本發(fā)明屬于環(huán)保，具體涉及一種自循環(huán)引流催化還原制備硫化氫的一體化裝置。

背景技術(shù)：

1、硫化法是一種常用的處理污酸中重金屬的方法，主要措施是向酸性含砷廢液中加入硫化鈉、硫化氫、硫化亞鐵等藥劑，但硫化鈉與硫化亞鐵的加入會(huì)向溶液中引入大量的鈉離子與亞鐵離子，影響回收酸液和砷渣的品質(zhì)。有色行業(yè)通過利用煙氣二氧化硫還原制h2s處理污酸重金屬過程中，利用硫化氫直接除砷，則可避免其它陽離子的引入，有利于對(duì)酸液的回收。如何安全經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)h2s用于冶煉行業(yè)污酸重金屬的去除成為研究的熱點(diǎn)。因此，若能設(shè)計(jì)一種新的裝置來合理利用二氧化硫和天然氣生產(chǎn)硫化氫則具有良好的應(yīng)用前景。

2、發(fā)明公開號(hào)中國專利cn103626134b公開了一種硫化氫生產(chǎn)中的硫化氫發(fā)生器，發(fā)明中的硫化氫發(fā)生裝置采用硫化鈉為原料生產(chǎn)硫化氫；發(fā)明公開號(hào)專利cn212102450u公開了一種用于污酸硫化沉淀的微生物產(chǎn)硫化氫發(fā)生裝置，發(fā)明的硫化氫發(fā)生裝置采用微生物硫酸鹽還原的方法生產(chǎn)硫化氫，但以上兩個(gè)裝置不能加熱，沒有自循環(huán)系統(tǒng)同時(shí)也沒有相配套的射流裝置。發(fā)明公開號(hào)cn110479026b公開了一種原位制備用于處理含砷廢水的硫化氫的方法及系統(tǒng)，發(fā)明中的硫化氫生產(chǎn)系統(tǒng)采用活性炭床層吸收二氧化硫然后加熱淋洗收集產(chǎn)生的硫化氫，但該發(fā)明沒有自循環(huán)系統(tǒng)和配套的射流裝置，因此存在轉(zhuǎn)化效率低，運(yùn)行不穩(wěn)定等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種自循環(huán)引流催化還原制備硫化氫的一體化裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且不會(huì)產(chǎn)生廢液，硫化氫制備效率高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種自循環(huán)引流催化還原制備硫化氫的一體化裝置，包括催化還原段、文丘里式噴射裝置和產(chǎn)物氣回流單元；所述的催化還原段設(shè)有so2還原催化劑填料層，所述的產(chǎn)物氣回流單元設(shè)置在填料層內(nèi)，其底部連通文丘里式噴射裝置，頂部穿出催化還原段，并設(shè)置硫化物產(chǎn)品氣回流口，文丘里式噴射回流裝置側(cè)面連通原料氣進(jìn)口，底部設(shè)置文丘里式噴射裝置出口，原料氣通過原料氣進(jìn)口以亞音速的流速高速噴入裝置內(nèi)，在高速射流下產(chǎn)生的負(fù)壓將so2催化還原轉(zhuǎn)化的硫化物產(chǎn)品氣進(jìn)行部分回流，并通過文丘里式噴射裝置出口流出，再與原料氣充分混合后引流至催化還原段底部，基于硫的逆歧化反應(yīng)原理并在催化劑的作用下，進(jìn)行so2的高效還原轉(zhuǎn)化制備高濃度的硫化氫產(chǎn)品氣，進(jìn)而可用于后續(xù)的污酸脫重金屬凈化處理工序。

3、進(jìn)一步地，所述的催化還原段的催化層裝填的so2還原催化劑為商用活性γ-氧化鋁，以及通過水熱、浸漬等方法對(duì)活性γ-氧化鋁進(jìn)行改性的催化材料，用到的改性組分包括ti/zr、co/mo或ni/mo等活性金屬，填料層的填充量根據(jù)空速比確定，其空速比為200-1500h-1。

4、進(jìn)一步地，所述的文丘里式噴射回流裝置由噴嘴、喉管和擴(kuò)散口組成，

5、文丘里式噴射裝置的噴嘴口徑為9-15mm，噴嘴口噴射的氣體流速為200-300m/s，達(dá)到亞音速水平；噴嘴口處的喉管管徑15-20mm，喉管的氣體流速為70-100m/s。

