CN117654256A - 一种常压酸气脱硫装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种常压酸气脱硫装置，属于气体净化技术领域，常压酸气脱硫装置包括中间直段圆柱筒体、底部圆锥壳体和顶部拱顶壳盖；中间直段圆柱筒体的内部设置有支撑梁座、多个酸气分布内筒，多个酸气分布器、多个空气分布器和废气排放立管；中间直段圆柱筒体和底部圆锥壳体的内部均装有脱硫剂溶液，底部圆锥壳体的底部设置有排硫口；当含硫酸气进入脱硫剂溶液中反应，脱出单质硫，再经空气分布器均匀鼓泡混合反应实现再生。实现将酸气脱硫和脱硫剂溶液再生集中在一个筒体内，使得整个酸气脱硫装置结构简洁，脱硫工艺流程简单，降低设备成本与操作成本高，经济性高，占地面积小，投资费用少，日常运行成本低。
Description
技术领域
本发明涉及气体净化技术领域，特别涉及一种常压酸气脱硫装置。
背景技术
硫化氢是一种有害气体，含有硫化氢的气体在排入大气或进入下一工艺阶段前必须经过脱硫处理。常用的脱硫工艺可分为干法脱硫工艺和湿法脱硫工艺，络合铁为湿法脱硫技术一种以铁为催化剂的湿式氧化还原脱除硫化物的方法，它具有耗能低、环境要求不高、硫化氢脱除率高、不受CO2含量影响、一步转化单硫质等优点，现有技术中使用络合铁湿法脱硫技术的设备，通常采用双塔流程，如现有专利号为CN105148731B，名称为一种MDEA再生酸气脱硫循环再生工艺，设置有脱硫塔一和脱硫塔二，所述的脱硫塔(一)和脱硫塔(二)之间分别设置两组并联的阀门。通过连接的管线及阀门启闭实现两塔串联或并联脱硫，或一个脱硫，一个再生；采用双塔流程的设备成本与操作成本高，工艺装置复杂，占地面积广且难以橇装。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种常压酸气脱硫装置，解决了现有技术中的酸气脱硫设备因采用双塔流程进行脱硫而存在工艺装置复杂、设备成本与操作成本高的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种常压酸气脱硫装置，其包括相互连接的中间直段圆柱筒体、底部圆锥壳体和顶部拱顶壳盖；
中间直段圆柱筒体的内部设置有支撑梁座、多个空气分布器和废气排放立管，支撑梁座上设置有多个酸气分布内筒，每个酸气分布内筒内均设置有一个与酸气气源连通的酸气分布器；
多个空气分布器设置于中间直段圆柱筒体内，多个空气分布器用于将外部空气扩散至底部圆柱筒体内，底部圆锥壳体内的外部空气向上扩散；
废气排放立管的底端与支撑梁座固定连接，另一端穿过顶部拱顶壳盖位于外部；位于中间直段圆柱筒体内部的废气排放立管的管壁上设置有多个与自身内部连通的排气条形槽；
中间直段圆柱筒体和底部圆锥壳体的内部均装有脱硫剂溶液，脱硫剂溶液的液面高度高于每个酸气分布内筒顶部的高度，小于多个排气条形槽的高度；底部圆锥壳体的底部设置有排硫口。
本发明中的一种常压酸气脱硫装置的基本原理为：酸气通过酸气分布器进入到酸气分布内筒内，酸气中的硫化氢与脱硫剂溶液进行反应，硫化氢被氧化为单质硫，单质硫在重力作用下，进入到底部圆锥壳体并经过排硫口排出；而多个空气分布器向脱硫剂溶液内输送空气，脱硫剂溶液与空气内氧气进行反应并再生；而经过脱硫后的酸气不溶于脱硫剂溶液中并排出在中间直段圆柱筒体的内顶部，通过排气条形槽进入到废气排放立管内排向大气环境中，完成酸气的脱硫处理。
