專利名稱：黑液氣化氣脫硫的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及脫硫領域，具體是黑液氣化氣脫硫的方法及裝置。
背景技術(shù)：
制漿黑液產(chǎn)量大，生產(chǎn)每1噸風干紙漿伴隨產(chǎn)生約1.5-1.7噸黑液固形物，根據(jù) 預測，到2015年國內(nèi)需要紙漿約4100萬噸，其中木漿約3600萬噸，非木漿約500萬噸， 屆時國產(chǎn)紙木漿將達到1824萬噸，伴隨產(chǎn)生近3700萬噸黑液，其發(fā)熱總量相當于1100 萬噸標準煤。研究表明，采用黑液氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)處理黑液，能夠消除黑液中的 有機質(zhì)，避免造成水體污染，同時能夠提高黑液熱能利用率，使熱能效率由傳統(tǒng)堿回收 方法的55-67%提高到74%，熱效率提高7-19%，是紙漿廠降低溫室氣體排放的有效辦 法，是造紙行業(yè)低碳生產(chǎn)的重要技術(shù)革新內(nèi)容。整體黑液氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，是將黑液氣化技術(shù)和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)相結(jié) 合的高效動力系統(tǒng)，主要由黑液氣化與凈化部分和燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分組成。 在BLIGCC工藝過程中，黑液氣化反應生成的氣化氣需要通過脫硫凈化，才能進入燃氣 渦輪機燃燒發(fā)電，黑液氣化氣脫硫凈化是整體黑液氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的重要環(huán)節(jié)，黑液 氣化氣脫硫凈化技術(shù)是BLIGCC系統(tǒng)工程的基礎技術(shù)之一，進行黑液氣化脫硫凈化研究 對BLIGCC系統(tǒng)工程的推廣應用，對人類生存和發(fā)展具有一定的現(xiàn)實意義。黑液氣化氣中含有硫化氫和甲硫醇，兩者占氣化氣含硫總量99.0%以上，由于 國外黑液氣化的關鍵技術(shù)還處在保密狀態(tài)，目前未能查閱到國外黑液氣化氣脫硫的相關 文獻，國內(nèi)也沒有黑液氣化氣脫硫的相關文獻。根據(jù)黑液氣化氣成分與煤氣化氣的成分 相似的特點，黑液氣化氣脫硫主要參考煤氣脫硫的理論和技術(shù)。當前煤氣脫硫凈化方 法有低溫反應脫硫法和高溫反應脫硫法。低溫反應脫硫是常用的脫硫方法，主要包括 ADA、PDS> HPF和有機胺脫硫等多種工藝。高溫反應脫硫是一種新興的脫硫方法，在 500-800°C高溫條件下脫硫，以充分利用氣化氣的顯熱來提高系統(tǒng)的熱效率。采用的高溫 脫硫劑主要是金屬氧化物、金屬氧化物復合物和碳酸鹽，其中氧化鋅、氧化鐵的脫硫效 果較好，適應溫度寬。在煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，采取高溫脫硫凈化辦法，可以充分利用氣化氣的顯 熱，與傳統(tǒng)的低溫脫硫凈化相比，發(fā)電效率提高2%以上，但是，高溫脫硫凈化存在干法 除塵壓力損失大，催化劑或者吸收劑需要再生處理，當前高溫脫硫凈化都還處在研究試 驗階段，還沒有在煤氣化行業(yè)推廣應用，更不適合在黑液氣化行業(yè)推廣。