一種酸性氣制備硫氫化鈉工藝及系統技術方案

本發明專利技術公開了一種酸性氣制備硫氫化鈉工藝及系統，所述酸性氣制備硫氫化鈉工藝采用兩級氣液兩相逆流吸收反應，以NaOH溶液為吸收液，處理酸性氣生產NaHS，所述工藝中一級反應生成液循環回二級中間罐作為稀釋液使用，通過設置補充載氣管線，引入補充載氣，降低了酸性氣中CO2的濃度，大部分CO2和載氣一起被帶出裝置，控制Na2CO3和NaHCO3的含量，防止生產大量Na2CO3造成結晶，堵塞管線，保證裝置長周期運行。本發明專利技術的酸性氣制備硫氫化鈉工藝簡單，可實現酸性氣凈化和污染物資源化的雙重目標，所述酸性氣制備硫氫化鈉系統規模小、能耗低和不易堵塞。

【技術實現步驟摘要】
一種酸性氣制備硫氫化鈉工藝及系統
本專利技術涉及一種酸性氣制備硫氫化鈉工藝及系統，屬于酸性氣凈化領域，特別涉及一種適于含硫氫化物酸性氣體的凈化和污染物資源化的處理方法和裝置。
技術介紹
煉廠酸性氣主要來自于酸性水汽提、循環氫脫硫、干氣脫硫等裝置，酸性氣中主要含H2S、CO2。目前大部分小型煉廠的酸性氣基本上采用燃燒后排放的處理方法。這種方法一方面造成資源的浪費，另一方面給環保帶來了巨大的壓力，影響企業的發展空間。為保護環境和確保資源的充分利用，對小型煉廠的酸性氣進行回收利用勢在必行。大中型煉廠酸性氣的處理，主要是利用酸性氣制備硫磺，目前比較常用的有兩種工藝技術，一種是二級Claus+尾氣加氫還原+溶劑吸收工藝技術；另一種是美國Merichem公司氣體技術產品公司開發的LO-CAT工藝技術。二級Claus+尾氣加氫還原+溶劑吸收技術工藝成熟、操作穩定、產品硫磺質量穩定，但由于流程長、投資大，Claus工藝只能處理高濃度的酸性氣體，通常當原料氣中的H2S體積分數小于20%時，裝置就不易操作了。因此，Claus工藝適合于年產硫磺5000t以上的裝置。LO-CAT工藝采用多元螯合的鐵催化劑使H2S直接轉化為元素硫，H2S的脫除率超過99.9%。LO-CAT工藝能夠適合酸性氣量波動較大以及H2S含量在0～100%的各種工況，原料適應條件寬泛，適應酸性氣波動變化的實際情況。且LO-CAT液體氧化還原技術處理方案不使用任何有毒的化學制品，并且不會產生任何有害的廢氣副產品，對環境安全的催化劑可以在處理過程中不斷再生。但是由于LO-CAT存在操作費用高、硫磺純度和色澤略差于克勞斯工藝，且在生產過程中產生的硫硫磺顆粒會發生堵塞現象，因此，LO-CAT工藝在年產硫磺5000t以下規模上經濟性較差（相對于二級Claus+尾氣加氫還原+溶劑吸收技術）。對于小型煉廠而言，由于酸性氣量相對較小，采用二級Claus+尾氣加氫還原+溶劑吸收技術工藝存在流程長、操作復雜、投資大，規模效益較差。而采用LO-CAT技術也存在一次投資較大，催化劑和專利使用費較高等問題。對于小型煉廠酸性氣總氣量較小，可以采用投資較少的脫硫新工藝，將H2S回收制備亞硫酸鹽，首先將酸性氣進行燃燒生成SO2，然后送入吸收塔進行化學吸收生成亞硫酸鹽溶液，再將溶液與堿性吸收劑反應，制備亞硫酸鹽液體產品，或者生成亞硫酸鹽結晶物，經分離、干燥等工序制備成亞硫酸鹽固體產品。該裝置流程較短，反應簡單，操作彈性大，可適應小型煉廠酸性氣波動對生產過程的影響，可通過選擇不同的工序生產固體或者液體產品，選擇不同的吸收劑可生產不同類型的亞硫酸鹽，且通過三段吸收實現尾氣達標排放，實現凈化尾氣的目的。但實際生產過程中存在設備腐蝕嚴重，維修費用較高的確定。CN101143714A公開了一種利用高含烴的酸性氣制備硫酸的方法，硫化氫酸性氣體按比例分別進入第一、第二硫化氫燃燒爐中燃燒，從第一燃燒爐出來的高溫爐氣，通過爐氣冷卻器，被空氣冷卻到一定溫度，然后進入第二燃燒爐與補充的含硫化氫酸性氣體繼續與爐氣中剩余空氣一起燃燒，第二燃燒爐出來的高溫爐氣進入余熱鍋爐儲熱，再進入凈化工段、轉化工段、干吸工段進行常規制酸。