一種含硫氣體脫硫用旋流反應(yīng)分離一體化系統(tǒng)及工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]—種含硫氣體脫硫用旋流反應(yīng)分離一體化系統(tǒng)及工藝，屬于氣體脫硫凈化工藝領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]胺法脫硫工藝是含硫氣體脫硫中應(yīng)用最廣泛的一種，傳統(tǒng)胺法脫硫吸收塔多采用板式塔或填料塔，這兩種塔結(jié)構(gòu)裝置總高度往往在數(shù)十米以上，占用空間和設(shè)備初始投資都較大，且檢修維護(hù)不方便，氣體經(jīng)過塔體的壓降也較大。為增加氣液兩相間溶質(zhì)的傳質(zhì)推動(dòng)力，操作壓力通常在1.0MPa以上，而再生塔操作壓力一般選取0.1MPa-0.2MPa，這就需要對(duì)吸收液不斷升壓再減壓，增加了能耗損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省能源、系統(tǒng)穩(wěn)定、占用空間小、總壓降小的含硫氣體脫硫用旋流反應(yīng)分離一體化系統(tǒng)及工藝。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:該含硫氣體脫硫用旋流反應(yīng)分離系統(tǒng)，包括旋流反應(yīng)器，其特征在于:所述的旋流反應(yīng)器的下部通過富液排液管線連接胺液儲(chǔ)罐一側(cè)，胺液儲(chǔ)罐另一側(cè)通過吸收液循環(huán)管線連接旋流反應(yīng)器上部進(jìn)液端，旋流反應(yīng)器上部通過排氣裝置連接氣液旋流分離器；
所述的旋流反應(yīng)器包括主體和切向進(jìn)氣管口，主體的上部設(shè)有切向進(jìn)氣管口，切向進(jìn)氣管口設(shè)有一個(gè)或數(shù)個(gè)，多個(gè)切向進(jìn)氣管口繞旋流反應(yīng)器外側(cè)呈軸對(duì)稱設(shè)置；
所述主體內(nèi)設(shè)有連通外界的排氣芯管，在所述的切向進(jìn)氣管口內(nèi)和/或排氣芯管的管體內(nèi)插入霧化噴嘴，切向進(jìn)氣管口內(nèi)的霧化噴嘴的噴霧方向與切向進(jìn)氣管口內(nèi)氣體來流方向相對(duì)設(shè)置。
[0005]使用旋流反應(yīng)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)吸收塔進(jìn)行的含硫氣體脫硫工藝，采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無動(dòng)部件的旋流反應(yīng)器代替板式塔和填料塔，極大程度的簡(jiǎn)化了吸收裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性；旋流反應(yīng)器通過提高湍流度和氣液接觸面積提高氣液傳質(zhì)速率，釋放了吸收塔內(nèi)高壓力的操作要求，有利于節(jié)省能源和系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0006]氣液混合、反應(yīng)、分離一體化，解決傳統(tǒng)脫硫吸收塔存在的占用空間大、總壓降大的問題。旋流反應(yīng)器總體高度不超過Sm，與板式塔和填料塔的十幾米或者幾十米的高度相比，極大節(jié)省了裝置所占空間和裝置初始投資；旋流反應(yīng)器適應(yīng)性強(qiáng)、操作靈活、內(nèi)部無動(dòng)部件，不易發(fā)生故障，相對(duì)體積較小，檢修方便。
[0007]含硫氣體所含硫化氫的吸收過程從切向進(jìn)口管口內(nèi)氣體與霧化噴嘴噴出的霧滴相遇開始反應(yīng)，進(jìn)入旋流反應(yīng)器主體內(nèi)再次與其內(nèi)部錐形結(jié)構(gòu)噴出的霧滴反應(yīng)，充分的吸收反應(yīng)保證了氣體凈化度，整個(gè)反應(yīng)過程所需時(shí)間小于I秒，有效提高了含硫氣體處理能力。
[0008]旋流反應(yīng)器分離出的凈化氣體從頂部排氣芯管排出，排氣芯管上部設(shè)置霧化噴嘴，氣液繼續(xù)混合反應(yīng)后在后續(xù)氣液旋流式分離器分離作用下，絕大部分液體得以分離，少部分液體被氣流夾帶至后續(xù)分離器，由后續(xù)分離器繼續(xù)進(jìn)行分離。充分的吸收反應(yīng)、高效的氣液分離過程，保證了氣體脫硫效果；整個(gè)反應(yīng)過程所需時(shí)間小于I秒，有效提高了含硫氣體凈化效率。
