本发明专利技术提供了一种产多种纯度硫化氢的酸性气净化工艺和装置，由于不同H
An acid gas purification process and device for producing various purity hydrogen sulfide
The invention provides an acid gas purification process and device for producing various purity hydrogen sulfide. Due to different H
【技术实现步骤摘要】
一种产多种纯度硫化氢的酸性气净化工艺和装置
本专利技术涉及石油化工、煤化工和天然气工业等生产过程中产生酸性气的脱硫净化装置，具体涉及一种产多种纯度硫化氢的酸性气净化工艺和装置。
技术介绍
含硫酸性气主要来自于天然气开采、油田伴生气、煤化工、石油化工行业，其杂质主要有H2S和CO2等，会使钢制管道、设备、燃具发生腐蚀，缩短其使用寿命，同时工艺气中的硫能使催化剂中毒，破坏工艺过程的正常进行，因此需要进行脱除已达到各气体排放标准。目前国内外处理H2S气体的方法可分为两大类：干法脱硫和湿法脱硫。干法脱硫主要为吸附法，湿法脱硫主要为吸收法，吸收过程因其处理量大，净化效果好等优点而受到广泛应用，其中吸收分为物理吸收和化学吸收，常见的物理溶剂有环丁砜、甲醇等，化学溶剂主要为醇胺类溶剂——一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、二异丙醇胺(DIPA)等。各溶剂因其对H2S和CO2的吸收效果不同，其应用场景也所有不同。目前的酸性气净化装置采用吸收-解吸的方法(见图1)，含硫酸性气首先进入吸收塔底部，与解吸后的贫溶剂进行多级逆流接触，塔顶为脱硫后的净化气，经净化气分离器分出夹带液滴后送出，塔底为富溶剂，首先经闪蒸罐减压闪蒸出烃类，然后经贫富溶剂换热器加热后进入解吸塔，解吸塔顶得到H2S气体去硫回收装置，解吸塔底贫溶剂依次经过贫富溶剂换热器、加压、水冷后返回吸收塔顶。解吸得到的H2S气体其纯度往往较低，下游硫回收装置单一，一般为硫磺装置，产品附加值低，但随着原油等化石燃料中的硫含量增加，以及生产高附加值硫化学品工艺(如硫氢化钠工艺、硫脲工艺等)的不断开发，如何更好的提供和利用H2S资源是未来酸性气净化装置的发展方向。专利CN1088472A提供了一种从混合气体中脱除二氧化碳的方法，采用两段吸收和两段解吸的流程，通过采出贫溶剂和半贫溶剂的方式来降低解吸塔能耗。专利CN103446849A提供了一种从酸性气中分离高纯度H2S的技术，酸性气首先进入第一吸收塔和第一再生塔，再生得到的气体进入第二吸收塔和第二再生塔，最终得到高纯度H2S气体，其本质为两套吸收-解吸系统的耦合，通过多次吸收解吸操作来得到高纯度的H2S气体。专利CN101054167A提供了一种高纯度H2S的分离工艺，采用NHD溶剂进行吸收，得到的富溶剂经过多级闪蒸，各闪蒸气返回吸收塔，最终闪蒸后的液相进入解吸塔，得到高纯度H2S气体，其本质依旧是通过循环再生气，多次吸收的方式提高H2S气体纯度。专利CN108392948A提供了一种硫化氢的提纯工艺和装置，通过多级变压吸附的方式，将上游装置如酸性气净化装置得到的粗硫化氢气体，提纯至高纯度硫化氢气体。专利US2008127831A1提供了一种吸收CO2气体后进行多级解吸的技术，该技术主要考虑到下游CO2回收装置操作压力较高，采用一步解吸的方式，CO2气体压力较低，导致该气体去下游装置的压缩功耗增加，因而通过配置多级不同压力的解吸塔，达到压缩功耗和解吸塔能耗的综合最优。目前所有关于酸性气净化装置的专利，均是针对下游单一回收装置，提出的节能降耗或提高H2S气体纯度的技术，本专利技术基于不同硫化学品所需硫化氢纯度不同的需求，提出一种产多种纯度硫化氢的酸性气净化工艺和装置，相比一味追求高纯度硫化氢的工艺，本专利技术以产品作为工艺设计导向，具有操作简单灵活、成本低和市场适应性强等特点。
技术实现思路
