本發(fā)明屬于氣體凈化提濃技術領域，具體為一種硫化氫氣體提濃的方法。

背景技術：

化學工業(yè)中對天然氣、合成氣、工業(yè)廢氣等氣體的濕法凈化工藝主要目的是對氣體中酸性氣體的凈化脫除。脫除后的酸氣主要為含有H₂S和CO₂的廢酸性氣體，后續(xù)主要用克勞斯工藝技術制硫磺處理。實際上，高濃的H₂S是一種有用的化學產(chǎn)品氣，其可以用于生產(chǎn)硫脲、二甲亞砜、硫化鈉、硫氫化鈉、乙醇硫等產(chǎn)品，還可以繼續(xù)精制獲得電子級的H₂S氣體產(chǎn)品。這些產(chǎn)品的附加值都較單產(chǎn)硫磺更高，且也解決了H₂S氣體尾氣治理的問題。

可以采用溶液吸收濕法處理工藝提濃H₂S氣體?，F(xiàn)有技術對硫化氫氣體的提濃先采用吸收溶劑對其進行吸收，然后再對主吸收塔中排出的吸收液送入閃蒸器中閃蒸，閃蒸液經(jīng)再生得到提濃后的產(chǎn)品；閃蒸氣經(jīng)壓縮機循環(huán)或回到吸收塔中，或與原料氣再混合再進入吸收塔中再吸收。采用閃蒸氣循環(huán)的主要目的是為了提高整個吸收塔系統(tǒng)中氣相H₂S的濃度，進而提高吸收液中H₂S的濃度，從而使得后續(xù)工段能夠熱再生出質(zhì)量更高的H₂S氣體。但不利之處在于：閃蒸過程中溶液中溶解的CO₂是最容易解析出的，由此造成循環(huán)閃蒸氣的CO₂濃度高，這部分CO₂被循環(huán)回吸收塔中后，也需要大量的溶劑對其進行再吸收，由此造成溶劑循環(huán)量會上升。有文獻報道，在典型的脫硫裝置操作成本構成中，富液再生消耗的能量(蒸汽)占總成本的65％。在如果能夠全系統(tǒng)地提高H₂S含量，充分利用溶劑對H₂S具有的、較CO₂更強的吸收能力，減低溶劑循環(huán)量，并配套解決中高濃度閃蒸氣的再利用問題，則可以優(yōu)化本工藝技術，降低綜合運行能耗。

此外，溶液循環(huán)、氣體和液體的加熱和冷卻，也需要消耗能量。溶液的揮發(fā)還會帶走部分溶液，造成損失。對氣體處理工藝過程而言，這些能耗和物耗實際就是運行的主要成本。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種硫化氫氣體提濃的方法，本發(fā)明方法先用混合溶劑對含硫化氫的原料氣體進行吸收，然后經(jīng)閃蒸，解析后得到提濃的硫化氫產(chǎn)品，并將產(chǎn)品返回至吸收塔增加吸收塔內(nèi)氣相硫化氫的濃度，進而提高吸收液中硫化氫的濃度，從而達到提高產(chǎn)品中硫化氫濃度的目的。本發(fā)明相比于現(xiàn)有的利用閃蒸氣返回至吸收塔中可以節(jié)省吸收溶劑的循環(huán)用量，降低熱再生能耗。本發(fā)明目的通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種硫化氫氣體提濃的方法，對含硫化氫、二氧化碳、水蒸汽的原料氣進行提濃，使提濃后的硫化氫氣體含量達到80％(v/v)以上，包括以下步驟：

1)原料氣吸收：將原料氣通入一級吸收塔中，與一級吸收塔中的吸收溶劑逆流接觸，對原料氣中的硫化氫及CO₂進行吸收；

2)吸收溶液閃蒸：從一級吸收塔出來的吸收溶液進入一級閃蒸器，閃蒸減壓排除部分CO₂和H₂S閃蒸氣；

3)閃蒸液熱解析：從閃蒸器出來的閃蒸液進入一級解析塔中，采用加熱解析出其中的CO₂和H₂S，塔頂氣體經(jīng)冷凝除液后得到硫化氫產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣中H₂S的含量為80～97％，解析液加壓并冷卻后返回至一級吸收塔循環(huán)使用；