[0009]所述的主體分為上下連接為一體的兩部分，上部為圓柱形筒體，下部為內(nèi)徑逐漸縮小的錐形筒體。
[0010]所述的主體上部外側(cè)套裝有暫存吸收液的外筒體，主體上部環(huán)形均布有進(jìn)液孔，所述的外筒體上部切向設(shè)有進(jìn)液口。
[0011 ] 吸收液循環(huán)管線端部分成三路，三路管線分別連接插入兩組切向進(jìn)氣管口和排氣芯管內(nèi)的霧化噴嘴。
[0012]吸收液循環(huán)管線端部分成兩路，兩路管線分別連接插入進(jìn)液口和排氣芯管內(nèi)的霧化噴嘴。
[0013]所述的旋流反應(yīng)器通過排氣芯管串聯(lián)多個(gè)旋流反應(yīng)器和/或氣液旋流分離器，或串聯(lián)間隔設(shè)置的多個(gè)旋流反應(yīng)器和氣液旋流分離器。
[0014]溢出氣流可根據(jù)凈化程度選擇繼續(xù)串聯(lián)一級(jí)或多級(jí)旋流反應(yīng)器，或直接外接氣液旋流分離器，將夾帶出的液體進(jìn)行氣液分離，分離后的氣體從上部出口溢出，可根據(jù)情況選擇繼續(xù)串聯(lián)一級(jí)或多級(jí)氣液分離器或外接下一級(jí)含硫氣體處理工藝裝置，分離出的液體從底流口排出循環(huán)回胺液儲(chǔ)罐。
[0015]所述的胺液儲(chǔ)罐內(nèi)設(shè)有相隔離的貧酸液空間和富酸液空間兩個(gè)空間，富酸液空間內(nèi)的液體經(jīng)排液管連接再生系統(tǒng)，貧酸液空間內(nèi)的液體經(jīng)吸收液循環(huán)管線進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。
[0016]—種含硫氣體脫硫用旋流反應(yīng)分離系統(tǒng)的處理工藝，其特征在于:包括如下步驟:
含有硫化氫的含硫氣體切向進(jìn)入旋流反應(yīng)器，同時(shí)向旋流反應(yīng)器內(nèi)噴入吸收液；吸收液霧化后與含硫氣體接觸混合，氣液兩相流在切向力作用下旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，氣體和液體借助高湍流度迅速傳質(zhì)進(jìn)行硫化氫的吸收反應(yīng)，吸收硫化氫后的富酸胺液在離心力作用下甩向旋流反應(yīng)器器壁并沿器壁流出；
由富液排液管線排出，進(jìn)入富酸胺液儲(chǔ)罐，形成貧酸胺液和富酸胺液，貧酸胺液再次回流至進(jìn)入富酸胺液儲(chǔ)罐，完成吸收液的循環(huán)；
經(jīng)過初步凈化后的含硫氣體進(jìn)入內(nèi)旋流反應(yīng)器與霧化噴嘴噴出的吸收液再次接觸進(jìn)行吸收反應(yīng)，一部分液體經(jīng)旋流反應(yīng)器分離后排出，另一部分液體被氣流夾帶至后續(xù)氣液分離器進(jìn)行氣液分離，含硫氣體和吸收液分別單獨(dú)排出。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是:
1、首先，使用旋流反應(yīng)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)吸收塔進(jìn)行的含硫氣體脫硫工藝，采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無動(dòng)部件的旋流反應(yīng)器代替板式塔和填料塔，極大程度的簡(jiǎn)化了吸收裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性；旋流反應(yīng)器通過提高湍流度和氣液接觸面積提高氣液傳質(zhì)速率，釋放了吸收塔內(nèi)高壓力的操作要求，有利于節(jié)省能源和系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0018]2、氣液混合、反應(yīng)、分離一體化，解決傳統(tǒng)脫硫吸收塔存在的占用空間大、總壓降大的問題。旋流反應(yīng)器總體高度不超過Sm，與板式塔和填料塔的幾十米高度相比，極大節(jié)省了裝置所占空間和裝置初始投資；旋流反應(yīng)器內(nèi)部適應(yīng)性強(qiáng)、操作靈活、無動(dòng)部件，操作不宜發(fā)生故障，相對(duì)體積較小，檢修方便。
