一种酸性气管式反应器及处理工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种酸性气管式反应器，反应器包括反应管道和储液罐，反应管道两端分别为酸性气入口和出口，反应管道包括四级反应区，每级反应区均包括受液盘，升气管和雨帽，每级反应区均设有吸收液入口和生成液出口；储液罐设置与反应区对应相同数量的储液区，相邻储液区之间通过隔板分离，隔板上设置降液管，每级储液区均设有液相入口和液相出口，每级反应区的生成液出口与对应储液区的液相入口连接，每级储液区的液相出口与对应反应区的吸收液入口连接。本发明专利技术酸性气处理方法，以NaOH溶液为吸收液，处理酸性气生产硫氢化钠。与现有技术相比，本发明专利技术实现酸性气净化和污染物资源化的双重目标。

【技术实现步骤摘要】
一种酸性气管式反应器及处理工艺方法
本专利技术涉及一种酸性气管式反应器及处理工艺方法，适用于酸性气气体净化领域，尤其适用于含硫氢化物等酸性气体的净化和污染物资源化的处理方法和装置。
技术介绍
炼厂酸性气主要来自于酸性水汽提、循环氢脱硫、干气脱硫等装置，酸性气中主要含H2S、CO2。目前大部分小型炼厂的酸性气基本上采用燃烧后排放的处理方法。这种方法一方面造成资源的浪费，另一方面给环保带来了巨大的压力，影响企业的发展空间。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回收利用势在必行。大中型炼厂酸性气的处理，主要是利用酸性气制备硫磺，目前比较常用的有两种工艺技术，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、操作稳定、产品硫磺质量稳定，但由于流程长、投资大，Claus工艺只能处理高浓度的酸性气体，通常当原料气中的H2S体积分数小于20%时，装置就不易操作了。因此，Claus工艺适合于年产硫磺5000t以上的装置。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，H2S的脱除率超过99.9%。LO-CAT工艺能够适合酸性气量波动较大以及H2S含量在0～100%的各种工况，原料适应条件宽泛，适应酸性气波动变化的实际情况。且LO-CAT液体氧化还原技术处理方案不使用任何有毒的化学制品，并且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硫磺颗粒会发生堵塞现象，因此，LO-CAT工艺在年产硫磺5000t以下规模上经济性较差（相对于二级Claus+尾气加氢还原+溶剂吸收技术）。对于小型炼厂而言，由于酸性气量相对较小，采用二级Claus+尾气加氢还原+溶剂吸收技术工艺存在流程长、操作复杂、投资大，规模效益较差。而采用LO-CAT技术也存在一次投资较大，催化剂和专利使用费较高等问题。硫酸作为基本的化工原料之一，广泛用于各行各业。用酸性气中含有的硫化氢作为原料，可以省去许多工艺步骤，即节省了投资，又降低了成本，还可以有效的回收利用硫资源。由于小型炼厂酸性气气量较小，只能生产较低浓度的工业硫酸，不能生产价值更高的发烟硫酸，经济效益不高，同时，由于硫酸的运输、储存均有一定难度，因此，炼油厂附近稳定的市场需求是限制其发展的重要因素。对于小型炼厂酸性气总气量较小，可以采用投资较少的脱硫新工艺，将H2S回收制备亚硫酸盐，首先将酸性气进行燃烧生成SO2，然后送入吸收塔进行化学吸收生成亚硫酸盐溶液，再将溶液与碱性吸收剂反应，制备亚硫酸盐液体产品，或者生成亚硫酸盐结晶物，经分离、干燥等工序制备成亚硫酸盐固体产品。该装置流程较短，反应简单，操作弹性大，可适应小型炼厂酸性气波动对生产过程的影响，可通过选择不同的工序生产固体或者液体产品，选择不同的吸收剂可生产不同类型的亚硫酸盐，且通过三段吸收实现尾气达标排放，实现净化尾气的目的。但实际生产过程中存在设备腐蚀严重，维修费用较高的确定。CN101143714A公开了一种利用高含烃的酸性气制备硫酸的方法，硫化氢酸性气体按比例分别进入第一、第二硫化氢燃烧炉中燃烧，从第一燃烧炉出来的高温炉气，通过炉气冷却器，被空气冷却到一定温度，然后进入第二燃烧炉与补充的含硫化氢酸性气体继续与炉气中剩余空气一起燃烧，第二燃烧炉出来的高温炉气进入余热锅炉储热，再进入净化工段、转化工段、干吸工段进行常规制酸。