一种合成气酸气分离和硫回收一体化装置及方法制造方法及图纸

一种合成气酸气分离和硫回收一体化装置及方法，采用碱性溶液作为H2S的吸收剂以及湿法氧化硫回收原理，溶液在吸收塔内洗涤带压的合成气吸收H2S以后，首先经过减压，送入减压塔内释放并回收溶液携带的可燃气体以后，再送至再生塔，通过鼓风向溶液中送入大量空气，进行催化氧化生成固体硫磺，使溶液再生；分离硫磺以后的再生溶液先经过加热除氧，然后经过增压再送去吸收塔重新洗涤合成气；本发明专利技术将合成气脱硫和硫回收两个工艺过程合二为一，只使用一种溶液，并专门设置了可燃气回收和再生溶液除氧工艺环节，减少了合成气有效成分的损失，在脱硫和硫回收效率没有降低的前提下，使得系统得到简化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合成气净化
，特别涉及一种对合成气中H2S脱除和进行硫回收的一体化装置及方法。
技术介绍
煤炭在我国的能源和化工领域长期占据重要地位，煤炭的清洁和资源化利用是解决我国长期以来直接燃烧煤炭伴随的低效和污染问题的重要途径。其中通过气化炉将煤气化以后生成合成气是煤的清洁和资源化利用的重要途径之一。无论是在整体煤气化联合循环发电(IGCC)还是煤化工领域，对煤炭的利用都要首先通过气化炉将煤转化成合成气。由于气化原料即煤炭中含有一定的硫分，所以气化产物即合成气中通常含硫。目前国内外应用最广泛的是气流床气化炉技术，气化反应温度普遍在约1300～1700℃之间，煤中所含的硫分大部分都以H2S的形式进入反应产物即合成气中。对于气化炉产生的合成气，无论在IGCC发电厂中送去燃气轮机发电，还是在化工厂中送去后续的化学合成工艺，都需要先进行脱硫。合成气的脱硫方式，主要分为高温干法脱硫和低温湿法脱硫两种工艺路线。其中湿法脱硫是技术成熟应用广泛的技术路线，目前绝大多数合成气脱硫都采用湿法脱硫技术。通用的合成气湿法脱硫技术路线一般分为酸气分离和硫回收两步，其中酸气分离过程是将H2S气体从合成气中分离出来，比较常用的工艺方法包括化学性和物理性吸收方法，如MDEA法、低温甲醇洗、NHD法、Selexol法等，吸收剂溶液首先在一个吸收塔内对合成气进行洗涤，吸收合成气中的H2S
成分，然后在另一个塔中通过升温或降压进行再生，再生出的吸收剂溶液进行循环利用，再生出的H2S气体送去专门的硫回收流程。常用的硫回收方式有多种，比如高温干法的克劳斯法硫回收流程和湿法LO_CAT硫回收流程以及在这两种方法基础上改进的流程等。其中克劳斯法硫回收流程存在工艺复杂，需要氧量的精确控制，操作弹性小，回收率偏低，需要尾气处理等问题，而湿法硫回收流程对所处理的气体浓度不敏感，操作弹性大，硫回收率高。目前普遍采用的合成气酸气(H2S)分离和硫回收分开进行的工艺伴随着诸多问题，如工艺流程长、设备多样，系统复杂性高，采用两种以上溶液介质，硫分离采用的有机吸收剂介质容易降解老化等。
技术实现思路
为克服合成气脱硫工艺中酸气分离和硫回收要分成两个单独流程，工艺复杂的缺点，本专利技术提出了一种合成气酸气分离和硫回收一体化装置及方法。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种合成气酸气分离和硫回收一体化装置，包括吸收塔2，吸收塔2底部接合成气1，吸收塔2顶部出口接循环水冷却器3，循环水冷却器3出口接分液器4，分液器4顶部出口接净化合成气5，分液器4底部出口与吸收塔2顶部相连；吸收塔2底部富液出口连接减压阀8，减压阀8后连接减压塔9，减压塔9顶部出口连接增压机6，增压机6出口连接至吸收塔2下部入口；减压塔9底部出口连接至低压溶液泵14入口，低压溶液泵14出口连接至再生塔16，再生塔16底部出口连接至分离器17，分离器17底部出口连接至溶液储槽18，溶液储槽18底部出口连接至再生溶液泵15，再生溶液泵15出口连接至回热器10冷端入口，回热器10冷端出口连接至除氧器11，除氧器11底部出口连接至回热器10热端入口，回热器10热端出口连接至高压溶液泵13，高压溶液泵13出口连
