一种悬浮床与固定床的组合脱硫工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种悬浮床与固定床的组合脱硫工艺，通过将含硫化氢气体与脱硫浆液混合后一起自下而上进入悬浮床反应器中并控制脱硫浆液在反应器中的停留时间为5～60min，即可确保二者充分接触以发生反应，反应混合物经气液分离后的气相进入固定床反应器中进行二次脱硫得到净化气体。本发明专利技术的工艺利用悬浮床可将含硫化氢气体中的硫含量从2.4～140g/Nm

Combined desulfurization process of suspended bed and fixed bed

The invention provides a combined desulfurization process of a suspension bed and a fixed bed. By mixing the gas containing hydrogen sulfide with the desulfurization slurry and entering the suspension bed reactor from bottom to top together, and controlling the residence time of the desulfurization slurry in the reactor for 5-60 minutes, the two can be fully contacted to produce a reaction, and the reaction mixture passes through the suspension bed. After gas-liquid separation, the gas phase enters the fixed bed reactor for two times of desulfurization to get purified gas. The process of the invention can use the suspended bed to remove the sulfur content from the hydrogen sulfide gas from 2.4 to 140g/Nm.

【技术实现步骤摘要】
一种悬浮床与固定床的组合脱硫工艺
本专利技术属于脱硫
，尤其涉及一种利用悬浮床反应器和固定床反应器串联组合的高效脱硫工艺。
技术介绍
煤炭的深加工综合利用、石油及天然气的开采、石油炼制及石油化工等生产加工过程中都涉及到H2S的脱除，目前已工业化的脱硫方法主要分为干法和湿法两种。干法脱硫工艺及再生方法是利用固体吸附剂脱除气体中的硫化氢和有机硫，操作简单可靠，脱硫净化度较高，适用于低含硫化氢气体的处理，多用于精脱硫，其常用的脱硫剂主要为氧化铁，而其他脱硫剂如活性炭、分子筛、氧化锰、氧化锌等都较为昂贵，较少使用。湿法脱硫工艺及再生方法按溶液的吸收和再生方法可分为物理吸收法、化学吸收法和氧化还原法等，湿法脱硫的处理量大，操作连续，适用于气体处理量大、硫化氢含量高的场合。其中，物理吸收法主要是20世纪50年代初由德国的林德公司和鲁奇公司联合开发的低温甲醇法，此方法气体净化度高，可以选择性吸收CO2、H2S，分开进行脱除和再生，但是甲醇的毒性给操作和维修带来一定困难。化学吸收法主要有一乙醇胺(MEA)法、N-甲基二乙醇胺(MDEA)法、砜胺法，其中一乙醇胺(MEA)法、MDEA脱硫法广泛用于炼厂气和天然气净化装置，砜胺法主要用于天然气脱硫行业，而且对有机硫化物的脱除特别有效。氧化还原法主要用于焦炉煤气的脱硫，其工艺主要有PDS法、栲胶法、ADA及改良ADA法等，此种脱硫方法酸气负荷较低低，所需溶液循环量大，操作成本高，脱硫废液会产生二次污水等问题。综上分析，就现有的各种脱硫工艺及再生方法而言，年脱硫量在10000吨以上的以胺法脱硫为主，年脱硫量在几十吨至上百吨的以干法脱硫为主，例如，中国专利文献CN1307926A公开了一种循环悬浮床干法烟气脱硫工艺及再生方法，该工艺的特点是以干石灰、除尘器分离出的飞灰及水按一定比例混合形成的具有一定活性和含湿量(8～15％)的物质作为脱硫剂，在将烟气经低阻力烟气射流结构自悬浮床吸收塔底部射入塔内的同时在悬浮床吸收塔下部和底部分别喷入雾化冷却水及上述脱硫剂，利用设置在悬浮床吸收塔上部的内分离装置使大部分的脱硫剂床料在塔内进行内循环，而随烟气一起离开的未完全反应的床料则通过设置在悬浮床外的气固分离装置分离后重新返回床内，由此可保证钙基脱硫剂的利用率，并克服了直接采用石灰浆作脱硫剂所带来的灰浆输送管路容易结垢堵塞以及烟气流通阻力大从而增加系统运行维护费用的弊端。但上述技术所采用的“悬浮床”实则不过是“流化床”，其内固体脱硫剂悬浮于自下而上流动的烟气之中，众所周知，在这种气-固流化床中固体颗粒在床层的分布是不均匀的，床层呈现两相结构，一相是颗粒浓度与空隙率分布较为均匀且接近初始流态化状态的连续相，另一相则是以气泡形式夹带少量颗粒穿过床层向上运动的不连续的气泡相，这就使得超过初始流化所需的大量气体聚并成气泡上升，在床面上破裂而将颗粒向床面以上空间抛送，如此不仅造成床层界面的较大起伏、压降的波动，更为不利的是以气泡的形式快速通过床层的气体与颗粒接触甚少，而连续相中的气体因流速低，与颗粒接触时间太长，由此造成气-固接触不均匀，从而导致上述流化床工艺的脱硫效率依旧难以满足工业要求。