一种真空碳酸盐脱硫富液解吸系统的制作方法

1.本实用新型涉及煤气净化脱硫技术领域，尤其涉及一种高效节能的真空碳酸盐脱硫富液解吸系统。

背景技术：

2.真空碳酸钾法脱硫工序一般设于焦炉煤气净化流程的末端。真空碳酸钾法脱硫技术是使用碳酸钾溶液直接吸收煤气中的h2s和hcn。含硫煤气通过碳酸盐脱硫塔与贫液(碳酸钾溶液)逆流接触，吸收煤气中的酸性气体h2s、hcn，脱硫富液再送至解吸塔进行脱硫解吸再生。解吸塔在负压下运行，脱硫富液与解吸塔底上升的解吸蒸汽逆流接触，使酸性气体从脱硫富液中解析出来，解吸后的贫液再送至脱硫塔循环使用。真空碳酸钾法脱硫工艺的产品为含h2s和hcn浓度较高的酸汽，可进一步送至硫磺回收单元或制酸单元进行回收利用。
3.目前，焦化行业中真空碳酸盐脱硫工艺多采用汽提法配合较大的真空度进行脱硫富液解吸，以此增加h2s和hcn的脱除率。但采用汽提法对脱硫富液进行再生需要的能耗较高，因此如何提高真空碳酸盐脱硫富液解吸过程的能源利用率，降低能源单耗，成为行业内技术人员普遍关注的问题。
4.授权公告号为cn 100560698c的中国实用新型专利公开了一种“直接利用荒煤气余热为解吸热源的真空碳酸盐法煤气脱硫工艺及其设备”，采用荒煤气余热为真空碳酸盐脱硫富液解吸提供热源，具体方式为在初冷器上段设置换热段，利用80℃左右的焦炉煤气在初冷器上段换热段为碳酸盐脱硫解吸塔底贫液进行强制循环换热，为碳酸盐脱硫富液汽提再生过程提供绝大部分热源或所全部热源；该方法整合了焦化厂大部分的低品位余热，较大地节省了真空碳酸盐脱硫富液解吸过程的能源消耗。但是，该工艺虽然将荒煤气的余热利用在真空碳酸盐脱硫解吸过程中，却并没有提高碳酸盐脱硫富液解吸工艺中自身的能耗效率，且循环水耗量仍然较大。当焦化厂采用真空碳酸盐脱硫工艺时，荒煤气的余热大部分用于脱硫富液解吸过程，而这部分余热本可用于厂内制冷系统等可以利用低品质余热地方，因而该工艺并不能真正降低工厂自身的能耗。
5.授权公告号为cn 104629818 b的中国实用新型专利公开了一种“真空碳酸盐法脱硫富液双效解吸工艺及系统”，采用蒸氨过程中塔顶氨汽的潜热作为真空碳酸盐脱硫富液解吸的部分热源，其整合了焦化厂的部分低品位余热，提高了工厂自身的能源利用率。但此工艺方法能够利用的余热量只占真空碳酸盐脱硫富液解吸塔底用热量的19％左右，真空碳酸盐脱硫富液解吸工艺的能耗仍然较高。