4)產(chǎn)品氣循環(huán)：抽取10～50％的產(chǎn)品氣經(jīng)壓縮后返回至一級吸收塔與原料氣混合后經(jīng)再次吸收、閃蒸、熱解析得到提濃的硫化氫產(chǎn)品氣。

本發(fā)明方法先用混合溶劑對含硫化氫的原料氣體進行吸收，然后經(jīng)閃蒸，解析后得到提濃的硫化氫產(chǎn)品，并將一部分產(chǎn)品返回至吸收塔增加吸收塔內(nèi)氣相硫化氫的濃度，利用氣液平衡的原理，氣相硫化氫的濃度提高可以有效促進吸收溶劑對硫化氫的吸收，減少硫化氫吸收溶劑的用量，降低硫化氫吸收溶劑的循環(huán)量，進而減低熱再生能耗。同時，本發(fā)明返回的氣體中只有硫化氫，硫化氫在吸收溶劑中的濃度提高，進而達到提高產(chǎn)品中硫化氫濃度的目的。本發(fā)明返回吸收塔只有硫化氫，降低現(xiàn)有的吸收塔中用來對CO₂進行吸收的溶劑循環(huán)量，進一步降低能耗。

作為本發(fā)明一種硫化氫氣體提濃方法的一個具體實施例，所述返回至一級吸收塔的產(chǎn)品氣為產(chǎn)品氣總量的15％～40％；進一步優(yōu)選為20％～35％；更進一步優(yōu)選為23％～30％。

作為本發(fā)明一種硫化氫氣體提濃方法的一個具體實施例，所述提濃方法還包括CO₂和H₂S閃蒸氣的提濃，將CO₂和H₂S閃蒸氣壓縮升壓后通入二級吸收塔中，依次經(jīng)吸收、熱解析獲得高濃度的硫化氫產(chǎn)品氣。

作為本發(fā)明一種硫化氫氣體提濃方法的一個具體實施例，所述CO₂和H₂S閃蒸氣的提濃為多級，前一級閃蒸工序排放出的閃蒸氣作為后一級提濃的原料，每一級均可產(chǎn)出提濃的硫化氫產(chǎn)品；除最后一級外，每一級均有硫化氫產(chǎn)品氣返回至吸收塔中。本發(fā)明閃蒸氣提濃工序每級均可采出產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣的組成和流量可不相同。整體工藝運行以能照顧工藝的運行經(jīng)濟性為佳。

作為本發(fā)明一種硫化氫氣體提濃方法的一個具體實施例，所述每一級返回至吸收塔中的硫化氫產(chǎn)品氣為產(chǎn)品氣總量的10％～50％。進一步優(yōu)選為15％～40％或20％～35％；更進一步優(yōu)選為23％～30％。

作為本發(fā)明一種硫化氫氣體提濃方法的一個具體實施例，所述吸收溶劑為聚乙二醇二甲醚、哌嗪、N-乙基哌嗪、N-甲/乙酰嗎啉、嗎啉、MDEA、1，2-環(huán)己二酮、N-甲/乙基吡咯烷酮、N-羥乙基哌啶、環(huán)丁砜、水中的兩種或兩種以上；所述吸收溶劑中的水含量不大于3％；所述吸收溶劑在常壓下的泡點溫度不低于150℃。