綜觀ADA、PDS> HPF和有機胺脫硫方法，它們具有以下共同點(1)以脫除H2S為主要對象；(2)采用堿性溶液為吸收劑；(3)通入空氣，經(jīng)過催化氧化使還原性硫化物轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，實現(xiàn)硫元素的資源 化利用。由于黑液氣化氣的成分與煤氣成分相似，以H2S為主要含硫化合物，所以ADA、PDS> HPF和有機胺脫硫方法基本適應于黑液氣化氣脫硫，但是還存在以下不 足(1)由于煤氣化以脫除H2S為主要對象，黑液氣化氣中的甲硫醇組分無法消除， 脫硫深度不足，脫硫氣需要再經(jīng)過二次固體脫硫才能達到燃氣渦輪機的燃燒要求；(2)需要經(jīng)過催化反應和解吸工序，運行成本較高；(3)存在吸收劑降解問題；(4)回收的硫磺不能在制漿廠現(xiàn)場利用，增加貯運和銷售環(huán)節(jié)。如上述，國外黑液氣化的關鍵技術(shù)還處在保密狀態(tài)，國內(nèi)也沒有黑液氣化氣脫 硫的相關文獻，現(xiàn)有煤氣脫硫技術(shù)應用在黑液氣化氣脫硫時，又存在一定的不足，因 此，需要研究一種適合紙漿廠生產(chǎn)特點和黑液氣化氣特性的氣體脫硫凈化新方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種黑液氣化氣脫硫的方法及裝置。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下1.黑液氣化氣脫硫方法的裝置，包括冷卻器、填料吸收塔、堿化池、堿液循環(huán) 泵、過濾機及管道；冷卻器氣體出口與填料吸收塔氣體進口連接，脫硫后的氣化氣從填 料吸收塔頂氣體出口排出；填料吸收塔液體出口連接堿化池的進口，堿化池的出口連接 過濾機的進口，過濾機的出口連接循環(huán)泵的進口，循環(huán)泵的出口接填料吸收塔的液體進2.黑液氣化氣脫硫方法，以混合回收堿液為吸收劑，以填料吸收塔為吸收設 備，黑液氣化氣經(jīng)過填料吸收塔，堿液吸收黑液氣化氣中的硫；具體操作步驟如下啟動循環(huán)泵，將溫度15-35°C的2-10%的制漿回收堿液由填料吸收塔頂部加 入，向下流動，流量為0.1-250m7h，回收堿液的流量與氣化氣流量成正比例關系；黑 液氣化氣從氣化爐引出，經(jīng)過冷卻器冷卻后，由吸收塔底部加入，向上流動，流量為 1.0-2500m7h;吸收塔的操作溫度為35-85°C，操作壓力0.098_2.5Mpa ；在吸收塔內(nèi)，黑液氣化氣中的C02、甲硫醇和硫化氫酸性氣體組分與NaOH發(fā)生 中和反應，使黑液氣化氣中的硫脫除凈化，從吸收塔頂?shù)玫絻艋蟮暮谝簹饣瘹?；反應生成的碳酸鈉、硫化鈉和硫醇鈉存留在吸收液中，吸收液從吸收塔底部排 出流入堿化池；在堿化池內(nèi)，吸收液中的碳酸鈉與石灰乳發(fā)生堿化反應生成氫氧化鈉， 碳酸鈉與石灰乳的摩爾比為0.75-0.90，反應溫度45-75°C，堿化反應后，經(jīng)過過濾機過 濾，得到含氫氧化鈉、硫化鈉和少量甲硫醇鈉的混合回收堿液，混合回收堿液作吸收劑 和木片蒸煮的化學品和脫硫吸收劑?；瘜W反應方程式為H2S+2NaOH = Na2S+2H20CH3SH+NaOH = CH3SNa+H20C02+2Na0H = Na2C03+H20Ca(0H)2+Na2C03 — CaCO3 I +2NaOH本發(fā)明方法具有以下優(yōu)點(1)脫硫設備簡單，只需要吸收塔1座，就能實現(xiàn)脫硫；(2)不需要進行吸收液的解吸處理；