进一步地，支撑梁座呈圆形结构，支撑梁座包括多根纵横交叉设置的支撑梁，支撑梁座设置于中间直段圆柱筒体的内底部；
废气排放立管的轴线与中间直段圆柱筒体的轴线重合；多个空气分布器和多个酸气分布内筒均以废气排放立管的轴线为中心环向间隔均匀设置。
进一步地，每个酸气分布器均包括竖直设置的第一进气导管，第一进气导管的顶端穿过顶部拱顶壳盖位于外部且与酸气气源连通，第一进气导管的底端位于酸气分布内筒内，第一进气导管的底端连通设置有第一分布主管，第一分布主管沿其自身长度方向连通设置有多根第一出气管，每根第一出气管上均连通设置有多个第一出气鸭嘴喷头，每个第一出气鸭嘴喷头的喷射方向均朝向底部圆锥壳体。
进一步地，每个空气分布器均包括竖直设置的第二进气导管，第二进气导管的顶端穿过顶部拱顶壳盖位于外部且与外部气源连通，第二进气导管的底端连通设置有第二分布主管，第二分布主管呈环形结构且包围单个酸气分布内筒，第二分布主管位于单个酸气分布内筒的底部，第二分布主管上沿其自身环形方向设置有多根第二出气管，每根第二出气管上均连通设置有多个第二出气鸭嘴喷头，每个第二出气鸭嘴喷头的喷射方向均朝向底部圆锥壳体。
进一步地，顶部拱顶壳盖上设置有水配比溶液喷嘴，水配比溶液喷嘴用于喷淋硫磺润湿剂在塔内溶液表面以破坏堆积在脱硫剂溶液表面的泡沫或漂浮硫；硫磺润湿剂的中硫磺的浓度为4～6g/L。
进一步地，顶部拱顶壳盖上设置有硫磺浆导入管，硫磺浆导入管的顶端穿过顶部拱顶壳盖位于外部，硫磺浆导入管的底端穿过支撑梁座位于底部圆锥壳体顶部的一内侧。
进一步地，底部圆锥壳体顶部的外缘侧壁上环向设置有裙座。
进一步地，中间直段圆柱筒体底部的圆周外壁上设置有加强支撑圈，加强支撑圈包括环向设置在中间直段圆柱筒体底部的第一加强板和第二加强板，第一加强板与中间直段圆柱筒体底部的圆周外壁焊接，第一加强板和第二加强板间隔均匀焊接布置有多块加强筋。
进一步地，底部圆锥壳体内沿其自身长度方向间隔均匀设置有多层空气吹扫件，每层空气吹扫件均包括环向固定设置在底部圆锥壳体内锥面上的空气吹扫管，空气吹扫管上环向间隔均匀设置有多个空气喷头，空气吹扫管的两侧设置有一个与外部气源连通的连接管；
支撑梁座的上表面设置有热水盘管，热水盘管与外部热水源连通，热水盘管的加热温度为23℃。
进一步地，位于顶部拱顶壳盖外部的废气排放立管的管段上分别设置有放空连接口和废气取样口；
脱硫剂溶液为络合铁离子配比溶液；顶部拱顶壳盖的顶部和底部圆柱筒体的外侧壁上均设置有检修人孔。
本发明的有益效果为：1、本发明中的一种常压酸气脱硫装置，通过设置中间直段圆柱筒体、底部圆锥壳体和顶部拱顶壳盖，装置内设置吸收区和氧化区，实现将酸气脱硫和脱硫剂溶液再生均集中在一个筒体内，使得整个酸气脱硫装置结构简简洁，脱硫工艺流程简单，降低设备成本与操作成本高，经济性能高，占地面积小，投资费用少，日常运行成本低。
2、本发明中的一种常压酸气脱硫装置，通过多个空气分布器、多个酸气分多层空气吹扫件和热水盘管，使得常压酸气脱硫装置中的介质分布均匀，反应温度能够恒定，反应效果好，使得酸气中的硫化氢吸收彻底。
3、本发明中的一种常压酸气脱硫装置，通过设置水配比溶液喷嘴和硫磺浆导入管向脱硫剂溶液表面喷淋水配比溶液，以破坏堆积在脱硫剂溶液表面的泡沫或漂浮硫。喷洒水配比溶液和向底部圆锥壳体顶部的一内侧导入大颗粒的单质硫，在常压酸气脱硫装置初试运行阶段，加快脱硫剂溶液中单质硫的沉淀速度，便于快速实现固液分离。