作為本發(fā)明一種硫化氫氣體提濃方法的一個具體實施例，所述吸收塔的溫度為5～40℃，壓力為0.1MPa～3.5MPa。吸收塔的溫度及壓力應根據(jù)溶劑的揮發(fā)性、耐熱性來決定，采用本發(fā)明設定的吸收溫度及吸收壓力，塔頂氣體中H₂S氣體的體積濃度可降低到8×10^-6以下。當然，也可根據(jù)后續(xù)工藝要求，將塔頂H₂S的濃度處理至小于原料氣中H₂S的任意濃度。

作為本發(fā)明一種硫化氫氣體提濃方法的一個具體實施例，所述一級閃蒸器的閃蒸壓力為0.1MPa～3.0MPa、閃蒸溫度為0℃～40℃。一般為了能達到更好的閃蒸效果，要求閃蒸壓力低于一級吸收塔的壓力。

作為本發(fā)明一種硫化氫氣體提濃方法的一個具體實施例，所述一級解析塔加熱解析的溫度為120～250℃，塔頂壓力為-0.02MPa～0.1MPa；所述解析液冷卻的溫度為5～40℃。加熱解析過程中可通入水蒸汽氣提以有利于解析。解析液中H₂S體積濃度可降到9×10-6以下。

作為本發(fā)明一種硫化氫氣體提濃方法的一個具體實施例，所述CO₂和H₂S閃蒸氣的提濃所用的吸收溶劑為聚乙二醇二甲醚、哌嗪、N-乙基哌嗪、N-甲/乙酰嗎啉、嗎啉、MDEA、1，2-環(huán)己二酮、N-甲/乙基吡咯烷酮、N-羥乙基哌啶、環(huán)丁砜、水、咪唑啉衍生物、莨菪堿、9-甲基石榴皮丹寧醇、N-(3-羥丙基)吡啶、N-(3-羥丙基)吖丁啶中的兩種或兩種以上；各級吸收溶劑及原料氣吸收溶劑可以采用相同組溶劑也可以采用不同組分溶劑。

作為本發(fā)明一種硫化氫氣體提濃方法的一個具體實施例，所述CO₂和H₂S閃蒸氣的提濃工序中各級吸收塔、閃蒸器及解析塔的壓力和溫度分別在一級吸收塔、一級閃蒸器及一級解析塔所述的溫度和壓力范圍內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明利用一部分產(chǎn)品氣返回至吸收塔代替現(xiàn)有的閃蒸氣全部回至吸收塔，增加吸收塔內(nèi)氣相硫化氫的濃度，利用氣液平衡的原理，氣相硫化氫的濃度提高可以有效促進吸收溶劑對硫化氫的吸收，減少硫化氫吸收溶劑的用量，降低硫化氫吸收溶劑的循環(huán)量，進而減低熱再生能耗。

2、本發(fā)明返回的氣體中只有硫化氫，可以避免返回的氣體中含有CO₂，進而達到提高產(chǎn)品中硫化氫濃度的目的。

3、本發(fā)明返回吸收塔只有硫化氫，降低現(xiàn)有的吸收塔中用來對CO₂進行吸收的溶劑循環(huán)量，進一步降低能耗。

4、本發(fā)明采用多級提濃工序?qū)υ蠚馓釢膺^程中的閃蒸氣進行提濃，每級均有產(chǎn)品硫化氫氣體產(chǎn)出，增加了硫化氫氣體產(chǎn)品的收率。

5、本發(fā)明是一種操作簡單、能耗低、吸收溶劑用量少、生產(chǎn)成本低的硫化氫提濃方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明二級處理工藝流程示意圖；

圖2位本發(fā)明三級處理工藝流程示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1

本實施例為二級提濃，具體提濃步驟如下：

1)原料氣吸收：將原料氣(CO₂65％(v/v)、H₂S35％(v/v))通入一級吸收塔中，與一級吸收塔中的吸收溶劑逆流接觸，對原料氣中的硫化氫進行吸收，同時也吸收了部分CO₂，其中，一級吸收塔的塔頂壓力為0.35MPa、吸收溫度為135℃；

