含二氧化碳和硫化氢气体的处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种含二氧化碳和硫化氢气体的处理方法及装置，所述装置包括水合反应器、水合物化解器、乏气处理器、一级吸收反应器、二级吸收反应器和产品罐。还提供了一种采用上述装置处理含二氧化碳和硫化氢气体的方法。可以在实现酸性气达标排放的同时，生产出符合国家质量标准的NaHS产品，将环境治理与化工产品的生产过程有机结合为一体化过程。与现有技术相比，本发明专利技术方法可经济高效的对含二氧化碳和硫化氢气体进行预处理，对工艺过程中的能量进行了合理利用，极大降低了能耗；整个处理过程环保、可靠、无“三废”产生。

Method and device for treating carbon dioxide and hydrogen sulfide gas

The invention discloses a treatment method and device for gases containing carbon dioxide and hydrogen sulfide. The device comprises a hydration reactor, a hydrate disintegrator, a exhaust gas processor, a primary absorption reactor, a secondary absorption reactor and a product tank. A method for treating carbon dioxide and hydrogen sulfide gas using the device is also provided. NaHS products that meet the national quality standards can be produced while acid gas emission is up to the national standard. Environmental control and chemical production process can be integrated organically. Compared with the existing technology, the method of the invention can economically and efficiently pretreat the gas containing carbon dioxide and hydrogen sulfide, rationally utilize the energy in the process, greatly reduce the energy consumption, and the whole treatment process is environmentally friendly, reliable and without \three wastes\.

【技术实现步骤摘要】
含二氧化碳和硫化氢气体的处理方法及装置
本专利技术涉及一种酸性气的处理方法及装置，特别是涉及一种含二氧化碳和硫化氢的酸性气的净化和污染物资源化回收利用。
技术介绍
炼厂酸性气是在石油加工过程中产生的一种加工尾气，其主要成分为H2S和CO2。炼厂酸性气主要来自于酸性水汽提、循环氢脱硫以及干气和液化气脱硫等装置。大型炼厂酸性气量较大（年产硫磺＞5000t/a），一般都建立生产硫磺的酸性气处理装置（如Claus工艺和LO-CAT工艺），对H2S进行回收利用。而对于中小炼厂（年产硫磺＜5000t/a），由于酸性气量小，建立硫磺装置成本较高，大部分小炼厂基本都将酸性气采用燃烧排放的方式处理，这种方法不但造成资源的浪费，而且燃烧生成的SO2给环保带来了巨大的压力。2012年以前，《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）规定SO2排放浓度不高于960mg/m3，而最新的《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570-2015）规定现有企业2017年7月1日起、新建企业自2015年7月1日起，催化裂化再生烟气或工艺加热炉尾气中SO2排放限值为100mg/m3（特别地区限值仅为50mg/m3），酸性气回收装置SO2排放限值为400mg/m3（特别地区限值为100mg/m3）。可见，目前小型炼厂的酸性气处理方式很难满足环保要求。