[0019]3、含硫氣體所含硫化氫的吸收過程從切向進(jìn)口管口內(nèi)氣體與霧化噴嘴噴出的霧滴相遇開始反應(yīng)，進(jìn)入旋流反應(yīng)器主體內(nèi)再次與其內(nèi)部錐形結(jié)構(gòu)噴出的霧滴反應(yīng)，充分的吸收反應(yīng)保證了氣體凈化度，整個(gè)反應(yīng)過程所需時(shí)間小于I秒，有效提高了含硫氣體凈化效率。
[0020]4、通過提高氣液湍流度增大接觸面積提高氣液相際傳質(zhì)速率，可適應(yīng)不同壓力的原料氣，與傳統(tǒng)吸收塔裝置必須高壓操作相比，壓降較小，且有效節(jié)省了反復(fù)對(duì)吸收液升壓和減壓造成的能源；而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維修，同時(shí)解決了現(xiàn)有技術(shù)中維修困難和不斷對(duì)吸收液升壓減壓造成能源浪費(fèi)的問題。
[0021]5、適應(yīng)于不同的含硫氣體處理量需求，成套工藝裝置可以進(jìn)行撬裝化設(shè)計(jì)，可以自由移動(dòng)或任意拼裝。
【附圖說明】
[0022]圖1為實(shí)施例1主視圖示意圖。
[0023]圖2為實(shí)施例2主視圖示意圖。
[0024]圖3為實(shí)施例3主視圖示意圖。
[0025]圖4為實(shí)施例4主視圖示意圖。
[0026]圖5為實(shí)施例5主視圖示意圖。
[0027]其中，1、切向進(jìn)氣管口 2、霧化噴嘴3、進(jìn)液口 4、旋流反應(yīng)器5、底流比調(diào)節(jié)閥6、富液排液管線7、胺液儲(chǔ)罐8、逃逸氣排空管9、壓力控制閥10、排液管11、再生液回流管12、栗13、流量控制閥14、吸收液循環(huán)管線15、氣液旋流分離器16、外筒體17、排氣芯管18、進(jìn)液孔。
【具體實(shí)施方式】
[0028]圖1是本發(fā)明的最佳實(shí)施例，下面結(jié)合附圖1~5對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0029]實(shí)施例1
參照附圖1:一種含硫氣體脫硫用旋流反應(yīng)分離一體化系統(tǒng)，包括旋流反應(yīng)器4、底流比調(diào)節(jié)閥5、富液排液管線6、胺液儲(chǔ)罐7和氣液旋流分離器15，旋流反應(yīng)器4的下部通過富液排液管線6連接胺液儲(chǔ)罐7 —側(cè)，胺液儲(chǔ)罐7另一側(cè)通過吸收液循環(huán)管線14連接旋流反應(yīng)器4上部進(jìn)液端，旋流反應(yīng)器4上部通過排氣裝置連接氣液旋流分離器15。
[0030]旋流反應(yīng)器4包括主體和切向進(jìn)氣管口 I，主體的上部設(shè)有切向進(jìn)氣管口 1，切向進(jìn)氣管口 I設(shè)有一個(gè)或數(shù)個(gè)，多個(gè)切向進(jìn)氣管口 I繞旋流反應(yīng)器4外側(cè)呈軸對(duì)稱設(shè)置。主體分為上下連接為一體的兩部分，上部為圓柱形筒體，下部為內(nèi)徑逐漸縮小的錐形筒體。旋流反應(yīng)器4底部的液體出口處設(shè)有底流比調(diào)節(jié)閥5，通過底流比調(diào)節(jié)閥5連接富液排液管線
6。主體的上部設(shè)有切向進(jìn)氣管口 1，如圖1所示，切向進(jìn)氣管口 I設(shè)有對(duì)稱設(shè)置的兩組，兩組切向進(jìn)氣管口I切向設(shè)置在旋流反應(yīng)器4上部的外側(cè)。
[0031]主體內(nèi)設(shè)有連通外界的排氣芯管17，在兩組切向進(jìn)氣管口 I內(nèi)和排氣芯管17的管體內(nèi)各插入一個(gè)霧化噴嘴2，霧化噴嘴2的噴霧方向與切向進(jìn)氣管口 I內(nèi)氣體來流方向相對(duì)設(shè)置。吸收液循環(huán)管線14端部分成三路，三路管線分別連接插入兩組切向進(jìn)氣管口 I和排氣芯管17內(nèi)的霧化噴嘴2。兩組切向進(jìn)氣管口 I上插入的霧化噴嘴2出液端設(shè)有彎頭，彎頭朝向外側(cè)，與切向進(jìn)氣管口 I的進(jìn)氣方向相對(duì)設(shè)置，排氣芯管17內(nèi)插入的霧化噴嘴2出液端也設(shè)有彎頭，彎頭朝下設(shè)置。
[0032]吸收液循環(huán)管線14上按照液體流向依次設(shè)有栗12、流量控制閥13。
[0033]胺液儲(chǔ)罐7的上部一側(cè)還設(shè)有逃逸氣排空管8，并在逃逸氣排空