[发明专利]克劳斯塔尾气配合吸收液电化学循环再生方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及克劳斯塔尾气处理技术领域，具体涉及一种克劳斯塔尾气配合吸收液电化学循环再生方法与装置。

背景技术

随着国家对燃料油的含硫量的控制日趋严格，有效的处理石油炼制过程产生的H₂S等含硫尾气，已经越来越引起人们的重视。石油炼制过程产生的H₂S等含硫尾气的毒性较大，虽然通过克劳斯脱硫工艺处理，但处理过后的尾气中仍然含有一定浓度的H₂S等含硫气体，如果不加以再处理就直接排放到空气中，会造成大气环境质量严重的下降。

炼油厂催裂化和加氢过程等工艺过程生产的H₂S气体，采用的克劳斯工艺为：制硫-制硫尾气-加氢还原-MDEA吸收净化-尾气由吸收塔顶排至尾气焚烧炉焚烧-降温至300℃后经烟囱排入大气。由于过程中操作的不稳定，吸收塔塔顶出来的含H2S最高浓度可达500mg/Nm³，同时尾气的焚烧消耗燃气，还会排放大量的CO₂温室气体。

随着环境排放标准的提高，国内外对克劳斯尾气脱硫处理技术进行了较多研究，开发了一些新技术：如CANSOLV工艺，该工艺采用胺溶解液作为SO₂吸收剂，吸收SO₂后的富胺液在“气提”过程中加热释放SO₂，使吸收反应逆转，从而解吸出纯净的SO₂气体，再生后的贫胺液重新用于吸收SO₂。但是CANSOLV工艺的循环过程是通过对富胺液进行加热来实现胺液的循环利用，因此，CANSOLV工艺操作复杂、运行费用高和装置腐蚀严重，且加热过程中很难避免氧通过碱液进入胺液，造成胺液再次氧化降解而变质。

在关于生物方法再生铁盐配合吸收液的研究中，再生反应前期氧化亚铁硫杆菌的驯化，培养与挂膜操作条件严苛且复杂，再生反应过程中空气流还会造成挂膜的脱落，再生反应生成的硫磺夹杂铁离子，既影响脱硫效率，还导致生成的硫磺产物纯度不高。此外，为保证氧化亚铁硫杆菌的生物活性，在连续运行中需定期补充N、P和K等微量元素，还需补充Fe²⁺溶液和调整pH以保证再生反应的平衡，因此，整套工艺耗时长，过程繁琐，再生铁盐吸收液中参杂其他元素，带来二次污染，不适用于工业生产。

常压空气氧化再生铁盐吸收液的方法虽操作简单，但氧气溶解度有限，也在一定程度上限制了再生效率。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，目的在于提供一种运行费用低、操作方便、硫磺回收率高、副产物少、装置寿命长和适于工业应用的克劳斯塔尾气配合吸收液电化学循环再生方法与装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

储液槽内的克劳斯尾气吸收反应后的配合吸收液经输液泵从进液口通入内旋流式电化学反应器中，反应产物单质硫经内旋流式电化学反应器底部的硫磺分离器收集后排至集硫槽，经筒式电极电极氧化后从内旋流式电化学反应器顶部的溢流管排至缓冲槽。再将排至缓冲槽内的电极氧化后的配合吸收液在20～90℃条件下进行调整，调整后的配合吸收液的化学成分与克劳斯尾气吸收反应前的配合吸收液的化学成分相同，供克劳斯尾气吸收反应循环使用。

克劳斯尾气吸收反应后的配合吸收液从进液口的进液速度为0.02～0.04m³/h，进液压力为0.1～0.3MPa。

筒式电极的电压为0.5～2V，电流密度为10～300mA/m²。

所述的克劳斯尾气吸收反应前的配合吸收液的主要化学成分的物质的量的比为：二乙烯三胺五乙酸∶乙二胺四乙酸∶Fe³⁺溶液∶Fe²⁺溶液∶盐酸溶液为(0.07～0.11)∶(0.08～0.12)∶1∶(0.08～0.13)∶(13～16)。

所述的克劳斯尾气吸收反应后的配合吸收液的主要化学成分的物质的量的比为：二乙烯三胺五乙酸∶乙二胺四乙酸∶Fe³⁺溶液∶Fe²⁺溶液∶盐酸溶液为(0.13～0.19)∶(0.12～0.18)∶1∶(2～4)∶(10～13)。

所述内旋流式电化学反应器由水力旋流单元和筒式电极组成。

水力旋流单元的结构是：椎管的上端和下端通过法兰与筒体和硫磺分离器对应联接，筒体的上端通过法兰与塔盖联接，塔盖的中心位置处设有溢流管，筒体设有进液口，进液口位于溢流管下端靠上处。