此工艺方法只能生产98%工业硫酸，不能生产价值更高的发烟硫酸，同时，由于硫酸的运输、储存均有一定难度，因此，炼油厂附近稳定的市场需求是限制其发展的重要因素。CN1836767A公开了一种炼油厂酸性气的处理方法，利用酸性气作为水泥厂立窑的燃料，酸性气在窑内燃烧时，其中的H2S成分与水泥料发生化学反应而生成CaSO4，其他有害成分也被烧结而转化，从根本上解决酸性气处理的难题，同时，酸性气作为一种气体燃料，使水泥厂节能燃料，实现环境保护及解决燃料的双重目的，但是，这种方法有一定的局限性，不易于推广。CN101337661A一种制备硫氢化钠的方法中，先分别采用烧碱和石灰乳吸收含有硫化氢和二氧化碳的酸性气生成中间液，再按比例进行混合，得到低碳酸根的硫氢化钠产品。该方法不要求酸性气为较纯净的硫化氢气体，但流程较长，自动化程度低。文献《用氢氧化钠溶液吸收硫化氢制取硫化钠工业技术》【尚方毓，《无机盐工业》，第44卷第2期，2012年2月】该工艺将硫化氢用氢氧化钠溶液吸收并制取硫化钠的生产工艺，用380～420g/L氢氧化钠溶液在填料塔中吸收硫化氢，反应终点控制硫化钠质量浓度为330～350g/L，硫化氢吸收率达95%～98%。该工艺不仅可有效保护环境，而且可为企业创造效益。但是，此工艺产物硫化钠容易变质，且不易储存。目前，对于小型炼厂酸性气来说，需要一种综合考虑安全、环保、经济性等因素的酸性气处理方法及酸性气反应器。
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管式反应器及处理工艺方法，与现有技术相比，本专利技术反应器结构简单，设备规模小，能耗低，操作费用少，经济效益高，能够实现酸性气净化和污染物资源化的双重目标，适用于炼厂酸性气的处理。本专利技术提供一种酸性气管式反应器，所述管式反应器包括反应管道和储液罐，反应管道一端为酸性气入口，反应管道另一端为酸性气出口，反应管道包括四级反应区，按照气体流动方向分别为一级反应区、二级反应区、三级反应区和四级反应区；每级反应区均包括受液盘，升气管和雨帽，受液盘与升气管为一体结构，雨帽位于升气管上方，每级反应区均设有吸收液入口和生成液出口；储液罐设置与反应区对应相同数量的储液区，相邻储液区之间通过隔板分离，隔板上设置降液管，每级储液区均设有液相入口和液相出口，其中，每级反应区的生成液出口经管线与对应储液区的液相入口连接，每级储液区的液相出口经管线与对应反应区的吸收液入口连接。本专利技术反应器中，所述储液罐设置与反应区对应的四级储液区，按照气体流动方向依次为一级储液区、二级储液区、三级储液区和四级储液区。本专利技术反应器中，所述二级反应区的生成液出口分两路，一路经管线与二级储液区液相入口连接，另一路经管线与四级储液区的液相入口连接。本专利技术反应器中，所述三级储液区设有NaOH溶液入口，NaOH溶液入口与NaOH溶液进料管线连接。本专利技术反应器中，所述一级反应区生成液出口分两路，第一路与一级储液区液相入口连接，另一路经产品出料管线与产品储罐连接。本专利技术反应器中，所述一级储液区设置液位控制装置和放空口，一级储液区内液位不能高于降液管下端口高度，具体要求是一级储液区内液位高度比降液管下端口低10~200mm，优选为80~150mm。本专利技术反应器中，所述每级反应区的生成液出口位置低于升气管上端沿，所述每级反应区的生成液出口位置高于对应储液区的液相入口。本专利技术反应器中，所述降液管穿过隔板，优选垂直穿过隔板，降液管一部分位于隔板上部，降液管剩余部分位于隔板下部，位于隔板上部的降液管兼作溢流板，所述隔板上部的降液管高度为储液罐直径的1/4～3/4，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酸性气管式反应器，其特征在于：所述反应器包括反应管道和储液罐，反应管道一端为酸性气入口，反应管道另一端为酸性气出口，反应管道包括四级反应区，按照气体流动方向分别为一级反应区、二级反应区、三级反应区和四级反应区；每级反应区均包括受液盘，升气管和雨帽，受液盘与升气管为一体结构，雨帽位于升气管上方，每级反应区均设有吸收液入口和生成液出口；储液罐设置与反应区对应相同数量的储液区，按照气体流动方向依次为一级储液区、二级储液区、三级储液区和四级储液区；相邻储液区之间通过隔板分离，隔板上设置降液管，每级储液区均设有液相入口和液相出口，其中，每级反应区的生成液出口经管线与对应储液区的液相入口连接，每级储液区的液相出口经管线与对应反应区的吸收液入口连接。