为保护环境和确保资源的充分利用，对小型炼厂的酸性气进行综合治理和回收利用势在必行。目前炼厂酸性气治理根据回收制得产品的不同，可分为制取硫磺、制硫酸及制亚硫酸盐、NaHS等化产品。制取硫磺产品主要有两种成熟技术，一种是二级Claus+尾气加氢还原+溶剂吸收工艺技术；另一种是美国Merichem公司气体技术产品公司开发的LO-CAT工艺技术。二级Claus+尾气加氢还原+溶剂吸收技术工艺成熟，产品硫磺质量稳定，但由于流程长、投资大、能耗高、装置安全控制要求高，并且Claus工艺只能处理高浓度的酸性气体，因此，该技术对于小炼厂酸性气治理并无优势。LO-CAT工艺采用多元螯合的铁催化剂使H2S直接转化为元素硫，能够适合酸性气量波动较大的工况，H2S的脱除率高。此技术不会产生任何有害的废气副产品，对环境安全的催化剂可以在处理过程中不断再生。但是由于LO-CAT存在操作费用高、硫磺纯度和色泽略差于克劳斯工艺，且在生产过程中产生的硫磺颗粒会发生堵塞现象，加之催化剂和专利使用费较高等问题，使得该技术在小炼厂酸性气治理上较难推广。酸性气制酸技术可以直接利用酸性气体制酸，该技术投资省、成本低、适应性强、生产过程易操作。但硫酸生产工艺较复杂、占地面积大，且硫酸的运输、储存均有一定难度，成为其限制因素。酸性气生产亚硫酸盐工艺流程简单、可采用不同的吸收剂实现产品多样化，但其生产过程中存在设备腐蚀严重、维修费用较高、且产品销路不畅等问题，具有一定的局限性。酸性气的综合利用，可以采用投资较少的新型吸收法脱硫工艺技术，生产化工产品硫化碱（Na2S/NaHS）。硫化碱可广泛应用于选矿、农药、染料、制革生产及有机合成等工业。炼厂酸性气中除了含有H2S气体外，还含有一定量的CO2气体，在生产硫化碱的过程中，CO2气体会与原料碱液生产Na2CO3/NaHCO3杂质，造成生产过程中工艺管道堵塞，导致生产装置无法长周期连续运行，并且存在碱耗高、产品纯度差等问题。专利CN102765700A和CN102807193A公开的NaHS生产工艺和NaHS连续吸收反应的生产装置设置两级吸收、一级碱保护和一级吸附过程，酸性气与碱剂采用逆流吸收方式，最后将溶液蒸发浓缩脱水，冷却成型、包装工序，完成NaHS的生成过程，该技术只适用于纯净的硫化氢吸收过程，并没有考虑CO2气体的影响。CN103551018A公开了一种含硫尾气净化与回收利用方法，利用硫化钡对气体中CO2进行脱除，得到的H2S气体可生产出高品质的NaHS产品，但却产生亚硫酸钡和碳酸钡沉淀，难以处理。专利CN1109020A公开的一步法制备NaHS的方法，采用石灰和硫酸钠的含固浆液对含CO2的H2S气体进行处理，有碳酸钙等沉淀产生。专利CN101186280A和CN101337661A所述的制备NaHS方法中，同样面临废渣处理的问题。专利CN103754833A公开了一种利用炼厂干气生产NaHS的装置及方法，利用超重力技术对干气进行选择性脱硫处理，得到99%的H2S气体生产的NaHS纯度可达42%以上，但该技术原料气预处理流程长，生产装置复杂，富吸收液再生能耗较高。CN103446849A、CN103466559A和CN103638802A所述的NaHS生产技术同样面临流程复杂，酸性气预处理中胺液再生能耗较高等问题。综上所述，对于小型炼厂酸性气的治理需要综合考虑安全、环保、经济性等因素，这就需要一种流程短，投资少，操作简单，能耗及运行成本低并且有一定经济效益的综合治理方式。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种酸性气体的处理方法及装置，可以在实现酸性气达标排放的同时，生产出符合国家质量标准的NaHS产品，将环境治理与化工产品的生产过程有机结合为一体化过程。与现有技术相比，本专利技术方法可经济高效的对含CO2气体和硫化氢气体的酸性气进行预处理，对工艺过程中的能量进行了合理利用，极大降低了能耗；整个处理过程环保、可靠、无“三废”产生。本专利技术提供一种含二氧化碳和硫化氢气体的处理装置，所述装置包括水合反应器、水合物化解器、乏气处理器、一级吸收反应器、二级吸收反应器和产品罐；原料气进料管线与水合反应器的气相入口连接，水合反应器的液相出口与水合物化解器的液相入口连接，水合反应器顶部的气相出口与乏气处理器的气相入口连接，水合物化解器底部的液相出口与水合反应器的水合物工作液入口管线连接，水合物化解器顶部的气相出口与一级吸收反应器的气相入口连接，一级吸收反应器的气相出口与二级吸收反应器的气相入口连接，二级吸收反应器的气相出口与净化气出口管线连接，一级吸收反应器的液相出口分两路，第一路与产品罐连接，第二路经水合物化解器中的换热设备与产品罐连接，二级吸收反应器的液相出口与一级吸收反应器的液相入口连接，二级吸收反应器的液相入口与碱液入口管线连接，产品罐出口经管线与二级吸收反应器的液相入口连接。