技术实现要素：

6.本实用新型提供了一种真空碳酸盐脱硫富液解吸系统，采用增压机将脱硫富液解吸塔顶部的酸汽增压以提升酸汽的温度，再将增压提温后的酸汽作为脱硫富液解吸塔的热源，充分利用了塔顶酸汽中水蒸汽的潜热；设备投资少、运行费用低、工艺流程简单，实现了
真空碳酸盐脱硫富液解吸工艺的高效节能改进。
7.为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
8.一种真空碳酸盐脱硫富液解吸系统，包括脱硫富液解吸塔﹑1#汽液分离器、增压机﹑ 1#再沸器﹑2#汽液分离器、酸汽冷却器﹑3#汽液分离器、真空泵、回流液泵、贫液泵、贫富液换热器、贫液冷却器及2#再沸器；1#再沸器、2#再沸器设于脱硫富液解吸塔的底部两侧，分别通过对应的脱硫贫液循环管道与脱硫富液解吸塔相连；
9.脱硫富液解吸塔的上部设脱硫富液入口连接脱硫富液管道，脱硫富液管道上设贫富液换热器；贫富液换热器的脱硫贫液入口通过贫液入口管连接脱硫富液解吸塔底部的脱硫贫液出口，贫液入口管上设贫液泵；贫富液换热器的脱硫贫液出口通过贫液出口管连接脱硫塔上的脱硫贫液入口，贫液出口管上设贫液冷却器；
10.脱硫富液解吸塔的顶部设酸汽出口管连接1#汽液分离器的汽液混合物入口，1#汽液分离器的液相出口通过管道连接脱硫富液解吸塔上部的液相入口；1#汽液分离器的汽相出口通过管道连接1#再沸器的热源入口，对应管道上设增压机；1#再沸器的热源出口通过管道连接2#汽液分离器的汽液混合物入口；
11.2#汽液分离器的液相出口通过管道连接脱硫富液解吸塔上部的回流液入口，对应管道上设回流液泵；2#汽液分离器的汽相出口通过管道连接3#汽液分离器的汽液混合物入口，对应管道上设酸汽冷却器；
12.3#汽液分离器的液相出口通过管道连接2#汽液分离器的液相入口；3#汽液分离器的汽相出口通过管道连接外部的硫磺回收单元或制酸单元，对应管道上设真空泵；
13.2#再沸器的热源入口连接外部热源管道。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
15.(1)能源消耗大大降低：
16.相比传统的真空碳酸盐脱硫富液解吸技术，采用本实用新型所述工艺进行碳酸盐脱硫富液解吸，在余热水消耗或蒸汽消耗方面，仅在开工时需加入临时蒸汽或余热水，在正常生产操作时仅消耗较少的余热水或蒸汽，节省了75％左右的余热水消耗或蒸汽消耗；在循环水消耗方面，节省了81.5％左右的循环水消耗；在电能消耗方面，新增耗电仅为0.009 度/nm3煤气；总运行成本可降低68％～81％。
17.(2)设备投资小：
18.相对于现有技术，仅增加了增压机、再沸器、汽液分离器以及回流液泵等设备，但却节省了传统真空碳酸盐脱硫富液解吸系统中的酸汽冷凝冷却器；
19.(3)工艺流程较为简单，操作方便，运行费用低。
附图说明
20.图1是本实用新型所述一种真空碳酸盐脱硫富液解吸系统的结构示意图。
21.图中：1.脱硫富液解吸塔 2.1#汽液分离器 3.增压机 4.1#再沸器 5.2#汽液分离器 6.酸汽冷却器 7.3#汽液分离器 8.真空泵 9.回流液泵 10.贫液泵 11.贫富液换热器 12.贫液冷却器 13.2#再沸器
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
23.如图1所示，本实用新型所述一种真空碳酸盐脱硫富液解吸系统，包括脱硫富液解吸塔1﹑1#汽液分离器2、增压机3﹑1#再沸器4﹑2#汽液分离器5、酸汽冷却器6﹑3#汽液分离器7、真空泵8、回流液泵9、贫液泵10、贫富液换热器11、贫液冷却器12及2#再沸器13；1#再沸器4、2#再沸器13设于脱硫富液解吸塔1的底部两侧，分别通过对应的脱硫贫液循环管道与脱硫富液解吸塔1相连；
