酸汽風(fēng)機(jī)加壓到40KPa(G)，以該壓力通入氨吸收器中，氨吸收器中為酸度7% 的稀硫酸溶液，稀硫酸溶液吸收酸汽中的NH3生成硫酸銨結(jié)晶，使酸汽中的NH3降低到< 30mg/Nm3 ；(2)將步驟(1)所得氣體通入粗脫油脫萘塔，粗脫油脫萘塔中裝有活性炭，在30°C下進(jìn)行粗脫油脫萘反應(yīng)，直至煤焦油、萘和BTX的含量分別彡10mg/Nm3、20mg/Nm3和4000mg/Nm3; 該步驟能有效脫除酸汽原料中的煤焦油、萘和BTX;(3)將步驟(2)所得氣體通入精脫油脫萘塔，精脫油脫萘塔中裝有活性炭，在30°C下進(jìn)行精脫油脫萘反應(yīng)，直至煤焦油、萘和BTX含量分別彡10mg/Nm3、4mg/Nm3和4000mg/Nm3;該步驟能有效脫除煤焦油、萘和BTX;(4)將步驟(3)所得氣體通入氨分解爐，氨分解爐中裝有Ni催化劑，氨分解爐為圓管梅花狀爐膽，爐膽溫度采用電加熱，溫度采用可控硅控制；在溫度ll〇〇°C下反應(yīng)，直至HCN和 NH3氣體的含量降低到5mg/Nm3以下；該步驟中，HCN氣體在Ni催化劑的作用下分解為N2、H2和 C02，NH3氣體在Ni催化劑的作用下分解為他和出，焦油、萘和BTX在催化劑的作用下發(fā)生烷基化反應(yīng)；(5)將步驟(4)所得氣體通入水冷塔，噴水冷卻至25°C ;(6)將步驟(5)所得氣體以2.0MPa(G)的壓力通入脫水塔，脫水塔中裝有氯化鈣，在30°C 下進(jìn)行脫水和脫氨，氯化鈣能同時(shí)有效吸收水份和氨；(7 )將步驟(6 )所得氣體以1.8MPa (G)的壓力通入脫苯塔，脫苯塔中裝有惰性氧化鋁、活性氧化鋁、焦炭、硅膠和活性炭組合試劑，在30°C下進(jìn)行苯和烷基化合物的吸附，直至萘和烷基化合物的含量分別彡l〇mg/Nm3和10mg/Nm3，該步驟能有效脫除苯和烷基化合物;其中， 組合試劑是由下列質(zhì)量份的組分組成:惰性氧化鋁20份、活性氧化鋁20份、焦炭5份、硅膠5 份、活性炭80份；(8)將步驟(7)所得氣體以1.7MPa(G)的壓力通入脫氮塔，脫氮塔為一組中空纖維膜，得至Ijfe含量小于4%的氣體，該氣體中C02、H2和H2S三者總量彡96%、N2含量彡4%;由于中空纖維膜分離吣、出、0)2、1123,0)2的滲透系數(shù)是吣的30?40倍，112和1123的滲透系數(shù)是吣的80?120倍， 該步驟能有效脫除N2;(9)將步驟(8)所得氣體以1.6MPa(G)的壓力通入脫氫塔，脫氫塔為PSA塔，經(jīng)變壓吸附原理分離出H2,得至購(gòu)含量小于4%的氣體;該氣體中C02和H2S二者總量彡96%、H2含量彡4%，該步驟能有效脫除H2;(10 )將步驟(9 )所得氣體以1.5MPa (G)的壓力通入二次脫氫塔，二次脫氫塔中裝有5A分子篩，5A分子篩吸附C〇2和H2S氣體，排出的H2進(jìn)行排空；(11)將步驟(10)的5A分子篩進(jìn)行蒸汽間接加熱，使C02和H2S氣體從5A分子篩中解析， 收集得到含量為99%以上的C02和H2S混合氣體；(12)將步驟(11)的C02和H2S混合氣體通入低溫精餾塔，經(jīng)常規(guī)低溫精餾，將C02和H2S分離，即得到純度為99%以上的H2S氣體。