上述含二氧化碳和硫化氢气体的处理装置中，原料气进料管线上设置压缩机，用于保证酸性气压力与水合反应器操作压力相匹配。上述含二氧化碳和硫化氢气体的处理装置中，所述水合反应器的液相出口分两路，其中一路与水合物化解器的液相入口连接，另一路与水合反应器的工作液入口管线连接。上述含二氧化碳和硫化氢气体的处理装置中，所述水合物化解器底部的液相出口分两路，其中一路经管线与水合反应器的水合物工作液入口管线连接，另一路经管线与水合物化解器的液相入口连接。上述含二氧化碳和硫化氢气体的处理装置中，所述一级吸收反应器和二级吸收反应器为气液传质反应设备，具体为鼓泡塔反应器、填料塔反应器、撞击流反应器、旋转床反应器和文丘里反应器中的一种，优选为旋转床反应器。上述含二氧化碳和硫化氢气体的处理装置中，所述水合反应器为利于气液传质且具有良好传热效果的设备，形式不限，可以是搅拌式、喷雾式、鼓泡式、筛板式、填料式、超重力或撞击流式等中的一种，优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含二氧化碳和硫化氢气体的处理装置，所述装置包括水合反应器、水合物化解器、乏气处理器、一级吸收反应器、二级吸收反应器和产品罐；原料气进料管线与水合反应器的气相入口连接，水合反应器的液相出口与水合物化解器的液相入口连接，水合反应器顶部的气相出口与乏气处理器的气相入口连接，水合物化解器底部的液相出口与水合反应器的水合物工作液入口管线连接，水合物化解器顶部的气相出口与一级吸收反应器的气相入口连接，一级吸收反应器的气相出口与二级吸收反应器的气相入口连接，二级吸收反应器的气相出口与净化气出口管线连接，一级吸收反应器的液相出口分两路，第一路与产品罐连接，第二路经水合物化解器中的换热设备与产品罐连接，二级吸收反应器的液相出口与一级吸收反应器的液相入口连接，二级吸收反应器的液相入口与碱液入口管线连接，产品罐出口经管线与二级吸收反应器的液相入口连接。

【技术特征摘要】
1.一种含二氧化碳和硫化氢气体的处理装置，所述装置包括水合反应器、水合物化解器、乏气处理器、一级吸收反应器、二级吸收反应器和产品罐；原料气进料管线与水合反应器的气相入口连接，水合反应器的液相出口与水合物化解器的液相入口连接，水合反应器顶部的气相出口与乏气处理器的气相入口连接，水合物化解器底部的液相出口与水合反应器的水合物工作液入口管线连接，水合物化解器顶部的气相出口与一级吸收反应器的气相入口连接，一级吸收反应器的气相出口与二级吸收反应器的气相入口连接，二级吸收反应器的气相出口与净化气出口管线连接，一级吸收反应器的液相出口分两路，第一路与产品罐连接，第二路经水合物化解器中的换热设备与产品罐连接，二级吸收反应器的液相出口与一级吸收反应器的液相入口连接，二级吸收反应器的液相入口与碱液入口管线连接，产品罐出口经管线与二级吸收反应器的液相入口连接。2.按照权利要求1所述的处理装置，其中，所述原料气进料管线上设置压缩机，用于保证原料气压力与水合反应器操作压力相匹配。3.按照权利要求1所述的处理装置，其中，所述一级吸收反应器和二级吸收反应器为气液传质反应设备。4.按照权利要求3所述的处理装置，其中，所述一级吸收反应器和二级吸收反应器为鼓泡塔反应器、填料塔反应器、撞击流反应器、旋转床反应器和文丘里反应器中的一种，优选为旋转床反应器。5.按照权利要求1所述的处理装置，其中，所述水合物化解器底部的液相出口与水合反应器的水合物工作液入口连接管线上设置有冷却器。6.按照权利要求1所述的处理装置，其中，所述水合物化解器为内部设置有换热设备的塔器或罐体。7.按照权利要求6所述的处理装置，其中，所述水合物化解器壳体上设置有汽提气入口管线。8.按照权利要求1或6所述的处理装置，其中，所述水合物化解器包括上封头、壳体和下封头，所述上封头上设置有气液混合器和气相出口管线，所述下封头上设置有液相出口管线，所述壳体内部通过隔板分为上下两部分，分别为上部的水合物加热段和下部的水合物化解气化段，所述水合物加热段内设置有换热设备，所述水合物加热段的壳体上设置有富水合物工作液入口管线和液相出口管线，所述换热设备一端与所述富水合物工作液入口管线连接，换热设备另一端穿过隔板伸入到水合物化解气化段内，水合物化解气化段内设置有换热设备，所述水合物化解气化段的壳体上设置有气相出口管线和液相入口管线，水合物化解气化段的气相出口管线与气液混合器的气相入口连接，所述水合物化解气化段中的换热设备的出口经管线与气液混合器的液相入口连接，水合物化解气化段中的换热设备一端与水合物化解气化段的壳体上的液相入口管线连接。