4、本发明中的一种常压酸气脱硫装置，中间直段圆柱筒体底部的圆周外壁上设置有加强支撑圈，加强支撑圈加强中间直段圆柱筒体的结构强度，使得中间直段圆柱筒体更加牢固，可以防止酸气脱硫装置因过重产生的应力而出现中间直段圆柱筒体破坏变形的问题。
附图说明
图1为一种常压酸气脱硫装置的结构示意图。
图2为一种常压酸气脱硫装置的俯视结构示意图。
图3为支撑梁座的俯视结构示意图。
图4为单个酸气分布器设置在酸气分布内筒内的结构示意图。
图5为单个酸气分布器设置在酸气分布内筒内的俯视结构示意图。
图6为空气分布器设置在中间直段圆柱筒体内的结构示意图。
图7为空气分布器设置在中间直段圆柱筒体内的俯视结构示意图。
图8为加强支撑圈的正向剖视结构示意图。
图9为单层空气吹扫件的俯视结构示意图。
图10为热水盘管设置在支撑梁座上的结构示意图。
其中，1、中间直段圆柱筒体；2、底部圆锥壳体；3、顶部拱顶壳盖；4、支撑梁座；5、空气分布器；6、废气排放立管；7、酸气分布内筒；8、酸气分布器；9、排气条形槽；10、排硫口；11、支撑梁；12、第一进气导管；13、第一分布主管；14、第一出气管；15、第一出气鸭嘴喷头；16、第二进气导管；17、第二分布主管；18、第二出气管；19、第二出气鸭嘴喷头；20、水配比溶液喷嘴；21、硫磺浆导入管；22、裙座；23、加强支撑圈；24、第一加强板；25、第二加强板；26、加强筋；27、空气吹扫件；28、空气吹扫管；29、空气喷头；30、热水盘管；31、放空连接口；32、废气取样口；33、检修人孔；34、液面。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1~图3所示，本发明提供了一种常压酸气脱硫装置，其包括相互连接的中间直段圆柱筒体1、底部圆锥壳体2和顶部拱顶壳盖3。
位于顶部拱顶壳盖3外部的废气排放立管6的管段上分别设置有放空连接口31和废气取样口32；放空连接口31用于排除脱硫后的酸气；废气取样口32用于取样酸气，检测酸气中的硫化氢是否脱硫完全。顶部拱顶壳盖3的顶部和中间直段圆柱筒体1底部的外侧壁上均设置有检修人孔33。
中间直段圆柱筒体1的内部设置有支撑梁座4、多个空气分布器5和废气排放立管6，支撑梁座4上设置有多个酸气分布内筒7，每个酸气分布内筒7内均设置有一个与酸气气源连通的酸气分布器8。酸气分布内筒7的设置是将酸气分布器8和空气分布器5隔开，使两个介质分开流入底部圆锥壳体2；并让酸气分布器8在酸气分布内筒7内单独进行安装、拆卸。
多个空气分布器5设置于中间直段圆柱筒体1的内底部，多个空气分布器5用于将外部空气扩散至底部圆锥壳体2内；废气排放立管6的底端与支撑梁座4固定连接，另一端穿过顶部拱顶壳盖3位于外部；位于中间直段圆柱筒体1内部的废气排放立管6的管壁上设置有多个与自身内部连通的排气条形槽9。
中间直段圆柱筒体1和底部圆锥壳体2的内部均装有脱硫剂溶液，脱硫剂溶液的液面34高度高于每个酸气分布内筒7顶部的高度，小于多个排气条形槽9的高度；底部圆锥壳体2的底部设置有排硫口10。具体地，脱硫剂溶液为络合铁离子配比溶液。