2)吸收溶液閃蒸：從一級吸收塔出來的吸收溶液進入一級閃蒸器，閃蒸減壓排除部分CO₂和H₂S閃蒸氣；其中，一級閃蒸器的壓力為0.15MPa、閃蒸溫度為30℃。

3)閃蒸液熱解析：從閃蒸器出來的閃蒸液進入一級解析塔中，采用加熱解析出其中的CO₂和H₂S，塔底溫度為135℃、塔頂壓力為常壓，并采用水蒸汽氣提。塔頂氣體經(jīng)冷凝除液后得到硫化氫產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣中H₂S的含量為91％(v/v)，解析液加壓并冷卻至15℃后返回至一級吸收塔循環(huán)使用；

4)產(chǎn)品氣循環(huán)：抽取17.5％的產(chǎn)品氣經(jīng)壓縮后返回至一級吸收塔與原料氣混合后經(jīng)再次吸收，以提高系統(tǒng)中整體的硫化氫濃度；

5)閃蒸氣提濃：將閃蒸氣通過壓縮升壓后通入二級吸收塔中，依次經(jīng)吸收、熱解析獲得高濃度的硫化氫產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣中H₂S含量為89％(v/v)。

本實施例中，一級吸收塔所采用的吸收溶劑為聚乙二醇二甲醚溶液，含有水和2-甲基咪唑啉，其含水量不大于2％；二級吸收塔所采用的吸收溶劑為N-甲/乙酰嗎啉、N-乙基哌嗪和環(huán)丁砜的混合液。二級吸收塔及二級解析塔的操作條件分別與一級吸收塔和一級解析塔相同或相近。

本實施例與現(xiàn)有的單級吸收－閃蒸－解析(閃蒸氣全部壓縮循環(huán)回吸收塔中)工藝節(jié)約綜合能耗約9％，吸收溶劑的循環(huán)用量節(jié)約11％(以傳統(tǒng)工藝溶劑循環(huán)量100計，新工藝中一級溶劑循環(huán)量80，二級溶劑循環(huán)量9)。主要由于在第一級吸收、解析系統(tǒng)提升了系統(tǒng)中H₂S濃度、并將部分CO₂氣體通過閃蒸排放到第二級吸收、解析系統(tǒng)處理，可顯著降低第一級溶劑循環(huán)量，進而減低熱再生能耗。同時，在對比相同溶劑、吸收、解析、循環(huán)壓縮的工藝條件下，單級吸收－閃蒸－解析工藝的產(chǎn)品氣中H₂S含量為88％(v/v)，本實施例具有一定的產(chǎn)品氣H₂S濃度提升效果。

實施例2

本實施例為三級提濃，具體提濃步驟如下：

第一級吸收、閃蒸、解析工藝流程及操作參數(shù)同實施例1，第二級也包括吸收、閃蒸、熱解析操作，操作溫度、壓力工藝條件同第一級，第三級包括吸收及解析。第三級吸收壓力0.28MPa，解析溫度同第一級。所有吸收溶劑均采用聚乙二醇二甲醚溶液，含有水和2-甲基咪唑啉，其含水量不大于2％。(以傳統(tǒng)工藝溶劑循環(huán)量100計，本工藝中第一級溶劑循環(huán)量80，第二級溶劑循環(huán)量12，第三級溶劑循環(huán)量6)。操作能耗與傳統(tǒng)工藝流程基本相當(氣體壓縮能耗增加但溶液循環(huán)量及再生能耗降低)。第二級和第三級硫化氫產(chǎn)品氣濃度分別提升到96.5％(v/v)和93.0％(v/v)。

實施例3

本實施例采用與實施例1相同的工藝流程，第一級吸收溶劑采用聚乙二醇二甲醚溶液，含有水和2-甲基咪唑啉、1，2-環(huán)己二酮，其含水量不大于2％。第二級吸收溶劑采用40％MDEA水溶液，含有莨菪堿和吡啶。第一級工藝各個單元操作溫度、壓力和實施例1相同。第二級吸收壓力0.25MPa，吸收溫度35℃，第二級再生塔塔頂壓力0.12MPa，塔釜溫度112℃，第二級產(chǎn)品氣硫化氫濃度85.2％(v/v)。

