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一步法脫除酸性氣中硫化氫新工藝
發布人:admin   來源:   發布時間:2018-10-04  瀏覽次數:1734

在煤化工領域,低溫甲醇洗工藝具有舉足輕重的地位。無論是煤的直接液化、間接液化,還是煤氣化制取化工產品的工藝裝置中,大多要有氣體凈化工藝,而低溫甲醇洗工藝無疑是目前最具競爭實力、成熟的氣體凈化技術,已被廣泛應用于國內外合成氨、合成甲醇和其他羰基合成、城市煤氣、工業制氫和天然氣脫硫等氣體凈化裝置中。尤其是對煤(水煤漿)或渣(重)油為原料制取合成氣的凈化,采用此方法則效果更佳。在國內,以煤、渣油為原料建成的大型合成氨、合成甲醇裝置中也大都采用這一技術。低溫甲醇洗工藝投資較高,但與其它脫硫、脫碳工藝相比具有電耗低、蒸汽消耗低,溶劑價格便宜,操作費用低等優點。特別是脫硫的凈化度高,對甲醇及合成氨生產十分有利。

    低溫甲醇洗工藝中,硫化氫沒有發生化學轉化,而是被富集到酸性氣體中,然后采用克勞斯工藝對酸性氣體中的硫化氫進行處理。但克勞斯脫硫流程是一種針對高硫含量酸性氣的催化氧化流程,投資高,流程長,對硫含量要求在10%以上,不適合低入口硫含量、高凈化度酸性氣體脫硫。對于有高凈化度要求的酸性氣體脫硫,需要多級克勞斯才能完成,流程長,投資高,在H2S>12%的硫含量時,氣體的腐蝕性增強,毒性大,且易燃易爆,NHD或低溫甲醇洗裝置中H2S需要反復吸收解析濃縮,最終勉強達到12%以上,勉強適合用克勞斯硫磺回收技術,且克勞斯硫磺回收脫硫后的尾氣中H2S或SO2很難達到國家排放標準,常見的含量300~3000ppm,經常需要進一步處理,克勞斯硫磺回收技術顯然不是理想的酸性氣脫硫技術。

    長春東獅科貿實業有限公司自2012年就開始投入大量人力物力,與相關院校和研究機構合作,研究開發出了一種新的處理酸性氣體中硫化氫的一步法工藝。目前,該工藝的核心技術——專用催化劑已研制成功,通過了中試和工廠化實驗,并已建成了一套工業化實驗裝置,經過長時間的連續運行,裝置運行平穩,各項指標都達到或超過了設計指標,標志著一步法工藝已具備了全面推廣的條件。

    一步法脫除酸性氣中硫化氫工藝具有公用工程消耗低,凈化度高,催化劑適應性廣,設備投資低,工藝簡單等特點。與克勞斯法相比,本裝置適應的H2S含量最低0.3%最高10%,且H2S轉化一步即可完成。因反應是放熱反應,H2S含量0.5%以上即可不需要外來熱量,本裝置能耗低,沒有蒸汽消耗,電耗、水耗根據副產蒸汽需要產生。H2S含量1.0%以上,即可以副產蒸汽。H2S含量3.0%以上,轉化爐即可產直接產蒸汽。催化劑一次裝填,可使用3年以上??晒澥?2-20元/噸氨。用在低溫甲醇洗酸性氣脫硫,噸氨催化劑消耗成本為0.1-2元(與原料氣含硫有關)。與傳統克勞斯脫硫相比,投資可節省50%,運行費用可節省50%。30萬噸/年合成氨NHD或低溫甲醇洗配套的酸性氣一步法脫硫直接工程投資1500萬左右,低于克勞斯法脫硫投資3000萬。流動資金、技術費等其他費用根據投資規模的運作階段另計。

    我們開發的一步法脫硫生產項目,工藝先進,技術世界領先,為國家提倡的,符合清潔生產的工藝流程。本工藝優勢有: 

1、凈化度高,不同含硫量的氣體凈化度可達30ppm以下。

2、催化劑選擇性好,在克勞斯催化劑基礎上改進的催化劑,有很好的選擇性,能優先脫除硫化氫。

3、催化劑適應性廣,催化劑比克勞斯催化劑有更好的活性,能適應硫化氫含量最小3000ppm,最大100000ppm的氣體脫硫。

4、裝置投資小,操作簡單,因配套設備數量少,操作相對克勞斯要簡單。


一步法脫除酸性氣中硫化氫工藝簡介

    工藝裝置中核心設備轉化爐為創新型設備,具有高效,安全,全自動控制的特點,能有效降低運行費用,不同規模轉化爐形式都有不同的創新,是本裝置中的關鍵設備。本流程公用工程部分,因規模的不同,而有較大變化。換熱器的能量回收措施隨能力擴大而有逐步細化。


1.1預熱段


酸性氣體首先通過工藝調整濃度,使其中的H2S濃度降低至1-2%左右,經分離器除去液體后,自動控制配比一定的空氣,并用多級換熱加熱到一定的溫度,達到催化劑所需的活性溫度。


1.2反應段


預熱后的氣體進入轉化爐,在轉化爐中,酸性氣在稍過氧的環境下硫化氫直接轉化成硫磺。反應后的氣體通過氣體換熱器和控溫換熱器,同時副產0.6MPa(A)和0.3 MPa(A)的低壓蒸汽。在轉化爐中主要的化學反應是:

COS + H2O → H2S + CO2

2H2S+ O2   →S+2 H2O

2H2S + SO2 →2S + 2H2O


轉化爐采用我公司專利設備——控溫反應器。反應器中催化劑床層設置3層,通過等溫換熱+DCS冷激控制反應溫度,從而得到較高的硫轉化率。

反應器內裝填一步法硫化氫轉化催化劑。


1.3硫磺分離段


通過轉化爐的氣體,先通過氣體換熱器換熱,再通過控溫換熱器嚴格控制提溫度在150℃,氣體145℃恒溫進入分離器,分離冷凝下來的硫磺,并回收硫磺,尾氣進入尾氣處理階段。


1.4尾氣處理段


經過硫分離器分離后的尾氣,進入過濾吸附塔,過濾并吸附氣體中的硫磺顆粒,然后經過換熱回收熱量后達標排放。


1.5硫磺成型段


所有冷凝分離下來的液體硫磺先流入硫回收槽,再流入硫磺鑄模成型。


1.6催化劑


本工藝采用的催化劑


催化劑的物化性質:化學組成為粘結劑助催化劑;物化性質外觀為淡黃色條狀φ5×(5~15),比表面積大于100m2/g,孔容大于等于0.2ml/g,平均壓碎強度大于80 N /顆,堆積密度0.95~1.05kg/L,磨損率小于1.0%m/m)。

一步法脫除酸性氣中硫化氫工藝是一種全新的脫除含硫氣體中硫化氫的新工藝:無污染,無能耗,低物耗,低強度等特點,本工藝已經十分成熟??芍苯舆x擇使用。我們公司可提供全套的工藝設計,工藝包及核心設備,一步法催化劑,指導開車及售后服務等相關工作。


長春東獅科貿實業有限公司長期致力于氣體凈化新技術新工藝的研發,為行業的不斷進步勇于探索,敢于創新。這幾年在主工藝氣體如變換氣,半水煤氣,焦爐氣等領域不斷的采用一步法轉化硫化氫工藝實驗,核心部分一步法催化劑取得了成功,正在完善工藝包,以后專門做詳細介紹。


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