本发明中的一种常压酸气脱硫装置的脱硫过程为：酸气通过酸气分布器8进入到酸气分布内筒7内，酸气中的硫化氢与脱硫剂溶液进行反应，硫化氢被氧化为单质硫，单质硫在重力作用下，进入到底部圆锥壳体2并经过排硫口10排出；而多个空气分布器5向脱硫剂溶液内输送空气，脱硫剂溶液与空气内氧气进行反应并再生；而经过脱硫后的酸气不溶于脱硫剂溶液中并排出在中间直段圆柱筒体1的内顶部，通过排气条形槽9进入到废气排放立管6内排向大气环境中，完成酸气的脱硫处理。
通过设置中间直段圆柱筒体1、底部圆锥壳体2和顶部拱顶壳盖3，实现将酸气脱硫和脱硫剂溶液再生均集中在一个筒体内，使得整个酸气脱硫装置结构简洁，脱硫工艺流程简单，降低设备成本与操作成本高，经济性能高，占地面积小，投资费用少，日常运行成本低。
具体地，如图3所示，支撑梁座4呈圆形结构，支撑梁座4包括多根纵横交叉设置的支撑梁11，支撑梁座4设置于中间直段圆柱筒体1的内底部；废气排放立管6的轴线与中间直段圆柱筒体1的轴线重合；多个空气分布器5和多个酸气分布内筒7均以废气排放立管6的轴线为中心环向间隔均匀设置。
如图4和图5所示，作为酸气分布器8的具体设置方式，每个酸气分布器8均包括竖直设置的第一进气导管12，第一进气导管12的顶端穿过顶部拱顶壳盖3位于外部且与酸气气源连通，第一进气导管12的底端位于酸气分布内筒7内，第一进气导管12的底端连通设置有第一分布主管13，第一分布主管13沿其自身长度方向连通设置有多根第一出气管14，每根第一出气管14上均连通设置有多个第一出气鸭嘴喷头15，每个第一出气鸭嘴喷头15的喷射方向均朝向底部圆锥壳体2。
酸气进入到脱硫剂溶液的过程为：首先酸气通过第一进气导管12进入到第一分布主管13内，然后经过多根第一出气管14进入到第一出气鸭嘴喷头15，实现酸气出气均匀，增加酸气与脱硫剂溶液之间的接触面积，使得酸气与脱硫剂溶液之间脱硫反应更为彻底，使得酸气中的硫化氢吸收彻底，提高硫化氢脱除效果和效率。
具体地，如图6~图7所示，每个空气分布器5均包括竖直设置的第二进气导管16，第二进气导管16的顶端穿过顶部拱顶壳盖3位于外部且与外部气源连通，第二进气导管16的底端连通设置有第二分布主管17，第二分布主管17呈环形结构且包围单个酸气分布内筒7，第二分布主管17位于单个酸气分布内筒7的底部，第二分布主管17上沿其自身环形方向设置有多根第二出气管18，每根第二出气管18上均连通设置有多个第二出气鸭嘴喷头19，每个第二出气鸭嘴喷头19的喷射方向均朝向底部圆锥壳体2。
空气分布器5在向脱硫剂溶液内输送空气的过程为：空气通过第二进气导管16进入到第二分布主管17内，然后再经过第二分布主管17和第二出气鸭嘴喷头19朝向底部圆锥壳体2喷出，将空气进行均匀分布，使空气充分扩散至底部圆锥壳体2内，增加空气中的氧气与脱硫剂溶液的接触面积，提高脱硫剂溶液再生的效率，最终实现提高整个装置的脱硫效果和效率。
优选但不局限地，如图10所示，支撑梁座4的上表面设置有热水盘管30，所述热水盘管30与外部热水源连通，热水盘管30的加热温度为23℃；通过多个空气分布器5、多个酸气分多层空气吹扫件27和热水盘管30，使得常压酸气脱硫装置中的介质分布均匀，反应温度能够恒定，反应效果好，使得酸气中的硫化氢吸收彻底。
具体地，如图1和图2所示，顶部拱顶壳盖3上设置有水配比溶液喷嘴20。顶部拱顶壳盖3上设置有硫磺浆导入管21，硫磺浆导入管21的顶端穿过顶部拱顶壳盖3位于外部，硫磺浆导入管21的底端穿过支撑梁座4位于底部圆锥壳体2顶部的一内侧。