本专利技术涉及一种产多种纯度硫化氢的酸性气净化工艺和装置，常规工艺采用单塔吸收和单塔解吸的方法(见图1)，得到的H2S气体一般进入下游硫磺装置进行回收利用，其产品附加值较低，整个酸性气净化装置中最主要的两个因素——贫溶剂纯度及溶剂中杂质含量，在常规工艺中受制于下游产品的低附加值，因而对主要因素的优化首先考虑装置能耗，其次考虑溶剂选择性，以此进行该装置的工艺设计。本专利技术相较常规工艺，以不同硫化学品作为导向，利用酸性气组分(CO2、H2S等)在溶剂中的溶解性差异——CO2溶解性低于H2S溶解性，解吸过程中会优先解吸CO2，因而采用分步解吸的方式，依次得到纯度升高的各H2S气体。由于解吸压力对CO2和H2S的解吸速率影响敏感，因而在设计过程中可以通过调整各解吸塔的塔压等参数来调控各H2S气体纯度，以此满足不同硫化学品的原料纯度需求。同时为得到更多高纯度H2S气体，需要在吸收过程中减少CO2的吸收量，即提高溶剂对H2S的选择性，因而以产品为导向的酸性气净化装置的工艺设计相较常规设计，溶剂选择性的影响更加突出，直接决定高纯度硫化氢的产量，在该工艺设计过程中对参数的选择会同时考虑装置能耗和溶剂选择性两个因素。在吸收塔的设计方面，由于H2S的吸收快于CO2的吸收，因而可通过减少塔内气液相接触时间(如降低塔径)等方式提高溶剂选择性。若吸收塔为多股进料，考虑设置多个进料口，优化各进料位置，由于此时各进料口间气相量较所有流股由吸收塔底进入时降低，因而在设备制造允许的前提下，减小各进料口间塔段的塔径，采用变径塔的方式进一步提高溶剂选择性。本专利技术的技术方案：一种产多种纯度硫化氢的酸性气净化装置，包括吸收塔、闪蒸罐3、贫富溶剂换热器4、贫溶剂泵5、贫溶剂冷却器6、解吸塔、解吸塔冷凝器、解吸塔回流罐、解吸塔回流泵、解吸塔再沸器和解吸塔底半贫溶剂泵；吸收塔的塔顶为气相出口，其与下游装置连接；普通吸收塔1或变径吸收塔2的塔底为液相出口，其与闪蒸罐3连接；当吸收塔为普通吸收塔1时，一股含硫酸性气从进气口进入；当吸收塔为变径吸收塔2时，两股含硫酸性气分别从对应进气口进入；闪蒸罐3的顶部为气相出口，闪蒸气连接燃料气管网；闪蒸罐3的底部为液相出口，其与贫富溶剂换热器4的冷物流入口连接，贫富溶剂换热器4冷物流出口连接第一解吸塔7的进料口，第一解吸塔7的塔顶气相出口连接第一解吸塔冷凝器8的工艺物流入口，第一解吸塔冷凝器8的工艺物流出口连接第一解吸塔回流罐9入口，第一解吸塔回流罐9液相出口连接第一解吸塔回流泵10入口，第一解吸塔回流罐9气相出口连接下游硫化氢回收装置；第一解吸塔回流泵10出口连接第一解吸塔7回流口，第一解吸塔7底液相出口分两支，一支连接第一解吸塔再沸器11的工艺物流入口，第一解吸塔再沸器11的工艺物流出口连接第一解吸塔7塔底回流口；另一支连接第一解吸塔底半贫溶剂泵12入口，第一解吸塔底半贫溶剂泵12出口连接第二解吸塔13入口，第二解吸塔13配套设备及连接方式与第一解吸塔7相同；当酸性气净化装置中存在两个解吸塔时，第一解吸塔回流罐9气相出口连接下游低浓度/中浓度的硫化氢回收装置，第二解吸塔回流罐15气相出口连接下游中浓度/高浓度的硫化氢回收装置；第二解吸塔13的塔底液相出口连接贫富溶剂换热器4热物流入口，贫富溶剂换热器4热物流出口连接贫溶剂泵5入口，贫溶剂泵5出口连接贫溶剂冷却器6工艺物流入口，贫溶剂冷却器6工艺物流出口连接吸收塔液相进料口；当酸性气净化装置中存在三个解吸塔时，第三解吸塔19配套设备及连接方式与第一解吸塔7相同；第一解吸塔回流罐9气相出口连接下游低浓本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种产多种纯度硫化氢的酸性气净化装置，其特征在于，该产多种纯度硫化氢的酸性气净化装置包括吸收塔、闪蒸罐(3)、贫富溶剂换热器(4)、贫溶剂泵(5)、贫溶剂冷却器(6)、解吸塔、解吸塔冷凝器、解吸塔回流罐、解吸塔回流泵、解吸塔再沸器和解吸塔底半贫溶剂泵；/n吸收塔的塔顶为气相出口，其与下游装置连接；普通吸收塔(1)或变径吸收塔(2)的塔底为液相出口，其与闪蒸罐(3)连接；当吸收塔为普通吸收塔(1)时，一股含硫酸性气从进气口进入；当吸收塔为变径吸收塔(2)时，两股含硫酸性气分别从对应进气口进入；闪蒸罐(3)的顶部为气相出口，闪蒸气连接燃料气管网；闪蒸罐(3)的底部为液相出口，其与贫富溶剂换热器(4)的冷物流入口连接，贫富溶剂换热器(4)冷物流出口连接第一解吸塔(7)的进料口，第一解吸塔(7)的塔顶气相出口连接第一解吸塔冷凝器(8)的工艺物流入口，第一解吸塔冷凝器(8)的工艺物流出口连接第一解吸塔回流罐(9)入口，第一解吸塔回流罐(9)液相出口连接第