因此，针对中小规模的脱硫项目，寻求一种脱硫效率高、流程简单、无二次污染、占地小、投资低的脱硫工艺及再生方法迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于克服现有的脱硫工艺所存在的脱硫效率低、工艺流程和设备复杂的缺陷，进而提供一种脱硫效率高、工艺流程简单、设备投入低、可将原料气中的硫化氢直接转变为硫磺且不产生二次污染的悬浮床与固定床的组合脱硫工艺。为此，本专利技术实现上述目的的技术方案为：一种悬浮床与固定床的组合脱硫工艺，包括如下步骤：(1)将脱硫剂与水混合均匀配制成脱硫浆液；(2)将含硫化氢气体与所述脱硫浆液混合后一起自下而上进入悬浮床反应器中，控制所述脱硫浆液在所述悬浮床反应器中的停留时间为5～60min以使所述含硫化氢气体与所述脱硫浆液在所述悬浮床反应器内充分接触并发生反应；(3)对从所述悬浮床反应器顶部排出的混合物进行气液分离，收集气相；(4)将所述气相送入固定床反应器中进行二次脱硫，得到净化气体。步骤(1)中，所述脱硫剂的粒径不超过20μm。所述脱硫剂为无定形羟基氧化铁、氧化铁或氢氧化铁中的一种或几种。所述脱硫浆液中的脱硫剂浓度为1～5wt％，优选为2～3wt％。所述含硫化氢气体为沼气、焦炉煤气、油田伴生气、天然气或石油化工气中的一种或几种。所述悬浮床反应器的空塔气速为0.03～0.3m/s，优选为0.05～0.2m/s。所述悬浮床反应器为1个或；所述悬浮床反应器为串联和/或并联的至少2个。步骤(4)中，所述固定床反应器中的脱硫剂为无定形羟基氧化铁、氧化铁、氢氧化铁、氧化铜、氧化锌中的一种或几种；所述固定床反应器内的气体流速为1-20m/s。步骤(2)中在所述含硫化氢气体与所述脱硫浆液混合之前还包括对所述含硫化氢气体进行预处理以脱除C5以上重组分的步骤。还包括对气液分离所得的富液先进行闪蒸后再与含氧气体反应从而实现再生，再生后的贫液循环至步骤(2)中用作脱硫浆液。闪蒸的压降为0.1～0.4MPa。所述含氧气体的实际用量为其理论消耗量的5～15倍，再生时间为30～60min。当所述富液的硫容达到300％以上时，采用新鲜脱硫浆液至少更换部分所述富液；对被更换的富液进行固液分离，固相硫磺外送，液相返回氧化再生罐作为补充水分循环使用。本专利技术中的悬浮床反应器采用空筒结构，满罐操作，不控制液位。本专利技术的上述技术方案具有如下优点：1、本专利技术所述的悬浮床与固定床的组合脱硫工艺，通过将含硫化氢气体与脱硫浆液混合后一起自下而上进入悬浮床反应器中并控制脱硫浆液在反应器中的停留时间为5～60min，即可确保含硫化氢气体与脱硫浆液充分接触以发生脱硫反应，反应后的气固液三相混合物经气液分离后所得的气相再进入固定床反应器中进行二次脱硫便可得到净化气体。本专利技术的工艺利用悬浮床可将含硫化氢气体中的硫化氢含量从2.4～140g/Nm3降低到50ppm以下，使得悬浮床脱硫效率达到98％以上，再配合固定床则可进一步将含硫量降低至10ppm以下，悬浮床粗脱硫与固定床精脱硫的串联组合实现了高效脱硫。可见，本专利技术的工艺流程简便合理，脱硫效率高、所需设备简单、占地小、投资低，非常适于工业推广。2、本专利技术所述的悬浮床与固定床的组合脱硫工艺，选用无定形羟基氧化铁作为脱硫剂，其价格低廉、硫容高、切换周期长且易于再生，故而使得本专利技术的投资少、运行成本低。无定形羟基氧化铁的脱硫及再生原理为：FeOOH+2H2S→FeSSH+2H2OFeSSH+O2＝FeOOH+2S↓上述脱硫-再生构成一个循环，整个过程只是H2S被氧化为单质硫的反应，无定形羟基氧化铁在其中起着催化剂的作用，本身没有消耗。羟基氧化铁脱硫有一个重要的特点，即H2S并非以分子形态被羟基氧化铁脱除，脱硫过程之所以十分迅速是由于H2S先在氧化铁表面的水膜中离解为HS-、S2-离子，这些离子再同羟基氧化铁中的晶格氧(O2-)及晶格羟基(OH-)进行离子交换。3、本专利技术所述的悬浮床与固定床的组合脱硫工艺，通过对含硫化氢气体进行预处理以脱除其中的C5以上重组分，可避免带入后续系统而引起发泡，从而造成再生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种悬浮床与固定床的组合脱硫工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)将脱硫剂与水混合均匀配制成脱硫浆液；(2)将含硫化氢气体与所述脱硫浆液混合后一起自下而上进入悬浮床反应器中，控制所述脱硫浆液在所述悬浮床反应器中的停留时间为5～60min以使所述含硫化氢气体与所述脱硫浆液在所述悬浮床反应器内充分接触并发生反应；(3)对从所述悬浮床反应器顶部排出的混合物进行气液分离，收集气相；(4)将所述气相送入固定床反应器中进行二次脱硫，得到净化气体。