接至吸收塔2顶部入口；空气过滤器22出口连接至鼓风机21，鼓风机21出口连接至再生塔16，再生塔16顶部出口接放空气23；除氧器11顶部入口接低压加热蒸汽12；溶液储槽18接补充溶液19。所述再生塔16为常压设备。所述鼓风机21入口安装有空气过滤器。上述所述合成气酸气分离和硫回收一体化装置进行酸气分离和硫回收的一体化方法，在吸收塔2和再生塔16之间循环的工作介质为吸收剂溶液，吸收剂溶液在装置中进行循环利用，在吸收塔2吸收了H2S以后的吸收剂溶液称为富液，在再生塔16进行再生以后的吸收剂溶液称为再生溶液；含硫合成气1从吸收塔2底部进入，与此同时，再生溶液从吸收塔2顶部进入，再生液与合成气逆流，在吸收塔2内完成对合成气的洗涤过程，合成气中的H2S被再生溶液吸收，洁净的合成气从吸收塔2顶部出来，经过循环水冷却器3冷却后，进入分液器4，分离出合成气携带的溶液；洁净的合成气从分液器4顶部送出，分离出的溶液从分液器4底部流出，然后从吸收塔2顶部送入；再生液在吸收塔2内吸收H2S以后变成富液汇集在吸收塔2底部并流出，经过减压阀8降低压力以后进入减压塔9；在减压塔9内，通过压力的降低使富液携带的H2和CO可燃气体释放出来并从减压塔9顶部引出，经过增压机6加压后送回吸收塔2；减压塔9底部汇聚的溶液由低压溶液泵14抽出后送入再生塔16，与此同时，鼓风机21将大量空气鼓入再生塔16，在催化剂的作用下，再生塔16内发生催化氧化，溶解在溶液中的H2S被氧化成固体硫磺，溶液得到再生；再生塔16中多余的空气从塔顶排出，再生液携带泡沫状硫磺从再生塔16塔底流出送往分离器17；经过分离器17过滤分离，再生液从分离器17底部流出送入溶液储槽18，硫磺滤渣从分离器17上部送出；再生溶液泵15从溶液储槽18中抽出再生液送往除氧
器11进行加热除氧。再生溶液进出除氧器11前后要通过回热器10进行换热，以回收部分热能，以减少低压加热蒸汽12的流量，节约能耗；从回热器10热端出口出来的再生液经过高压溶液泵13加压后送往吸收塔2，从吸收塔2顶部进入塔内，对合成气进行洗涤。采用合成气脱硫和硫回收一体化的流程，合成气脱硫和硫回收只用一种溶液作为工质，在吸收塔2内完成溶液对合成气中H2S的吸收，主要在再生塔16内完成溶液的再生和硫磺的回收。为防止溶液带氧造成对合成气中CO的氧化，再生溶液送去吸收塔2洗涤合成气之前要经过除氧器11进行除氧，溶液进入除氧器11前后要经过回热器10进行换热。为减少合成气损失，吸收塔2底出来的富液送去再生塔16之前，要先经过减压阀8减压，并在减压塔9内释放出溶液携带的可燃气体CO和H2，减压塔9出来的气体经过增压机6再压缩后送回吸收塔2。所述吸收剂溶液采用Na2CO3溶液，采用络合铁为催化剂，利用Lo-cat湿法氧化原理进行硫回收。本专利技术的工作原理为：所述吸收剂溶液采用Na2CO3溶液，使用铁离子络合物液体催化剂，即络合铁Na2CO3-NaHCO3体系。在吸收塔内，H2S溶于水后，电离成HS-和H+，溶液中Na2CO3的加入，使新溶液呈碱性，增加了溶液对H2S的吸收能力。溶液中的催化剂Fe3+与HS-发生氧化还原反应，将HS-氧化为单质硫，同时铁离子催化剂Fe3+被还原亚铁离子Fe2+。在再生塔内，由于空气的持续通入，铁离子催化剂不断被空气氧化，将Fe2+氧化为Fe3+，Fe3+持续将溶液中的HS-氧化成硫磺单质，硫磺单质是一种固体颗粒，通过分离器过滤从溶液中分离。