由于脱硫剂溶液中，硫磺以颗粒状存在，所以必须通过类似沉淀的方法进行固液分离。一般来说，硫磺在脱硫剂溶液中生成，在中间直段圆柱筒体1底部集聚。由于硫磺密度是水密度的大约两倍，所以沉淀速度相对较快。以下两种特殊情况除外：
1）在初试运行阶段，脱硫剂溶液刚加入中间直段圆柱筒体1和底部圆锥壳体2时，极易形成颗粒较细的硫磺，此时不易分离。通过硫磺浆导入管21向脱硫剂溶液中导入单质硫，当脱硫剂溶液中的硫磺浓度达4～6g/L（0.4～0.6wt%）时，硫磺颗粒大约为15µm，这样的尺寸在可操作范围之内。这些硫磺颗粒将作为“母颗粒”，近而促进100～150µm大颗粒的形成，以加快脱硫剂溶液中单质硫的沉淀速度。
2）硫磺颗粒可能吸附在微气泡上，或者被碳氢化合物包裹，或者漂浮在溶液的上面而不是沉淀到溶液底部。通常，如果体系中没有地方因漂浮的硫磺累积而堵塞，漂浮的硫磺最终会粘接在气泡上无法沉降。为了加快漂浮的硫磺的沉淀速度，则通过水配比溶液喷嘴20向脱硫剂溶液液面34上的气泡喷洒水配比溶液，使得硫磺颗粒的沉淀变得容易，水配比溶液为硫磺润湿剂，硫磺润湿剂的中硫磺的浓度为4～6g/L。综上所述，水配比溶液喷嘴20和硫磺浆导入管21设置，实现单质硫的快速沉淀，提高了酸气脱硫效率。
具体地，如图1和图9所示，底部圆锥壳体2内沿其自身长度方向间隔均匀设置有多层空气吹扫件27，每层空气吹扫件27均包括环向固定设置在底部圆锥壳体2内锥面上的空气吹扫管28，空气吹扫管28上环向间隔均匀设置有多个空气喷头29，空气吹扫管28的两侧设置有一个与外部气源连通的连接管。多个空气喷头29的喷气朝向均朝向底部圆锥壳体2的轴线方向。
多层空气吹扫件27作用是将从硫磺浆导入管21流入的硫磺浆、空气分布器5流入的空气和酸气分布器8流入的酸气经过空气吹扫管28流入底部圆锥壳体2内的过程中进行混合，使在底部圆锥壳体2内的介质在空气喷头29的空气吹扫作用下，使介质混合的更快，以提高酸气脱硫和脱硫剂溶液再生的反应效率。
如图1、图2和图8所示，底部圆锥壳体2顶部的外缘侧壁上环向设置有裙座22，裙座22的设置用于实现底部圆锥壳体2的固定和装置的支撑。
中间直段圆柱筒体1底部的圆周外壁上设置有加强支撑圈23，加强支撑圈23包括环向设置在中间直段圆柱筒体1底部的第一加强板24和第二加强板25，第一加强板24与中间直段圆柱筒体1底部的圆周外壁焊接，第一加强板24和第二加强板25间隔均匀焊接布置有多块加强筋26。加强支撑圈加强中间直段圆柱筒体1的结构强度，使得中间直段圆柱筒体1更加牢固，可以防止酸气脱硫装置因过重产生的应力而出现中间直段圆柱筒体1破坏变形的问题。
Claims (8)
1.一种常压酸气脱硫装置，其特征在于，包括相互连接的中间直段圆柱筒体、底部圆锥壳体和顶部拱顶壳盖；
中间直段圆柱筒体的内部设置有支撑梁座、多个空气分布器和废气排放立管，所述支撑梁座上设置有多个酸气分布内筒，每个所述酸气分布内筒内均设置有一个与酸气气源连通的酸气分布器；
多个所述空气分布器设置于中间直段圆柱筒体内，多个空气分布器用于将外部空气扩散至底部圆锥壳体内，底部圆锥壳体内的外部空气向上扩散；
所述废气排放立管的底端与支撑梁座固定连接，另一端穿过所述顶部拱顶壳盖位于外部；位于中间直段圆柱筒体内部的废气排放立管的管壁上设置有多个与自身内部连通的排气条形槽；