【技术特征摘要】
1.一种悬浮床与固定床的组合脱硫工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)将脱硫剂与水混合均匀配制成脱硫浆液；(2)将含硫化氢气体与所述脱硫浆液混合后一起自下而上进入悬浮床反应器中，控制所述脱硫浆液在所述悬浮床反应器中的停留时间为5～60min以使所述含硫化氢气体与所述脱硫浆液在所述悬浮床反应器内充分接触并发生反应；(3)对从所述悬浮床反应器顶部排出的混合物进行气液分离，收集气相；(4)将所述气相送入固定床反应器中进行二次脱硫，得到净化气体。2.根据权利要求1所述的悬浮床与固定床的组合脱硫工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述脱硫剂的粒径不超过20μm。3.根据权利要求1或2所述的悬浮床与固定床的组合脱硫工艺，其特征在于，所述脱硫剂为无定形羟基氧化铁、氧化铁或氢氧化铁中的一种或几种。4.根据权利要求1-3任一项所述的悬浮床与固定床的组合脱硫工艺，其特征在于，所述脱硫浆液中的脱硫剂浓度为1～5wt％。5.根据权利要求1-4任一项所述的悬浮床...

【专利技术属性】
技术研发人员：林科，李林，郭立新，赵刚，
申请(专利权)人：北京华石联合能源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11