一种脱除含还原性硫的气体中的硫的设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种脱除含还原性硫的气体中的硫的设备，该设备包括：气体吸收塔(1)、生物反应器(2)和固液分离器(3)，所述气体吸收塔(1)的出口和生物反应器(2)的入口连通，生物反应器(2)的出口和固液分离器(3)的入口连通，固液分离器(3)的出口和气体吸收塔(1)的入口连通，其特征在于，该设备还包括至少一个离子交换器(4)。本实用新型专利技术的设备提高了单位碱性缓冲溶液的脱硫容量，减少了碱性缓冲溶液的循环量，大幅度降低了投资和应用成本。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种脱除含还原性硫的气体中的硫的设备。
技术介绍
硫化氢是一种有毒有害气体，直接排放到大气中会污染环境，危害人类健康。其 中，化工原料和燃料中的硫化氢会在合成或燃烧过程中转变为二氧化硫，二氧化硫的排放 会同样造成严重的环境污染。随着国家环保法规的日趋严格，寻求控制各种化工原料、燃 料、废气和尾气中的硫化氢含量将显得日益重要。目前，脱除气体中硫(例如，硫化氢)的方法有很多，如Claus法、液相催化氧化 法、生物氧化法等。Claus法要求硫化氢浓度不低于30 %，一般需要用其他方法吸收气体中的硫化氢 并浓缩，如使用烷基醇胺法吸收硫化氢后，集中再生并释放硫化氢达到提浓的目的，通常设 备投资较大，在大型炼厂和天然气厂使用较多。液相催化氧化法需要使用催化剂(如络合铁催化剂)，利用碳酸钠或碳酸钾碱性 溶液吸收气体中的硫化氢，通过三价铁离子将硫离子氧化变成硫磺，自身被还原成二价铁 离子，失去氧化能力，随后通入空气将二价铁络合离子氧化成三价铁络合离子使其氧化能 力得到再生，但是使用过程中会有相当量的废液排放，其中的络合离子非常难以降解，会造 成环境污染。生物氧化法是通过使用能够吸收硫化氢的碱性缓冲液吸收气体流中的硫化氢，之 后将吸收了硫化氢的碱性缓冲液引入生物反应器，在硫化物氧化硫杆菌的作用下将硫化物 氧化为固体硫。例如，CN1238711A公开了一种从气体物流中除去包括硫化氢、羰基硫化物和二硫 化碳的硫化物的方法，其中，该方法利用含水的洗液洗涤气体，并在电子受体存在的条件下 利用硫化物氧化硫杆细菌处理洗液，以便将处理过的洗液作为洗液重新使用。其中，洗涤 步骤和生物处理步骤在同一反应器中进行，以硝酸根作为电子受体。但该方法存在的问题 是部分的还原性硫化物被过氧化形成相当量的硫酸根，随着设备的循环运行，硫酸根将不 断累积，这将会降低硫杆菌的活性，影响设备的平稳运行。此外，CN100418614C也公开了一种从包括H2S和硫醇化合物的气流中脱除H2S和 硫醇的方法，该方法包括以下步骤(a)通过使气流在脱除区段中与第一水性碱洗涤 液接触而从气流中脱除吐3，获得贫的气流和包括硫化物的水流；(b)通过使贫吐3的气 流在硫醇-脱除区段中与第二水性碱洗涤液接触而从步骤(a)获得的贫H2S的气流中脱除 硫醇，获得贫硫醇的气流和包括硫醇盐的水流；(c)在氧存在下，于氧化反应器中，使由步 骤(a)和步骤(b)获得的包括硫化物和硫醇盐的合并水流与氧化硫化物的细菌接触，获得 硫於浆和再生的水性碱洗涤液；(d)从再生的水性碱洗涤液中分离至少部分在步骤(c)中 获得的硫於浆；和(e)将再生的水性碱洗涤液再循环到步骤(a)的吐3脱除区段和步骤(b) 的硫醇脱除区段中。该方法也存在部分硫化物被氧化为硫酸根的问题，随着设备的循环运行，硫酸根将不断累积，这将会降低硫杆菌的活性，影响设备的平稳运行。而且由于脱除硫 化氢所用缓冲溶液PH太低，无法吸收硫醇，使得该设备需要增加另外一个高碱吸收塔来专 门吸收硫醇，造成工艺复杂。在现有的脱除含还原性硫的气体中的硫的方法中，由于硫化物生物氧化过程中不 可避免的会产生硫酸根离子，随着脱硫液的持续循环使用，硫酸根离子将会在脱硫液中不 断累积。为了满足微生物生长、繁殖和脱硫活性的需要，通常需要控制脱硫液的总盐浓度不 超过10%，pH值不超过10，而其中硫酸根的累积必将挤占和稀释脱硫洗涤液中缓冲盐溶液 的浓度，使得单位脱硫液吸收硫化氢等还原性硫化物的能力下降。更严重的是，当硫酸根 累积到一定程度时，脱硫液将失去脱硫能力。在现有的脱除硫化氢的方法中，通过排放部分 脱硫液和补充新鲜碱液的方法，来稀释硫酸根在脱硫液中所占的比例。据测算，对500吨/ 小时循环量的生物脱硫设备来说，含硫酸根脱硫液的排放量达到1-2吨/小时，且脱硫液中 硫酸盐的浓度为碳酸(氢)盐总浓度的5倍以上，严重限制了单位脱硫液吸收硫含量的能 力。