專利名稱：一種節(jié)能效果顯著的液相催化氧化法氣體脫硫再生工藝方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是對(duì)含有硫化氫等硫化物的氣體采用液相催化氧化法進(jìn)行脫硫及母液再生的一種工藝方法和裝置。該技術(shù)屬于脫硫技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
以對(duì)含有硫化氫的氣體采用液相催化氧化法進(jìn)行脫硫的典型工藝流程有兩種。其原理相同，選用弱堿溶液(母液)為吸收劑。可以用碳酸鈉為堿源，也可用氨水為堿源。堿性溶液中添加載氧體起催化作用，把溶液吸收的硫化氫轉(zhuǎn)化成硫化鈉(銨)或多硫化鈉(銨)，繼而用空氣中氧氣作為氧化劑進(jìn)一步氧化成硫磺，從溶液中分離，使溶液(母液)得以再生。
典型工藝流程I如附圖1所示含硫化氫等酸性物質(zhì)的氣體進(jìn)入脫硫塔1的下部，在塔1內(nèi)部和脫硫溶液逆相接觸，氣體中硫化氫等酸性氣體被溶液(母液)吸收后從脫硫塔1頂部經(jīng)捕集霧滴夾帶后離開(kāi)脫硫塔1。從脫硫塔1頂部噴淋下來(lái)的脫硫溶液在脫硫塔1內(nèi)吸收硫化氫等酸性氣體后從塔底流出經(jīng)液封槽2流到反應(yīng)槽3，脫硫母液用富液泵4加壓，從反應(yīng)槽3吸入并加壓，經(jīng)加熱器5升溫后送入再生塔6的下部。在再生塔內(nèi)，脫硫富母液與同時(shí)由再生塔下部送入的壓縮空氣自下而上并流接觸氧化再生。再生后的脫硫貧液由再生塔6上部流出，經(jīng)液位調(diào)節(jié)器7返回脫硫塔1頂部循環(huán)使用。再生塔6內(nèi)生成的硫磺泡沫懸浮于溶液上表層，溢流排出再生塔6，去硫磺成品制備系統(tǒng)。進(jìn)入再生塔的壓縮空氣來(lái)自可升壓大于0.7MPa的空氣壓縮機(jī)8。
典型工藝流程II如附圖2所示氣體脫硫工藝過(guò)程與典型工藝流程I相同。區(qū)別為富母液再生過(guò)程。富母液由富母液泵4從反應(yīng)槽3吸入經(jīng)加壓至0.5MPa以上，經(jīng)加熱器5升溫后送至自吸式噴射再生器9，產(chǎn)生高速液體射流。在噴嘴出口高速射流處產(chǎn)生負(fù)壓吸入空氣。液體射流與空氣在喉管混合室混合，并通過(guò)下面排出管在再生槽10液面以下2.5至3.5米處排出。排出的空氣仍以氣泡形式從再生槽下部鼓出液面?？諝鈴淖晕絿娚湓偕魑牖旌系綇脑偕垡好媾懦觯麄€(gè)過(guò)程就是母液中硫離子氧化生成硫磺泡沫的過(guò)程。經(jīng)再生后的貧液從再生槽10上部經(jīng)液位調(diào)節(jié)器7流至貧母液槽11。再生槽10內(nèi)硫磺成泡沫狀懸浮于溶液上表層，溢流排出再生槽10去硫磺成品制備系統(tǒng)。貧母液從貧母液槽11吸入至貧母液泵12，經(jīng)升壓，送入脫硫塔1循環(huán)使用。