由于第二級采用MDEA水溶液，其熱容較高，再生能耗上升，系統(tǒng)總能耗較傳統(tǒng)能耗上升10％。

實施例4

采用與實施例1相同的工藝流程，第一級和第二級吸收溶劑都采用N-甲酰嗎啉/N-乙酰嗎啉溶液，含有環(huán)丁砜和N-羥乙基哌啶。與傳統(tǒng)工藝相比溶劑循環(huán)用量節(jié)約7.5％，能耗降低14％，由于溶劑的吸收性能改善、熱容降低，其節(jié)能效果較為明顯。

實施例5

采用與實施例1相同的工藝流程及溶劑。對產(chǎn)品氣循環(huán)時，抽取25％的產(chǎn)品氣經(jīng)壓縮后返回至一級吸收塔與原料氣混合后經(jīng)再次吸收。與傳統(tǒng)工藝相比溶劑循環(huán)用量節(jié)約9％，能耗降低8％，一級和二級產(chǎn)品氣中H₂S含量分別為91％(v/v)和89％(v/v)。主要由于降低了溶液再生能耗而實現(xiàn)的。

實施例6

采用與實施例1相同的工藝流程及溶劑。對產(chǎn)品氣循環(huán)時，抽取35％的產(chǎn)品氣經(jīng)壓縮后返回至一級吸收塔與原料氣混合后經(jīng)再次吸收。與傳統(tǒng)工藝相比溶劑循環(huán)用量節(jié)約8％，能耗降低9％，一級和二級產(chǎn)品氣中H₂S含量分別為89.5％(v/v)和88％(v/v)。

實施例7

采用與實施例1相同的工藝流程及溶劑。對產(chǎn)品氣循環(huán)時，抽取50％的產(chǎn)品氣經(jīng)壓縮后返回至一級吸收塔與原料氣混合后經(jīng)再次吸收。與傳統(tǒng)工藝相比溶劑循環(huán)用量持平時，能耗基本相當，一級和二級產(chǎn)品氣中H₂S含量分別為91.5％(v/v)和89％(v/v)。繼續(xù)提高溶劑循環(huán)量對產(chǎn)品氣質(zhì)量改善和節(jié)能意義都不大。

實施例8

采用與實施例1相同的工藝流程及溶劑。對產(chǎn)品氣循環(huán)時，抽取7％的產(chǎn)品氣經(jīng)壓縮后返回至一級吸收塔與原料氣混合后經(jīng)再次吸收。與傳統(tǒng)工藝相比溶劑循環(huán)用量增加10％，能耗提高9％，一級和二級產(chǎn)品氣中H₂S含量分別為89.4％(v/v)和87.8％(v/v)。

實施例9

采用與實施例1相同的工藝流程及溶劑。對產(chǎn)品氣循環(huán)時，抽取60％的產(chǎn)品氣經(jīng)壓縮后返回至一級吸收塔與原料氣混合后經(jīng)再次吸收。與傳統(tǒng)工藝相比溶劑循環(huán)用量增加10％，能耗提高7％，一級和二級產(chǎn)品氣中H₂S含量分別為90.5％(v/v)和89％(v/v)。

實施例10

采用與實施例1相同的工藝流程及溶劑。對產(chǎn)品氣循環(huán)時，抽取70％的產(chǎn)品氣經(jīng)壓縮后返回至一級吸收塔與原料氣混合后經(jīng)再次吸收。與傳統(tǒng)工藝相比溶劑循環(huán)用量增加20％，能耗提高15％，一級和二級產(chǎn)品氣中H₂S含量分別為88.5％(v/v)和86％(v/v)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。