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(3)吸收劑為現(xiàn)場回收產(chǎn)品，不需要外購；(4)回收堿液吸收能力強，能夠吸收甲硫醇組分，脫硫效率高，凈化氣體達到燃 氣渦輪機的燃燒要求；(5)脫硫吸收反應生成硫化物是木片蒸煮需要的化學品，隨回收堿液進入木片蒸 煮鍋，用于木片蒸煮，實現(xiàn)硫化物的循環(huán)利用，避免回收硫磺貯運和銷售環(huán)節(jié)。


圖1是本發(fā)明黑液氣化氣脫硫凈化裝置示意圖。圖中粗黑液氣化氣1，冷卻器2，回收堿液吸收劑3，脫硫氣化氣4，填料吸收 塔5，吸收液6，消石灰7，堿化池8，過濾機9，白泥10，再生回收堿液11，循環(huán)泵12。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述。實施例1啟動回收堿液循環(huán)泵12，將溫度15°C的10%的制漿回收堿液由吸收塔頂部加入 吸收塔5，流量為0.1m7h。黑液氣化氣從氣化爐引出，經(jīng)過冷卻器2冷卻后，由吸收塔 5底部加入，向上流動，流量為1.0m3/h。吸收塔的操作溫度為35°C壓力0.098Mpa，在 吸收塔內(nèi)，黑液氣化氣中的C02、甲硫醇和硫化氫酸性氣體組分與NaOH發(fā)生逆向反應吸 收，使氣化氣脫硫凈化。反應生成的碳酸鈉、硫化鈉和硫醇鈉存留在吸收液中，吸收液 從吸收塔5底部排出，通過管道引入堿化池8。在堿苛化池8內(nèi)，吸收液中的碳酸鈉與石 灰乳發(fā)生堿化反應生成氫氧化鈉，碳酸鈉與石灰乳的摩爾比為0.75，反應溫度45°C，堿 化反應后，經(jīng)過過濾機9過濾，得到含氫氧化鈉、硫化鈉和少量甲硫醇鈉的混合回收堿 液11，回用作木片蒸煮的化學品和脫硫吸收劑。實施例2啟動回收堿液循環(huán)泵12，將溫度35°C的2%的制漿回收堿液由吸收塔頂部5加入 吸收塔，流量為250m7h。黑液氣化氣從氣化爐引出，經(jīng)過冷卻器2冷卻后，由吸收塔5 底部加入，向上流動，流量為2500m3/h。吸收塔的操作溫度為85°C壓力2.5Mpa，在吸收 塔內(nèi)，黑液氣化氣中的C02、甲硫醇和硫化氫酸性氣體組分與NaOH發(fā)生逆向反應吸收， 使氣化氣脫硫凈化。反應生成的碳酸鈉、硫化鈉和硫醇鈉存留在吸收液中，吸收液從吸 收塔底部排出，通過管道引入堿化池8。在堿化池8內(nèi)，吸收液中的碳酸鈉與石灰乳發(fā) 生堿化反應生成氫氧化鈉，碳酸鈉與石灰乳的摩爾比為0.90，反應溫度75°C，堿化反應 后，經(jīng)過過濾機9過濾，得到含氫氧化鈉、硫化鈉和少量甲硫醇鈉的混合回收堿液11， 回用作木片蒸煮的化學品和脫硫吸收劑。實施例3啟動回收堿液循環(huán)泵12，將溫度25°C的5%的制漿回收堿液由吸收塔5頂部加入 吸收塔，流量為25m7h。黑液氣化氣從氣化爐引出，經(jīng)過冷卻器2冷卻后，由吸收塔5 底部加入，向上流動，流量為250m3/h。吸收塔的操作溫度為45°C壓力l.OMpa，在吸收 塔內(nèi)，黑液氣化氣中的C02、甲硫醇和硫化氫酸性氣體組分與NaOH發(fā)生逆向反應吸收， 使氣化氣脫硫凈化。反應生成的碳酸鈉、硫化鈉和硫醇鈉存留在吸收液中，吸收液從吸收塔5底部排出，通過管道引入堿化池8。在堿化池8內(nèi)，吸收液中的碳酸鈉與石灰乳發(fā) 生苛化反應生成氫氧化鈉，碳酸鈉與石灰乳的摩爾比為0.83，反應溫度60°C，堿化反應 后，經(jīng)過過濾機9過濾，得到含氫氧化鈉、硫化鈉和少量甲硫醇鈉的混合回收堿液11， 回用作木片蒸煮的化學品和脫硫吸收劑。