6、進(jìn)一步地，所述的文丘里式噴射裝置具有可拆卸密封卡環(huán)固定模塊，可在維修過程中便于拆卸拔出，對(duì)噴嘴進(jìn)行更換；同時(shí)，在運(yùn)行過程中可保持噴嘴固定，并與喉管的中心保持在同心軸上，使其文丘里效應(yīng)達(dá)到最佳。

7、進(jìn)一步地，所述的文丘里式噴射裝置包括上下設(shè)置的二級(jí)文丘里式噴射裝置和一級(jí)文丘里式噴射裝置；

8、原料氣進(jìn)口包括一級(jí)原料氣進(jìn)口和二級(jí)原料氣進(jìn)口，二級(jí)文丘里式噴射裝置連通一級(jí)原料氣進(jìn)口，一級(jí)文丘里式噴射裝置連通二級(jí)原料氣進(jìn)口，二級(jí)文丘里式噴射裝置頂部連通產(chǎn)物氣回流單元，一級(jí)文丘里式噴射裝置底部連通文丘里式噴射裝置出口。

9、進(jìn)一步地，所述的產(chǎn)物氣回流單元在文丘里式噴射裝置的射流作用下產(chǎn)生的壓降為1000-2500pa。

10、進(jìn)一步地，所述的產(chǎn)物氣回流單元將還原產(chǎn)物硫化氣通過自循環(huán)引流至催化還原段底部的回流比為1:10～1:3，即將還原產(chǎn)物混合氣的10～33％進(jìn)行回流，回流的硫化物氣體誘導(dǎo)新輸入的原料氣在催化劑作用下發(fā)生高效催化還原反應(yīng)。

11、進(jìn)一步地，所述的原料氣為二氧化硫和甲烷氣體的混合氣體。

12、進(jìn)一步地，所述的催化還原段的填料層為4-6層，其催化還原反應(yīng)溫度為500-700℃。

13、進(jìn)一步地，所述的催化還原段、文丘里式噴射裝置和產(chǎn)物氣回流單元的主體材質(zhì)為304h或310s不銹鋼。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

15、1)本發(fā)明采用了一體式裝置，其外殼為密封式殼體，頂部設(shè)置產(chǎn)品出口，底部設(shè)置原料氣進(jìn)口，殼體內(nèi)部中間設(shè)置催化層，催化層頂部為產(chǎn)品氣及回流區(qū)，催化層底部為原料氣和回流氣混合區(qū)，在催化層底部設(shè)置文丘里式噴射回流裝置，通過控制原料氣進(jìn)口引入的原料氣速度，結(jié)合文丘里式噴射回流裝置，形成強(qiáng)大的負(fù)壓，將頂部產(chǎn)品氣部分通過產(chǎn)物氣回流單元返回，與原料氣混合后，從底部文丘里式噴射裝置出口噴出，形成自引流式內(nèi)循環(huán)工藝，密封性好，負(fù)壓生產(chǎn)，防止硫化氫泄露，安全性更高。

16、2)本發(fā)明裝置通過內(nèi)循環(huán)工藝過程有利于降低熱量的損失，從而降低運(yùn)行過程的耗能，且催化劑床層穩(wěn)定性好，可連續(xù)運(yùn)行，有利于工業(yè)實(shí)際應(yīng)用。

17、3)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，硫化氫產(chǎn)物氣通過內(nèi)部循環(huán)過程，更有利于其對(duì)反應(yīng)物料的活化作用，從而使硫化氫產(chǎn)物氣的制備效率增高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，具有很好的應(yīng)用前景。通過自循環(huán)引流的方式促進(jìn)二氧化硫的高效還原轉(zhuǎn)化，so2的轉(zhuǎn)化效率可達(dá)97％以上，降低運(yùn)行能耗(現(xiàn)有技術(shù)一般為10kw/kg-h2s，本申請(qǐng)可降低至1kw/kg-h2s以下)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠(能持續(xù)運(yùn)行2000h以上)，提升經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益，具有良好的應(yīng)用推廣前景。