典型工藝流程I存在再生設(shè)備龐大，投資大，動(dòng)力消耗高等問(wèn)題。典型工藝流程II再生設(shè)備小型化，減少了投資。但液-氣噴射器是效率很低的設(shè)備，其效率隨容積引射系數(shù)的增加進(jìn)一步降低。正常容積引射系數(shù)小于1，而此設(shè)備用于脫硫富母液再生，其容積引射系數(shù)高達(dá)3.5，因此能耗高。由于進(jìn)氣量不穩(wěn)定，又造成工藝控制不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是首先通過(guò)設(shè)計(jì)新型節(jié)能且操作穩(wěn)定的脫硫母液再生設(shè)備——低壓雙射流再生器15，以此設(shè)備為基礎(chǔ)，按不同的情況，設(shè)計(jì)不同的脫硫再生工藝流程。不同的具體條件，采用不同的工藝方法，都能達(dá)到節(jié)能、降低投資且操作穩(wěn)定的目的。
1.新型脫硫母液再生設(shè)備——低壓雙射流再生器15其特征在于液-氣兩相均以射流形式進(jìn)入再生器進(jìn)行混合，與再生槽10相配合達(dá)到母液再生的目的。另一特征是低壓，液體工作壓差0.03～0.08MPa，氣體工作壓力0.01～0.03MPa。其內(nèi)部是液體和氣體的噴嘴，如圖3所示A-A…1，液、氣噴嘴交錯(cuò)排列；A-A…2，液、氣噴嘴為多個(gè)同心圓配置；A-A…3，液、氣噴嘴為同心圓環(huán)隙配置。
低壓雙射流再生器15不同于自吸式噴射再生器。一般液-氣噴射器射流工作壓力差大，大于0.2MPa。用于自吸式噴射再生器其工作壓力差大于0.5MPa?？諝獾倪M(jìn)入靠液體射流吸引，而非強(qiáng)制送風(fēng)。低壓雙射流再生器15也不同于液氣靜態(tài)混合器，液氣靜態(tài)混合器內(nèi)部有復(fù)雜的折流板結(jié)構(gòu)，且液、氣流體從靜態(tài)混合器的下部進(jìn)入，混合物從上部排出。低壓雙射流再生器15內(nèi)部是密布的液、氣噴嘴。低壓雙射流再生器15與再生槽10配合使用，如圖3所示低壓雙射流再生器15置于再生槽10之上，雙射流自上而下。根據(jù)液、氣容積比和液、氣工作壓力數(shù)據(jù)決定混合物在再生槽液面下排出深度H1及其在液面上的高度H2。H1的數(shù)據(jù)為2.5～3米，H2的數(shù)據(jù)為3～5米。
2.本發(fā)明的基礎(chǔ)是使用新型低壓雙射流再生器15。本發(fā)明的目的是提供一種新的脫硫再生工藝方法(圖4新型脫硫再生工藝方法I)，達(dá)到節(jié)約能源，降低裝置投資，穩(wěn)定工藝控制的目的。
本發(fā)明的特征在于在使用新型低壓雙射流再生器15的基礎(chǔ)上，將脫硫塔1置于反應(yīng)槽3之上且成一體。將其它設(shè)備再生槽10，貧母液儲(chǔ)槽11，貧母液泵12等采用梯形布置以保證有一定剩余位頭作為低壓雙射流再生器15進(jìn)液的動(dòng)力來(lái)源。此措施省去液封槽和富母液加壓泵，保證母液在反應(yīng)槽3內(nèi)停留時(shí)間相同，使其在反應(yīng)槽3內(nèi)反應(yīng)工藝穩(wěn)定。該發(fā)明的工藝流程和方法適合液相催化氧化法氣體脫硫裝置新建項(xiàng)目。
3.本發(fā)明的基礎(chǔ)是使用新型低壓雙射流再生器15。本發(fā)明的目的是提供一種新的脫硫再生工藝方法(圖5新型脫硫再生工藝方法II)，對(duì)現(xiàn)有的采用液相催化氧化法氣體脫硫裝置進(jìn)行技術(shù)改造，以達(dá)到節(jié)約能源，降低資金投入，穩(wěn)定工藝操作的目的。