9.按照权利要求8所述的处理装置，其中，所述水合物化解气化段内设置有破裂隔板组件，所述破裂隔板组件设置于换热设备上方。10.按照权利要求8所述的处理装置，其中，所述水合物化解气化段壳体上设置有汽提气入口管线，汽提气入口管线连接有汽提气分布器，所述汽提气入口管线设置于壳体下方。11.按照权利要求1所述的处理装置，其中，所述换热设备为间壁式换热设备，具体为管壳式、板式、套管式和夹套式中的一种，优选管壳式换热设备。12.按照权利要求8所述的处理装置，其中，所述气液混合器为对气体具有抽吸能力的气液混合器，优选文丘里形式的气液混合器。13.按照权利要求8所述的处理装置，其中，所述水合物加热段与水合物化解气化段的体积比为1/3～2/1，优选1/2～1/1。14.按照权利要求8所述的处理装置，其中，所述水合物加热段内，来自水合反应器的富水合物工作液走管程，作为热源的NaHS产品液进行外部加热，持液量为水合物加热段体积的1/4～3/4，优选1/3～2/3。15.按照权利要求8所述的处理装置，其中，所述述水合物加热段内换热设备穿过隔板伸入到水合物化解气化段内一端出口连接有液体分布器。16.按照权利要求8所述的处理装置，其中，所述破裂隔板组件采用填料结构、丝网结构或筛网结构中的任一种。17.按照权利要求8所述的处理装置，其中，所述破裂组件的安装位置设置于上端喷嘴工作时，喷射区覆盖整个化解器截面的位置。18.按照权利要求8所述的处理装置，其中，所述的水合物化解气化段中，NaHS产品液走管程，水合物工作液在外部被加热，水合物工作液持液量为水合物化解气化段总体积的1/3～2/3，优选1/2～3/5。19.按照权利要求10所述的处理装置，其中，所述汽提气为在水合物化解器操作条件下不与水合物工作液、酸性气和后续NaOH溶液发生反应的任意气体，具体为低压瓦斯气、氮气或惰性气体中的一种或几种。20.按照权利要求19所述的处理装置，其中，所述汽提气的体积流量与释放出的高浓度H2S气体的体积流量比为1/10～2/1。21.按照权利要求20所述的处理装置，其中，所述汽提气的体积流量与释放出的高浓度H2S气体的体积流量比为1/5～1/1。22.按照权利要求1所述的处理装置，其中，所述乏气处理器为气液传质反应设备，具体为鼓泡塔反应器、填料塔反应器、喷淋反应器、管式反应器、文丘里反应器和旋转床反应器中的一种，优选为旋转床反应器。23.一种含二氧化碳和硫化氢气体的处理方法，所述处理方法包括如下步骤：（1）原料气进入水合反应器，与水合物工作液发生反应，原料气中的H2S气体与水合物工作液反应，得到富含H2S的水合物相，处理后的气体进入乏气处理器，与吸收液进行吸收处理后排放；（2）步骤（1）中得到的富含H2S的水合物相进入水合物化解器，与来自一级吸收反应器的NaHS产品液进行换热，富含H2S的水合物相分解后得到再生水合物工作液和H2S气体，得到的再生水合物工作液经冷却后返回水合反应器循环使用，换热后的NaHS产品液进入产品罐；（3）步骤（2）得到的H2S气体进入一级吸收反应器，与来自二级吸收反应器的反应生成液接触进行反应，反应得到的NaHS产品液分两路，第一路进入水合物化解器作为热源使用，第二路进入产品罐；（4）经步骤（3）处理后的气相进入二级吸收反应器，与碱液和来自产品罐的NaHS产品液接触进行反应，反应处理后得到的剩余乏气达标排放。24.按照权利要求23所述的处理方法，其中，所述步骤（1）所述水合物工作液用量与原料气体积比为5～100L/m3，优选为10～50L/m3。25.按照权利要求23所述的处理方法，其中，步骤（1）所述原料气的压力与水合反应器的操作压力相匹配，原料气压力为0.1Mpa～3.0Mpa，优选为0.3Mpa～1.5Mpa。26.按照权利要求23所述的处理方法，其中，水合反应器的操作条件为：压力0.1Mpa～3.0Mpa，优选0.3Mpa～1.5Mpa，温度0～20℃，优选5～15℃。27.按照权利要求23所述的处理方法，其中，步骤（1）所述水合反应器处理后的气体中H2S体积分数控制在1%～20%，CO2体积分数高于80%。28.按照权利要求23所述的处理方法，其中，步骤（1）所述乏气处理器为气液传质反应设备，具体为鼓泡塔反应器...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡飞，彭德强，王海波，王璐瑶，陈新，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11