一解吸塔回流泵(10)入口，第一解吸塔回流罐(9)气相出口连接下游硫化氢回收装置；第一解吸塔回流泵(10)出口连接第一解吸塔(7)回流口，第一解吸塔(7)底液相出口分两支，一支连接第一解吸塔再沸器(11)的工艺物流入口，第一解吸塔再沸器(11)的工艺物流出口连接第一解吸塔(7)塔底回流口；另一支连接第一解吸塔底半贫溶剂泵(12)入口，第一解吸塔底半贫溶剂泵(12)出口连接第二解吸塔(13)入口，第二解吸塔(13)配套设备及连接方式与第一解吸塔(7)相同；/n当酸性气净化装置中存在两个解吸塔时，第一解吸塔回流罐(9)气相出口连接下游低浓度/中浓度的硫化氢回收装置，第二解吸塔回流罐(15)气相出口连接下游中浓度/高浓度的硫化氢回收装置；第二解吸塔(13)的塔底液相出口连接贫富溶剂换热器(4)热物流入口，贫富溶剂换热器(4)热物流出口连接贫溶剂泵(5)入口，贫溶剂泵(5)出口连接贫溶剂冷却器(6)工艺物流入口，贫溶剂冷却器(6)工艺物流出口连接吸收塔液相进料口；/n当酸性气净化装置中存在三个解吸塔时，第三解吸塔(19)配套设备及连接方式与第一解吸塔(7)相同；第一解吸塔回流罐(9)气相出口连接下游低浓度的硫化氢回收装置，第二解吸塔回流罐(15)气相出口连接下游中浓度的硫化氢回收装置，第三解吸塔回流罐气相出口连接下游高浓度的硫化氢回收装置；第二解吸塔(13)的塔底液相出口连接贫富溶剂换热器(4)热物流入口，贫富溶剂换热器(4)热物流出口连接贫溶剂泵(5)入口，贫溶剂泵(5)出口连接贫溶剂冷却器(6)工艺物流入口，贫溶剂冷却器(6)工艺物流出口连接吸收塔液相进料口。/n...
【技术特征摘要】
1.一种产多种纯度硫化氢的酸性气净化装置，其特征在于，该产多种纯度硫化氢的酸性气净化装置包括吸收塔、闪蒸罐(3)、贫富溶剂换热器(4)、贫溶剂泵(5)、贫溶剂冷却器(6)、解吸塔、解吸塔冷凝器、解吸塔回流罐、解吸塔回流泵、解吸塔再沸器和解吸塔底半贫溶剂泵；
吸收塔的塔顶为气相出口，其与下游装置连接；普通吸收塔(1)或变径吸收塔(2)的塔底为液相出口，其与闪蒸罐(3)连接；当吸收塔为普通吸收塔(1)时，一股含硫酸性气从进气口进入；当吸收塔为变径吸收塔(2)时，两股含硫酸性气分别从对应进气口进入；闪蒸罐(3)的顶部为气相出口，闪蒸气连接燃料气管网；闪蒸罐(3)的底部为液相出口，其与贫富溶剂换热器(4)的冷物流入口连接，贫富溶剂换热器(4)冷物流出口连接第一解吸塔(7)的进料口，第一解吸塔(7)的塔顶气相出口连接第一解吸塔冷凝器(8)的工艺物流入口，第一解吸塔冷凝器(8)的工艺物流出口连接第一解吸塔回流罐(9)入口，第一解吸塔回流罐(9)液相出口连接第一解吸塔回流泵(10)入口，第一解吸塔回流罐(9)气相出口连接下游硫化氢回收装置；第一解吸塔回流泵(10)出口连接第一解吸塔(7)回流口，第一解吸塔(7)底液相出口分两支，一支连接第一解吸塔再沸器(11)的工艺物流入口，第一解吸塔再沸器(11)的工艺物流出口连接第一解吸塔(7)塔底回流口；另一支连接第一解吸塔底半贫溶剂泵(12)入口，第一解吸塔底半贫溶剂泵(12)出口连接第二解吸塔(13)入口，第二解吸塔(13)配套设备及连接方式与第一解吸塔(7)相同；
当酸性气净化装置中存在两个解吸塔时，第一解吸塔回流罐(9)气相出口连接下游低浓度/中浓度的硫化氢回收装置，第二解吸塔回流罐(15)气相出口连接下游中浓度/高浓度的硫化氢回收装置；第二解吸塔(13)的塔底液相出口连接贫富溶剂换热器(4)热物流入口，贫富溶剂换热器(4)热物流出口连接贫溶剂泵(5)入口，贫溶剂泵(5)出口连接贫溶剂冷却器(6)工艺物流入口，贫溶剂冷却器(6)工艺物流出口连接吸收塔液相进料口；
当酸性气净化装置中存在三个解吸塔时，第三解吸塔(19)配套设备及连接方式与第一解吸塔(7)相同；第一解吸塔回流罐(9)气相出口连接下游低浓度的硫化氢回收装置，第二解吸塔回流罐(15)气相出口连接下游中浓度...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱炜玄，邹雄，叶昊天，杨扬，董宏光，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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