本發(fā)明的特征在于低壓雙射流再生器15液相射流來(lái)自低壓富液泵14，低壓雙射流再生器15強(qiáng)制送入的空氣來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)13。另一特征如圖5所示此工藝過(guò)程與現(xiàn)在生產(chǎn)企業(yè)使用的典型流程圖1、圖2差異小。特別是典型流程圖2上，用低壓雙射流再生器15取代自吸式噴射再生器9，低壓富液泵14取代能耗較高的富液泵4，增加一臺(tái)小型鼓風(fēng)機(jī)13即可。技術(shù)改造投入少，就可達(dá)到節(jié)約能耗，穩(wěn)定工藝操作的目的。該發(fā)明的工藝流程和方法適合液相催化氧化法氣體脫硫裝置技術(shù)改造項(xiàng)目。
4.本發(fā)明的目的在于針對(duì)低壓雙射流再生器15，提供幾種可供選擇的供風(fēng)方案，如圖6所示a.空氣由鼓風(fēng)機(jī)13提供；b.空氣由蒸汽噴射鼓風(fēng)器16提供；c.空氣由蒸汽噴射鼓風(fēng)器16升壓后經(jīng)冷凝除去蒸汽后提供。用戶可根據(jù)自身實(shí)際情況選擇適合的供風(fēng)方案，進(jìn)一步強(qiáng)化節(jié)能效果。


圖1典型工藝流程I圖2典型工藝流程II
圖3低壓雙射流再生器15示意圖及噴嘴截面4新型脫硫再生工藝流程I圖5新型脫硫再生工藝流程II圖6供風(fēng)方式具體實(shí)施例方式本發(fā)明的目的是通過(guò)下述工藝過(guò)程和方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的1.新型脫硫再生工藝流程I(圖4所示)工藝系統(tǒng)由脫硫塔1，反應(yīng)槽3，低壓雙射流再生器15，再生槽10，液位調(diào)節(jié)器7，貧母液儲(chǔ)槽11，貧母液泵12，母液加熱器5，空氣鼓風(fēng)機(jī)13等設(shè)備組成。氣體脫硫與典型流程相同。循環(huán)母液工藝流程如下母液從置于高位的脫硫塔1直接下流入反應(yīng)槽3，經(jīng)一定時(shí)間反應(yīng)的富母液從反應(yīng)槽上部靠剩余位頭進(jìn)入低壓雙射流再生器15，形成射流與強(qiáng)制送入的空氣射流在低壓雙射流再生器15中混合而下至再生槽10液面下2.5～3米深處排出并轉(zhuǎn)而向上。在此過(guò)程中，母液中硫離子被空氣中的氧氣氧化生成硫磺泡沫懸浮于溶液上層并溢流排出，去硫磺產(chǎn)品制備系統(tǒng)。富母液轉(zhuǎn)化為貧母液自再生槽10上部經(jīng)液位調(diào)節(jié)器7排至貧母液儲(chǔ)槽11。貧母液用貧母液泵12由貧母液槽11吸入升壓后，經(jīng)加熱器5升溫后送入脫硫塔1。至此，母液完成一次閉路循環(huán)。低壓雙射流再生器15強(qiáng)制送入的空氣來(lái)自于鼓風(fēng)機(jī)13。
2.新型脫硫再生工藝流程II(圖5所示)工藝系統(tǒng)由脫硫塔1，液封槽2，反應(yīng)槽3，富液泵14，加熱器5，低壓雙射流再生器15，再生槽10，液位調(diào)節(jié)器7，貧母液儲(chǔ)槽11，貧母液泵12和空氣鼓風(fēng)機(jī)13等設(shè)備組成。氣體脫硫與典型流程相同。循環(huán)母液工藝流程如下富母液由脫硫塔1下部流出經(jīng)液封槽2至反應(yīng)槽3。富母液用低壓富液泵14從反應(yīng)槽3吸入升壓后經(jīng)加熱器5加熱后至低壓雙射流再生器15，形成射流與強(qiáng)制送入的空氣射流在低壓雙射流再生器15中混合而下至再生槽10液面下2.5～3米深處排出并轉(zhuǎn)而向上。