中间直段圆柱筒体和底部圆锥壳体的内部均装有脱硫剂溶液，脱硫剂溶液的液面高度高于每个所述酸气分布内筒顶部的高度，小于多个所述排气条形槽的高度；底部圆锥壳体的底部设置有排硫口；
所述顶部拱顶壳盖上设置有水配比溶液喷嘴，所述水配比溶液喷嘴用于喷淋硫磺润湿剂在塔内溶液表面以破坏堆积在脱硫剂溶液表面的泡沫或漂浮硫；所述硫磺润湿剂的中硫磺的浓度为4～6g/L；
所述顶部拱顶壳盖上设置有硫磺浆导入管，所述硫磺浆导入管的顶端穿过顶部拱顶壳盖位于外部，硫磺浆导入管的底端穿过所述支撑梁座位于所述底部圆锥壳体顶部的一内侧。
2.根据权利要求1所述的常压酸气脱硫装置，其特征在于，所述支撑梁座呈圆形结构，支撑梁座包括多根纵横交叉设置的支撑梁，支撑梁座设置于所述中间直段圆柱筒体的内底部；
所述废气排放立管的轴线与中间直段圆柱筒体的轴线重合；多个所述空气分布器和多个所述酸气分布内筒均以废气排放立管的轴线为中心环向间隔均匀设置。
3.根据权利要求1所述的常压酸气脱硫装置，其特征在于，每个所述酸气分布器均包括竖直设置的第一进气导管，所述第一进气导管的顶端穿过所述顶部拱顶壳盖位于外部且与酸气气源连通，第一进气导管的底端位于所述酸气分布内筒内，第一进气导管的底端连通设置有第一分布主管，所述第一分布主管沿其自身长度方向连通设置有多根第一出气管，每根所述第一出气管上均连通设置有多个第一出气鸭嘴喷头，每个所述第一出气鸭嘴喷头的喷射方向均朝向所述底部圆锥壳体。
4.根据权利要求3所述的常压酸气脱硫装置，其特征在于，每个所述空气分布器均包括竖直设置的第二进气导管，所述第二进气导管的顶端穿过所述顶部拱顶壳盖位于外部且与外部气源连通，第二进气导管的底端连通设置有第二分布主管，所述第二分布主管呈环形结构且包围单个所述酸气分布内筒，第二分布主管位于单个酸气分布内筒的底部，第二分布主管上沿其自身环形方向设置有多根第二出气管，每根所述第二出气管上均连通设置有多个第二出气鸭嘴喷头，每个所述第二出气鸭嘴喷头的喷射方向均朝向所述底部圆锥壳体。
5.根据权利要求1所述的常压酸气脱硫装置，其特征在于，所述底部圆锥壳体顶部的外缘侧壁上环向设置有裙座。
6.根据权利要求1所述的常压酸气脱硫装置，其特征在于，所述中间直段圆柱筒体底部的圆周外壁上设置有加强支撑圈，所述加强支撑圈包括环向设置在中间直段圆柱筒体底部的第一加强板和第二加强板，所述第一加强板与中间直段圆柱筒体底部的圆周外壁焊接，第一加强板和第二加强板间隔均匀焊接布置有多块加强筋。
7.根据权利要求1所述的常压酸气脱硫装置，其特征在于，所述底部圆锥壳体内沿其自身长度方向间隔均匀设置有多层空气吹扫件，每层所述空气吹扫件均包括环向固定设置在底部圆锥壳体内锥面上的空气吹扫管，所述空气吹扫管上环向间隔均匀设置有多个空气喷头，空气吹扫管的两侧设置有一个与外部气源连通的连接管；
支撑梁座的上表面设置有热水盘管，所述热水盘管与外部热水源连通，热水盘管的加热温度为23℃。
8.根据权利要求1所述的常压酸气脱硫装置，其特征在于，位于所述顶部拱顶壳盖外部的废气排放立管的管段上分别设置有放空连接口和废气取样口；
所述脱硫剂溶液为络合铁离子配比溶液；所述顶部拱顶壳盖的顶部和底部圆筒体下段的外侧壁上均设置有检修人孔。
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