工艺过程中的所有反应都可在室温下发生而且满足化学平衡条件，主要化学反应如下：吸收(氧化)反应：H2S吸收：H2S(g)+H2O(l)→H2S(l)H2S电离：H2S(l)→HS-+H+HS-氧化：HS-+2Fe3+→S(s)+2Fe2++H+再生(还原)反应：O2吸收：1/2O2(g)+H2O(l)→1/2O2(l)Fe2+氧化再生：1/2O2(l)+2Fe2++H2O→2Fe3++2OH-总反应：H2S(g)+1\本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成气酸气分离和硫回收一体化装置，其特征在于：包括吸收塔(2)，吸收塔(2)底部接合成气(1)，吸收塔(2)顶部出口接循环水冷却器(3)，循环水冷却器(3)出口接分液器(4)，分液器(4)顶部出口接净化合成气(5)，分液器(4)底部出口与吸收塔(2)顶部相连；吸收塔(2)底部富液出口连接减压阀(8)，减压阀(8)后连接减压塔(9)，减压塔(9)顶部出口连接增压机(6)，增压机(6)出口连接至吸收塔(2)下部入口；减压塔(9)底部出口连接至低压溶液泵(14)入口，低压溶液泵(14)出口连接至再生塔(16)，再生塔(16)底部出口连接至分离器(17)，分离器(17)底部出口连接至溶液储槽(18)，溶液储槽(18)底部出口连接至再生溶液泵(15)，再生溶液泵(15)出口连接至回热器(10)冷端入口，回热器(10)冷端出口连接至除氧器(11)，除氧器(11)底部出口连接至回热器(10)热端入口，回热器(10)热端出口连接至高压溶液泵(13)，高压溶液泵(13)出口连接至吸收塔(2)顶部入口；空气过滤器(22)出口连接至鼓风机(21)，鼓风机(21)出口连接至再生塔(16)，再生塔(16)顶部出口接放空气(23)；除氧器(11)顶部入口接低压加热蒸汽(12)；溶液储槽(18)接补充溶液(19)。...

【技术特征摘要】
1.一种合成气酸气分离和硫回收一体化装置，其特征在于：包括吸收塔(2)，吸收塔(2)底部接合成气(1)，吸收塔(2)顶部出口接循环水冷却器(3)，循环水冷却器(3)出口接分液器(4)，分液器(4)顶部出口接净化合成气(5)，分液器(4)底部出口与吸收塔(2)顶部相连；吸收塔(2)底部富液出口连接减压阀(8)，减压阀(8)后连接减压塔(9)，减压塔(9)顶部出口连接增压机(6)，增压机(6)出口连接至吸收塔(2)下部入口；减压塔(9)底部出口连接至低压溶液泵(14)入口，低压溶液泵(14)出口连接至再生塔(16)，再生塔(16)底部出口连接至分离器(17)，分离器(17)底部出口连接至溶液储槽(18)，溶液储槽(18)底部出口连接至再生溶液泵(15)，再生溶液泵(15)出口连接至回热器(10)冷端入口，回热器(10)冷端出口连接至除氧器(11)，除氧器(11)底部出口连接至回热器(10)热端入口，回热器(10)热端出口连接至高压溶液泵(13)，高压溶液泵(13)出口连接至吸收塔(2)顶部入口；空气过滤器(22)出口连接至鼓风机(21)，鼓风机(21)出口连接至再生塔(16)，再生塔(16)顶部出口接放空气(23)；除氧器(11)顶部入口接低压加热蒸汽(12)；溶液储槽(18)接补充溶液(19)。2.根据权利要求1所述的合成气酸气分离和硫回收一体化装置，其特征在于：所述再生塔(16)为常压设备。3.根据权利要求1所述的合成气酸气分离和硫回收一体化装置，其特征在于：所述鼓风机(21)入口安装有空气过滤器。4.权利要求1所述合成气酸气分离和硫回收一体化装置进行酸气分离和硫回收的一体化方法，其特征在于：在吸收塔(2)和再生塔(16)之间循环的工
\t作介质为吸收剂溶液，吸收剂溶液在装置中进行循环利用，在吸收塔(2)吸收了H2S以后的吸收剂溶液称为富液，在再生塔(16)进行再生以后的吸收剂溶液称为再生溶液；含硫合成气(1)从吸收塔(2)底部进入，与此同时，再生液从吸收塔(2)顶部进入，再生液与合成气逆流，在吸收塔(2)内完成对合成气的洗涤过程，合成气中的H2S被再生溶液吸收，洁净的合成气从吸收塔(2)顶部出来，经过循环水冷却器(3)冷却后，进入分液器(4)，分离出合成气携带的溶液；洁净的合成气从分液器(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新明，张波，史绍平，闫姝，穆延非，许东灏，
申请(专利权)人：中国华能集团公司，中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11