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種酸汽生產(chǎn)高純度H2s氣體的方法，其特征在于經(jīng)過(guò)下列步驟:(1)將酸汽加壓到30?40KPa，以該壓力通入酸度3?7 %的稀硫酸溶液，稀硫酸溶液吸 收酸汽中的NH3生成硫酸銨結(jié)晶，使酸汽中的NH3降低到彡30mg/Nm3;(2)將步驟(1)所得氣體通入活性炭，在20?30°C下進(jìn)行粗脫油脫萘反應(yīng)，直至煤焦油、 萘和 BTX 的含量分別彡 10mg/Nm3、20mg/Nm3 和4000mg/Nm3;(3)將步驟(2)所得氣體通入活性炭，在20?30°C下進(jìn)行精脫油脫萘反應(yīng)，直至煤焦油、 萘和 BTX 含量分別 < 10mg/Nm3、4mg/Nm3 和4000mg/Nm3;(4)將步驟(3)所得氣體通入Ni催化劑，在溫度1100 °C下反應(yīng)，直至HCN和NH3氣體的含量 降低到5mg/Nm3以下；該步驟中，HCN氣體在Ni催化劑的作用下分解為N2、H2和C02，NH3氣體在 Ni催化劑的作用下分解為他和出，焦油、萘和BTX在催化劑的作用下發(fā)生烷基化反應(yīng)；(5)將步驟(4)所得氣體冷卻至25°C ;(6)將步驟(5)所得氣體以1 ? 0?2 ? OMPa的壓力通入裝有氯化鈣，在20?30°C下進(jìn)行脫 水和脫氨；(7)將步驟(6)所得氣體以0 ? 8?1 ? 8MPa的壓力通入組合試劑，在20?30 °C下進(jìn)行苯和 烷基化合物的吸附，直至萘和烷基化合物的含量分別彡1 〇mg/Nm3和1 Omg/Nm3;(8)將步驟(7)所得氣體以0.7?1.7MPa的壓力通入中空纖維膜，得到N2含量小于4 %的 氣體；(9)將步驟(8)所得氣體以0.6?1.6MPa的壓力，經(jīng)變壓吸附原理分離出H2,得到H2含量 小于4%的氣體；(10)將步驟(9)所得氣體以0 ? 5?1 ? 5MPa的壓力通入5A分子篩，5A分子篩吸附⑶2和H2S 氣體，排出的出進(jìn)行排空；(11)將步驟(10)的5A分子篩進(jìn)行蒸汽間接加熱，使C02和H2S氣體從5A分子篩中解析，收 集得到C02和H2S混合氣體；(12)將步驟(11)的⑶2和H2S混合氣體，經(jīng)常規(guī)低溫精餾，將⑶2和H2S分離，即得到H2S氣 體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸汽生產(chǎn)高純度H2S氣體的方法，其特征在于:所述步驟(1)的 酸汽由下列體積百分?jǐn)?shù)的組分組成:NH315?20%、H2S20?30%、C0215?25%、HCN1 %、 H2030 ?40 %，煤焦油彡 200mg/Nm3、萘彡 200mg/Nm3、BTX彡 2000mg/Nm3。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸汽生產(chǎn)高純度H2S氣體的方法，其特征在于:所述步驟(7)的 組合試劑是由下列質(zhì)量份的組分組成:惰性氧化鋁10?20份、活性氧化鋁10?20份、焦炭1 ?5份、硅膠1?5份、活性炭70?80份。
【文檔編號(hào)】C01B17/16GK105967149SQ201610531706
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月7日
【發(fā)明人】徐東升, 曹吉良
【申請(qǐng)人】云南煤業(yè)能源股份有限公司