權(quán)利要求
1.黑液氣化氣脫硫方法的裝置，其特征在于，包括冷卻器、填料吸收塔、堿化池、 堿液循環(huán)泵、過濾機及管道；冷卻器氣體出口與填料吸收塔氣體進口連接，脫硫后的氣 化氣從填料吸收塔頂氣體出口排出；填料吸收塔液體出口連接堿化池的進口，堿化池的 出口連接過濾機的進口，過濾機的出口連接循環(huán)泵的進口，循環(huán)泵的出口接填料吸收塔 的液體進口。
2.黑液氣化氣脫硫方法，其特征在于，以混合回收堿液為吸收劑，以填料吸收塔為 吸收設備，黑液氣化氣經(jīng)過填料吸收塔，堿液吸收黑液氣化氣中的硫；具體操作步驟如 下啟動循環(huán)泵，將溫度15-35°C的2-10%的制漿回收堿液由填料吸收塔頂部加入， 向下流動，流量為0.1-250m7h，回收堿液的流量與氣化氣流量成正比例關系；黑液 氣化氣從氣化爐引出，經(jīng)過冷卻器2冷卻后，由吸收塔底部加入，向上流動，流量為 1.0-2500m7h;吸收塔的操作溫度為35-85°C，操作壓力0.098_2.5Mpa ；在吸收塔內(nèi)，黑液氣化氣中的C02、甲硫醇和硫化氫酸性氣體組分與NaOH發(fā)生中和 反應，使黑液氣化氣中的硫脫除凈化，從吸收塔頂?shù)玫絻艋蟮暮谝簹饣瘹猓环磻傻奶妓徕c、硫化鈉和硫醇鈉存留在吸收液中，吸收液從吸收塔底部排出流 入堿化池；在堿化池內(nèi)，吸收液中的碳酸鈉與石灰乳發(fā)生堿化反應生成氫氧化鈉，碳酸 鈉與石灰乳的摩爾比為0.75-0.90，反應溫度45-75°C，堿化反應后，經(jīng)過過濾機過濾， 得到含氫氧化鈉、硫化鈉和少量甲硫醇鈉的混合回收堿液，混合回收堿液作吸收劑和木 片蒸煮的化學品和脫硫吸收劑；化學反應方程式為 H2S+2NaOH = Na2S+2H20 CH3SH+NaOH = CH3SNa+H20 C02+2Na0H = Na2C03+H20 Ca(0H)2+Na2C03 — CaCO3 I +2NaOH。
全文摘要
本發(fā)明公開了黑液氣化氣脫硫的方法及裝置。裝置包括冷卻器、填料吸收塔、堿化池、堿液循環(huán)泵、過濾機及管道。黑液氣化氣脫硫方法，是以混合回收堿液為吸收劑，以填料吸收塔為吸收設備，黑液氣化氣經(jīng)過填料吸收塔，堿液吸收黑液氣化氣中的硫。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1.脫硫設備簡單，只需要吸收塔1座，就能實現(xiàn)脫硫；2.不需要進行吸收液的解吸處理；3.吸收劑為現(xiàn)場回收產(chǎn)品，不需要外購；脫硫效率高，凈化氣體達到燃氣渦輪機的燃燒要求。
文檔編號B01D53/78GK102008876SQ20101029316
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者農(nóng)光再, 張鑫磊, 牟晉建, 王雙飛 申請人:廣西大學