此工藝方法只能生產98%工業硫酸，不能生產價值更高的發煙硫酸，同時，由于硫酸的運輸、儲存均有一定難度，因此，煉油廠附近穩定的市場需求是限制其發展的重要因素。CN1836767A公開了一種煉油廠酸性氣的處理方法，利用酸性氣作為水泥廠立窯的燃料，酸性氣在窯內燃燒時，其中的H2S成分與水泥料發生化學反應而生成CaSO4，其他有害成分也被燒結而轉化，從根本上解決酸性氣處理的難題，同時，酸性氣作為一種氣體燃料，使水泥廠節能燃料，實現環境保護及解決燃料的雙重目的，但是，這種方法有一定的局限性，不易于推廣。CN101337661A一種制備硫氫化鈉的方法中，先分別采用燒堿和石灰乳吸收含有硫化氫和二氧化碳的酸性氣生成中間液，再按比例進行混合，得到低碳酸根的硫氫化鈉產品。該方法不要求酸性氣為較純凈的硫化氫氣體，但流程較長，自動化程度低。文獻《用氫氧化鈉溶液吸收硫化氫制取硫化鈉工業技術》(尚方毓，《無機鹽工業》，第44卷第2期，2012年2月)該工藝將硫化氫用氫氧化鈉溶液吸收并制取硫化鈉的生產工藝，用380～420g/L氫氧化鈉溶液在填料塔中吸收硫化氫，反應終點控制硫化鈉質量濃度為330～350g/L，硫化氫吸收率達95%～98%。該工藝不僅可有效保護環境，而且可為企業創造效益。但是，此工藝產物硫化鈉容易變質，且不易儲存。目前，對于小型煉廠酸性氣來說，需要一種綜合考慮安全、環保、經濟性等因素的酸性氣處理方法。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術提供一種酸性氣制備硫氫化鈉工藝及系統，與現有技術相比，本專利技術酸性氣制備硫氫化鈉工藝及系統在實現酸性氣達標排放的同時生產滿足要求的NaHS產品，實現酸性氣凈化和污染物資源化的雙重目標。本專利技術酸性氣制備硫氫化鈉工藝，以NaOH溶液為吸收液，處理酸性氣生產NaHS，具體包括如下步驟：（1）酸性氣進入一級反應器，與二級反應器的生成液接觸進行反應，反應所得生成液分為兩路，第一路作為產品排出，第二路返回二級中間罐；（2）經過步驟（1）反應后的酸性氣與補充載氣一起進入二級反應器，與NaOH溶液接觸進行反應，反應后的酸性氣達標排放，反應所得生成液進入一級反應器。本專利技術工藝中，經過步驟（2）處理后的酸性氣進一步經聚結器除霧，然后排放。本專利技術工藝中，所述一級反應器和二級反應器為氣液傳質反應設備，具體為鼓泡塔反應器、填料塔反應器、撞擊流反應器、旋轉床反應器和文丘里反應器中的一種，優選為旋轉床反應器。本專利技術工藝中，步驟（2）中所述補充載氣為不與酸性氣和NaOH溶液反應的任意氣體，具體為低壓瓦斯氣、氮氣、惰性氣體中任一種。補充載氣與總酸性氣體積比為1:1～3:1，優選為1.5:1～2:1。本專利技術工藝中，步驟（1）中，循環回二級中間罐的第二路反應生成液與二級反應器的總反應生成液的體積流量比為1/4～3/5，優選為1/3～1/2。本專利技術工藝中，經過步驟（2）處理后的酸性氣中硫化氫含量為5-30mg/Nm3。本專利技術工藝中，NaOH溶液的用量是設計值，根據酸性氣中H2S，CO2含量確定的固定值，根據酸性氣的量，按照酸性氣中H2S完全反應計算所需NaOH溶液量，設計值為所需NaOH溶液用量的80~99%，優選為85~95%。本專利技術酸性氣處理工藝中，因為生產過程會有波動，NaOH溶液的加入量需要隨時調節，NaOH溶液的加入量通過步驟（2）處理后的酸性氣中硫化氫含量調節，通過調節閥調節NaOH溶液加入量，保證經過步驟（2）處理后的酸性氣中硫化氫含量為5-30mg/Nm3，而且在保證H2S達標排放的情況下NaOH溶液不過量。