【技术特征摘要】
1.一种酸性气管式反应器，其特征在于：所述反应器包括反应管道和储液罐，反应管道一端为酸性气入口，反应管道另一端为酸性气出口，反应管道包括四级反应区，按照气体流动方向分别为一级反应区、二级反应区、三级反应区和四级反应区；每级反应区均包括受液盘，升气管和雨帽，受液盘与升气管为一体结构，雨帽位于升气管上方，每级反应区均设有吸收液入口和生成液出口；储液罐设置与反应区对应相同数量的储液区，按照气体流动方向依次为一级储液区、二级储液区、三级储液区和四级储液区；相邻储液区之间通过隔板分离，隔板上设置降液管，每级储液区均设有液相入口和液相出口，其中，每级反应区的生成液出口经管线与对应储液区的液相入口连接，每级储液区的液相出口经管线与对应反应区的吸收液入口连接，所述二级反应区的生成液出口分两路，一路经管线与二级储液区液相入口连接，第二路经管线与四级储液区的液相入口连接。2.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述三级储液区设有NaOH溶液入口，NaOH溶液入口与NaOH溶液进料管线连接。3.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述一级反应区生成液出口分两路，一路与一级储液区液相入口连接，另一路经产品出料管线与产品储罐连接。4.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述每级反应区的生成液出口位置低于升气管上端沿。5.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述降液管穿过隔板，降液管一部分位于隔板上部，降液管剩余部分位于隔板下部。6.按照权利要求5所述的反应器，其特征在于：所述降液管垂直穿过隔板。7.按照权利要求5所述的反应器，其特征在于：所述隔板上部的降液管高度为储液罐直径的1/4～3/4。8.按照权利要求7所述的反应器，其特征在于：所述隔板上部的降液管高度为储液罐直径的1/3～1/2。9.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：储液罐中相邻储液区的降液管错位设置，降液管为直管结构，降液管底部设置斜形切口，切口夹角为15~90°。10.按照权利要求9所述的反应器，其特征在于：降液管为上粗下细结构，降液管底部设置斜形切口，切口夹角为30~60°。11.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述反应管道为竖直管道。12.按照权利要求11所述的反应器，其特征在于：所述反应管道为管道两端具有弯头结构的竖直管道。13.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述每级反应区的吸收液入口均连接有液相喷淋装置，所述液相喷淋装置包括进液管和喷嘴，喷嘴的喷淋方向与气体流动方向呈逆向接触。14.按照权利要求13所述的反应器，其特征在于：所述喷嘴设置在反应管道轴向中心。15.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述一级储液区设置液位控制装置和放空口，控制一级储液区内液位高度比降液管下端口低10...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璐瑶，彭德强，陈建兵，孟凡飞，王岩，王阳峰，孟凡忠，
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抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11