因此通过排放部分系统脱硫液和补充新鲜碱液的方法只能在一定程度上起到稀释脱硫 液中硫酸根浓度的作用，而达不到控制脱硫液中的硫酸根含量目的。而且通过排放大量脱 硫液来控制硫酸根离子浓度显然也是不现实的。通常，为了达到预定的脱硫效果，只能通过 增加液/气比、加大液体循环量的方式来实现，从而造成设备体积增大、占地面积加大、投 资增大，而且运行过程中的能耗加大、操作成本提高。因此，这种方法也不经济。为此，USP5976868公开了一种生物脱硫方法，该方法利用氧气作为电子受体，用 氧化硫杆菌将洗脱下来的还原性硫化物在好氧反应器中氧化为固体硫，当然会有少量硫化 物被过氧化为硫酸根，所以该方法在好氧反应器后连接一个厌氧反应器，利用还原性硫杆 菌在乙醇为电子供体存在时将硫酸根重新还原为硫化物，返回到好氧反应器中氧化物固体 硫，以促进设备的平稳运行。但是使用该方法控制脱硫液中的硫酸根离子浓度仍然存在下 面几个问题(1)、在将含有硫酸根的脱硫液进行厌氧处理后需要返回到好氧反应器中去， 而不是直接进入气体吸收装置，决定了其只能是少量而不是全部的脱硫液进入厌氧反应器 处理；(2)、该方法在还原硫酸根离子时还需要消耗大量还原性物质(如乙醇、氢气等)，使 得装置的操作成本提高；(3)、由于厌氧反应需要控制PH基本为中性，碱性较大、pH值较高 的脱硫液在厌氧处理时硫酸根还原为硫化物的效率不高。因此厌氧处理的方法也不能有效 控制脱硫液中的硫酸根离子含量。因此，迫切地需要开发一种能够有效控制脱硫液中硫酸根浓度以增加脱硫液脱硫 容量、降低脱硫液循环量的设备。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有用于脱除含还原性硫的气体中的硫的设备存 在的脱硫液硫酸根浓度高，脱硫液硫溶低且循环量大、操作费用高、以及需要排放脱硫液和 补充新鲜液来维持脱硫活性的缺点，提供可以控制脱硫液中硫酸根浓度、增加脱硫液脱硫 容量、降低脱硫液循环量的设备。本技术提供了一种脱除含还原性硫的气体中的硫的设备，该设备包括气体 吸收塔、生物反应器和固液分离器，所述气体吸收塔的出口和生物反应器的入口连通，生 物反应器的出口和固液分离器的入口连通，固液分离器的出口和气体吸收塔的入口连通，其中，该设备还包括至少一个离子交换器，各个离子交换器的位置各自为如下情况中的一 者(I)气体吸收塔的出口和离子交换器的入口连通，离子交换器的出口和生物反应 器的入口连通；(II)生物反应器的出口和离子交换器的入口连通，离子交换器的出口和固液分离 器的入口连通；(III)固液分离器的出口和离子交换器的入口连通，离子交换器的出口和气体吸 收塔的入口连通。本技术提供的用于脱除含还原性硫的气体中的硫的设备克服了碱性缓冲液 中硫酸根浓度累积对脱硫产生了不利影响，提高了碱性缓冲溶液的脱硫容量，减少了碱性 缓冲溶液的循环量，大幅度降低投资和使用成本。附图说明图1为本技术一种实施方式中提供的用于脱除含还原性硫的气体中的硫的 设备的结构示意图；具体实施方式如图1所示，本技术提供了一种脱除含还原性硫的气体中的硫的设备，该设 备包括气体吸收塔1、生物反应器2和固液分离器3，所述气体吸收塔1的出口和生物反应 器2的入口连通，生物反应器2的出口和固液分离器3的入口连通，固液分离器3的出口和本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种脱除含还原性硫的气体中的硫的设备，该设备包括：气体吸收塔（１）、生物反应器（２）和固液分离器（３），所述气体吸收塔（１）的出口和生物反应器（２）的入口连通，生物反应器（２）的出口和固液分离器（３）的入口连通，固液分离器（３）的出口和气体吸收塔（１）的入口连通，其特征在于，该设备还包括至少一个离子交换器（４），各个离子交换器（４）的位置各自为如下情况中的一者：（Ｉ）气体吸收塔（１）的出口和离子交换器（４）的入口连通，离子交换器（４）的出口和生物反应器（２）的入口连通；（ＩＩ）生物反应器（２）的出口和离子交换器（４）的入口连通，离子交换器（４）的出口和固液分离器（３）的入口连通；（ＩＩＩ）固液分离器（３）的出口和离子交换器（４）的入口连通，离子交换器（４）的出口和气体吸收塔（１）的入口连通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李云龙，童扬传，朱纯峰，王媛，
申请(专利权)人：北京思践通科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11