本專利技術工藝中，所述酸性氣為含硫化氫的氣體，可以是各種來源的含H2S酸性氣，所述酸性氣中CO2的體積分數小于7%。本專利技術工藝中，所述NaOH溶液質量濃度為20%～60%，優選為32%～38%。本專利技術工藝中，一級反應器和二級反應器中反應溫度為80℃～95℃，優選85℃～90℃。本專利技術工藝中，當一級反應器和二級反應器采用旋轉床反應器時，所述旋轉床反應器旋轉床的轉速為50～5000轉/分，優選為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種酸性氣制備硫氫化鈉工藝，以NaOH溶液為吸收液，處理酸性氣生產NaHS，具體包括如下步驟：（1）酸性氣進入一級反應器，與二級反應器的生成液接觸進行反應，反應所得生成液分為兩路，第一路作為產品排出，第二路返回二級中間罐；（2）經過步驟（1）反應后的酸性氣與補充載氣一起進入二級反應器，與NaOH溶液接觸進行反應，反應后的酸性氣達標排放，反應所得生成液進入一級反應器。

【技術特征摘要】
1.一種酸性氣制備硫氫化鈉工藝，以NaOH溶液為吸收液，處理酸性氣生產NaHS，具體包括如下步驟：（1）酸性氣進入一級反應器，與二級反應器的生成液接觸進行反應，反應所得生成液分為兩路，第一路作為產品排出，第二路返回二級中間罐；（2）經過步驟（1）反應后的酸性氣與補充載氣一起進入二級反應器，與NaOH溶液接觸進行反應，反應后的酸性氣達標排放，反應所得生成液進入一級反應器；其中，所述補充載氣為不與酸性氣和NaOH溶液反應的任意氣體，具體為低壓瓦斯氣、氮氣、惰性氣體中任一種。2.按照權利要求1所述的工藝，其特征在于：經過步驟（2）處理后的酸性氣進一步經聚結器除霧，然后排放。3.按照權利要求1所述的工藝，其特征在于：補充載氣與總酸性氣體積比為1:1～3:1。4.按照權利要求3所述的工藝，其特征在于：補充載氣與總酸性氣體積比為1.5:1～2:1。5.按照權利要求1所述的工藝，其特征在于：所述一級反應器和二級反應器為氣液傳質反應設備，具體為鼓泡塔反應器、填料塔反應器、撞擊流反應器、旋轉床反應器和文丘里反應器中的一種。6.按照權利要求1所述的工藝，其特征在于：所述一級反應器和二級反應器為旋轉床反應器。7.按照權利要求1所述的工藝，其特征在于：經過步驟（2）處理后的酸性氣中硫化氫含量為5-30mg/Nm3。8.按照權利要求1所述的工藝，其特征在于：所述酸性氣為各種來源的含硫化氫的氣體，酸性氣中CO2的體積分數小于7%。9.按照權利要求1所述的工藝，其特征在于：所述NaOH溶液質量濃度為20%～60%。10.按照權利要求9所述的工藝，其特征在于：所述NaOH溶液質量濃度為32%～38%。11.按照權利要求1所述的工藝，其特征在于：步驟（1）中，循環回二級中間罐的第二路反應生成液與一級反應器的總反應生成液的體積流量比為1/4～3/5。12.按照權利要求11所述的工藝，其特征在于：步驟（1）中，循環回二級中間罐的第二路反應生成液與一級反應器的總反應生成液的體積流量比為1/3～1/2。13.按照權利要求1所述的工藝，其特征在于：步驟（2）中，NaOH溶液的加入量通過步驟（2）處理后的酸性氣中硫化氫含量調節，通過調節閥調節NaOH溶液加入量，保證經過步驟（2）處理后的酸性氣中硫化氫含量為5-30mg/Nm3，而且在保證H2S達標排放的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭德強，王璐瑤，齊慧敏，陳新，王巖，孟凡飛，陳建兵，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院，
類型：發明
國別省市：北京;11