在此過(guò)程中，母液中硫離子被空氣中的氧氣氧化生成硫磺泡沫懸浮于溶液上層并溢流排出，去硫磺產(chǎn)品制備系統(tǒng)。富母液轉(zhuǎn)化為貧母液自再生槽10上部經(jīng)液位調(diào)節(jié)器7排至貧母液儲(chǔ)槽11。貧母液用貧母液泵12由貧母液槽11吸入升壓后送入脫硫塔1。至此，母液完成一次閉路循環(huán)。低壓雙射流再生器15強(qiáng)制送入的空氣來(lái)自于鼓風(fēng)機(jī)13。
3.與新型脫硫再生工藝流程I、II配套的供風(fēng)方式如圖6所示3-1.空氣由鼓風(fēng)機(jī)13提供(圖6a方式)。這是適合各種條件的通用方式。
3-2.空氣由蒸汽噴射鼓風(fēng)器16提供(圖6b方式)。壓力蒸汽進(jìn)入噴射器，通過(guò)拉代爾型噴嘴以千米以上速度噴入，在吸氣室內(nèi)形成負(fù)壓吸入空氣，在喉管混合段混合，在擴(kuò)壓管減速并升壓、排出。對(duì)于以碳酸鈉為堿源的液相催化氧化法脫硫工藝，為保持脫硫最適宜溫度35℃～40℃，脫硫母液要加熱調(diào)節(jié)溫度，要消耗一定量蒸汽。另外，在脫硫過(guò)程、再生過(guò)程中，有部分母液水分蒸發(fā)，要不斷排出部分母液以防止硫代硫酸根積累，會(huì)帶走一定水量。母液要不斷補(bǔ)水，最宜采用本方案。原用于加熱器作為熱源的蒸汽現(xiàn)作為蒸汽噴射鼓風(fēng)器的動(dòng)力。提壓后的空氣和蒸汽混合氣一起送入低壓雙射流再生器15?？諝馓峁┭鯕庾鳛檠趸瘎?，蒸汽成為直接加熱母液的熱源。蒸汽冷凝液進(jìn)入母液作為補(bǔ)水。這樣，在系統(tǒng)中就省去了加熱器5，蒸汽得到綜合利用。如在圖4工藝流程中采用，整個(gè)再生系統(tǒng)不需在外加任何動(dòng)力消耗即可完成，節(jié)能效果尤為突出。
3-3.空氣由蒸汽噴射鼓風(fēng)器16提供(圖6c方式)。提壓后的空氣蒸汽混合氣送至冷凝器17下部，被冷凝器17上部噴灑而下的工業(yè)水冷凝，除去混合氣中的蒸汽，或除去部分蒸汽，再送入低壓雙射流再生器15。對(duì)于以碳酸鈉為堿源的液相催化氧化法脫硫工藝，當(dāng)系統(tǒng)補(bǔ)水量少于蒸汽噴射鼓風(fēng)器動(dòng)力蒸汽耗量時(shí)采用此方案。用冷凝器17除去部分蒸汽維持循環(huán)母液平衡。對(duì)于以氨水為堿源的脫硫工藝，為防止母液中游離氨蒸發(fā)，循環(huán)母液不加熱，低壓雙射流再生器15的強(qiáng)制送風(fēng)由鼓風(fēng)機(jī)13提供為宜。也會(huì)有特殊情況如企業(yè)電力短缺、動(dòng)力蒸汽有過(guò)剩時(shí)可采用蒸汽噴射鼓風(fēng)器16供風(fēng)。由冷凝器17將混合氣中蒸汽全部冷凝，并將空氣降溫。雖節(jié)能效果差一些，仍可降低綜合成本。
權(quán)利要求
1.對(duì)于含有硫化氫等雜質(zhì)氣體采用液相催化氧化法脫硫的再生工藝方法。1-1富母液去再生設(shè)備采用低壓傳送，其工作壓差在0.03～0.08MPa之間，其工作壓力可以用反應(yīng)槽3剩余位頭，也可以用低壓富母液泵14提供。1-2再生器的供氣方式采用強(qiáng)制低壓供氣。其工作壓力在0.01～0.03MPa之間，可以用鼓風(fēng)機(jī)13提供低壓空氣。可以用蒸汽噴射鼓風(fēng)器16經(jīng)過(guò)冷凝器17，除去蒸汽的低壓空氣。也可以用蒸汽噴射鼓風(fēng)器16直接提供空氣和蒸汽的混合氣體，空氣中的氧氣作為氧化劑，蒸汽起到加熱和補(bǔ)水作用。1-3用低壓雙射流再生器15與再生槽10聯(lián)體組成母液再生設(shè)備，低壓雙射流再生器15噴嘴在再生槽10液面上H2為3～5米，低壓雙射流再生器15排出口在再生槽10液面下H1為2.5～3米。