18、4)采用本發(fā)明裝置制備硫化氫，方法簡(jiǎn)單，易操作實(shí)施，生產(chǎn)成本低，適用于企業(yè)規(guī)?；a(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種自循環(huán)引流催化還原制備硫化氫的一體化裝置，其特征在于，包括催化還原段(1)、文丘里式噴射裝置和產(chǎn)物氣回流單元(7)；所述的催化還原段(1)設(shè)有so2還原催化劑填料層，所述的產(chǎn)物氣回流單元(7)設(shè)置在填料層內(nèi)，其底部連通文丘里式噴射裝置，頂部穿出催化還原段(1)，并設(shè)置硫化物產(chǎn)品氣回流口(8)，文丘里式噴射回流裝置側(cè)面連通原料氣進(jìn)口，底部設(shè)置文丘里式噴射裝置出口(4)，原料氣通過原料氣進(jìn)口以亞音速的流速高速噴入裝置內(nèi)，在高速射流下產(chǎn)生的負(fù)壓將so2催化還原轉(zhuǎn)化的硫化物產(chǎn)品氣進(jìn)行部分回流，并通過文丘里式噴射裝置出口(4)流出，再與原料氣充分混合后引流至催化還原段(1)底部，基于硫的逆歧化反應(yīng)原理并在催化劑的作用下，進(jìn)行so2的高效還原轉(zhuǎn)化制備高濃度的硫化氫產(chǎn)品氣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自循環(huán)引流催化還原制備硫化氫的一體化裝置，其特征在于，所述的催化還原段(1)的催化層裝填的so2還原催化劑為商用活性γ-氧化鋁，或通過水熱、浸漬方法對(duì)活性γ-氧化鋁進(jìn)行改性的催化材料，用到的改性組分包括ti/zr、co/mo或ni/mo，填料層的填充量根據(jù)空速比確定，其空速比為200-1500h-1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自循環(huán)引流催化還原制備硫化氫的一體化裝置，其特征在于，所述的文丘里式噴射回流裝置由噴嘴、喉管和擴(kuò)散口組成，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自循環(huán)引流催化還原制備硫化氫的一體化裝置，其特征在于，所述的文丘里式噴射裝置具有可拆卸密封卡環(huán)固定模塊，保持噴嘴固定，并與喉管的中心保持在同心軸上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的一種自循環(huán)引流催化還原制備硫化氫的一體化裝置，其特征在于，所述的文丘里式噴射裝置包括上下設(shè)置的二級(jí)文丘里式噴射裝置(6)和一級(jí)文丘里式噴射裝置(5)；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自循環(huán)引流催化還原制備硫化氫的一體化裝置，其特征在于，所述的產(chǎn)物氣回流單元(7)在文丘里式噴射裝置的射流作用下產(chǎn)生的壓降為1000-2500pa。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自循環(huán)引流催化還原制備硫化氫的一體化裝置，其特征在于，所述的產(chǎn)物氣回流單元(7)將還原產(chǎn)物硫化氣通過自循環(huán)引流至催化還原段(1)底部的回流比為1:10～1:3，即將還原產(chǎn)物混合氣的10～33％進(jìn)行回流，回流的硫化物氣體誘導(dǎo)新輸入的原料氣在催化劑作用下發(fā)生高效催化還原反應(yīng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自循環(huán)引流催化還原制備硫化氫的一體化裝置，其特征在于，所述的原料氣為二氧化硫和甲烷氣體的混合氣體。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自循環(huán)引流催化還原制備硫化氫的一體化裝置，其特征在于，所述的催化還原段(1)的填料層為4-6層，其催化還原反應(yīng)溫度為500-700℃。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自循環(huán)引流催化還原制備硫化氫的一體化裝置，其特征在于，所述的催化還原段(1)、文丘里式噴射裝置和產(chǎn)物氣回流單元(7)的主體材質(zhì)為304h或310s不銹鋼。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種自循環(huán)引流催化還原制備硫化氫的一體化裝置，包括催化還原段(1)、文丘里式噴射裝置和產(chǎn)物氣回流單元(7)；所述的催化還原段(1)設(shè)有SO<subgt;2</subgt;還原催化劑填料層，原料氣通過原料氣進(jìn)口以亞音速的流速高速噴入裝置內(nèi)，在高速射流下產(chǎn)生的負(fù)壓將SO<subgt;2</subgt;催化還原轉(zhuǎn)化的硫化物產(chǎn)品氣進(jìn)行部分回流，并通過文丘里式噴射裝置出口(4)流出，再與原料氣充分混合后引流至催化還原段(1)底部，基于硫的逆歧化反應(yīng)原理并在催化劑的作用下，進(jìn)行SO<subgt;2</subgt;的高效還原轉(zhuǎn)化制備高濃度的硫化氫產(chǎn)品氣。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可降低運(yùn)行能耗，提升經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益，具有較好的應(yīng)用推廣前景。

技術(shù)研發(fā)人員：黃文君,馮圣君,晏乃強(qiáng),王佳男,馮杰,瞿贊,徐浩淼,殷祿華,托爾斯藤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30