2.對(duì)于含有硫化氫等雜質(zhì)氣體采用液相催化氧化法脫硫及再生系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)和布局2-1脫硫塔1與反應(yīng)槽3合為一體，脫硫塔1在上，反應(yīng)槽3在下，其反應(yīng)槽3富母液出口在反應(yīng)槽3上面，既保證母液反應(yīng)時(shí)間，又省去液封槽2。2-2反應(yīng)槽3與其后的低壓雙射流再生器15，再生槽10，貧母液槽11等設(shè)備利用地形成階梯排列，無(wú)地形條件的可布置于半地下或地下，以保證有剩余位頭，為低壓雙射流再生器15液相射流提供工作壓力。
3.新型設(shè)備低壓雙射流再生器153-1低壓雙射流再生器15其使用時(shí)的工藝特征在于需要混合的兩相流體所提供的工作壓力差均為低壓。其液相液體工作壓差0.03～0.08MPa，其氣相流體工作壓力0.01～0.03MPa。3-2低壓雙射流再生器15其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征在于無(wú)折流板結(jié)構(gòu)，為多噴頭，且噴嘴形狀是圓形、環(huán)型。其噴嘴布置方式有三種①液、氣噴嘴為交錯(cuò)布置；②液、氣噴嘴為多個(gè)同心圓配置。③液、氣噴嘴為同心圓環(huán)隙配置。噴嘴在同一斷面上，也可以不在同一斷面上。3-3低壓雙射流再生器15其用途特征在于可以用于液相催化氧化法脫硫系統(tǒng)再生器，可以用于需要混合的液、氣兩相流體的混合器，包括單純兩相均勻混合、兩相混合傳質(zhì)、兩相混合傳熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種節(jié)能效果顯著的液相催化氧化法氣體脫硫再生工藝方法及設(shè)備，屬脫硫技術(shù)領(lǐng)域。采用新型低壓雙射流再生器15。其工藝特征是富母液工作壓差為低壓(0.03～0.08MPa)，脫硫塔1與反應(yīng)槽3合為一體且富母液排出口在反應(yīng)槽3上部，與低壓雙射流再生器15、再生槽10成梯形布局，母液由反應(yīng)槽3剩余位頭提供工作壓力?；蛴傻蛪焊灰罕?4提供動(dòng)力?？諝飧鶕?jù)需要量強(qiáng)制送入且工作壓力為低壓(0.01～0.03MPa)，由鼓風(fēng)機(jī)13提供，或由蒸汽噴射鼓風(fēng)器16提供，也可由蒸汽噴射鼓風(fēng)器16升壓冷凝除蒸汽后提供。本發(fā)明使用新型低壓雙射流再生器15，采用梯形布局以利用剩余位頭或由低壓富液泵14提供動(dòng)力，且強(qiáng)制通入空氣，操作穩(wěn)定，節(jié)能顯著。
文檔編號(hào)B01D53/52GK1935334SQ200610140780
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月10日
發(fā)明者楊以威, 楊立 申請(qǐng)人:楊立