24.脱硫富液解吸塔1的上部设脱硫富液入口连接脱硫富液管道，脱硫富液管道上设贫富液换热器11；贫富液换热器11的脱硫贫液入口通过贫液入口管连接脱硫富液解吸塔1底部的脱硫贫液出口，贫液入口管上设贫液泵10；贫富液换热器11的脱硫贫液出口通过贫液出口管连接脱硫塔上的脱硫贫液入口，贫液出口管上设贫液冷却器12；
25.脱硫富液解吸塔1的顶部设酸汽出口管连接1#汽液分离器2的汽液混合物入口，1# 汽液分离器2的液相出口通过管道连接脱硫富液解吸塔1上部的液相入口；1#汽液分离器2的汽相出口通过管道连接1#再沸器4的热源入口，对应管道上设增压机3；1#再沸器4 的热源出口通过管道连接2#汽液分离器5的汽液混合物入口；
26.2#汽液分离器5的液相出口通过管道连接脱硫富液解吸塔1上部的回流液入口，对应管道上设回流液泵9；2#汽液分离器5的汽相出口通过管道连接3#汽液分离器7的汽液混合物入口，对应管道上设酸汽冷却器6；
27.3#汽液分离器7的液相出口通过管道连接2#汽液分离器5的液相入口；3#汽液分离器7的汽相出口通过管道连接外部的硫磺回收单元或制酸单元，对应管道上设真空泵8；
28.2#再沸器13的热源入口连接外部热源管道。
29.本实用新型所述一种真空碳酸盐脱硫富液解吸系统是一种高效节能型的系统，其工作原理是：脱硫富液经贫富液换热器11升温后进入脱硫富液解吸塔1顶部进行解吸，塔顶酸汽经脱除夹带液滴后再经增压机8加压升温，然后进入塔底再沸器与脱硫贫液进行换热，为脱硫富液解吸提供所需的大部分热量；脱硫富液解吸操作所需的其余少量热量由外部热源(如余热水、低压蒸汽等)提供。
30.本实用新型所述一种真空碳酸盐脱硫富液解吸系统的工艺过程如下：
31.(1)脱硫后的碳酸盐脱硫富液经贫富液换热器11与脱硫富液解吸塔1底部抽出的脱硫贫液换热后，进入脱硫富液解吸塔1顶部进行解吸操作；
32.(2)脱硫富液解吸塔1顶部的酸汽进入1#汽液分离器2脱除汽相气流夹带的液滴，分离出的液相在重力作用下进入脱硫富液解吸塔1顶部，分离出的汽相经增压机3进行加压升温；
33.(3)酸汽经加压升温后进入脱硫富液解吸塔1底部的1#再沸器4，与脱硫富液解吸塔1底部的脱硫贫液进行换热成为汽液混合物一，为脱硫富液解吸提供大部分热量，其余小部分热量由外部热源提供；
34.(4)从1#再沸器4出来的汽液混合物一进入2#汽液分离器5进行汽液分离，分离出的液相经回流液泵9进入脱硫富液解吸塔1顶部，分离出的汽相进入酸汽冷却器6被循环水冷却为汽液混合物二；
35.(5)从酸汽冷却器6出来的汽液混合物二进入3#汽液分离器7再次进行汽液分离，
分离出的液相在重力作用下进入2#汽液分离器5，分离出的汽相酸汽进入真空泵8，被抽吸送至硫磺回收单元或制酸单元；
36.(6)脱硫富液解吸塔1底部的脱硫贫液经贫液泵10抽取，经贫富液换热器11与进脱硫富液解吸塔1前的脱硫富液换热，再经贫液冷却器12被低温水冷却后，送至脱硫塔进行脱硫；
37.(7)外部热源经2#再沸器13与脱硫富液解吸塔1底部的脱硫贫液进行换热，为脱硫富液解吸提供步骤(3)中的其余小部分热量。
38.所述步骤(1)中，与脱硫贫液换热后的碳酸盐脱硫富液温度为45℃～55℃；脱硫富液解吸塔1的顶部压力为-88kpag～-75kpag，塔顶温度为50℃～65℃。
39.所述步骤(2)中，增压机3出口的酸汽排出压力为-68kpag～-55kpag。
40.所述步骤(3)中，汽液混合物一的温度为62℃～72℃。
41.所述步骤(4)中，汽液混合物二的温度为33℃～40℃。
42.所述步骤(5)中，真空泵入口的酸汽抽取压力为-74kpag～-54kpag；真空泵出口的酸汽排出压力为15kpag～40kpag。
43.所述步骤(6)中，被低温水冷却后的脱硫贫液温度为25℃～35℃。
44.所述外部热源为低压蒸汽或初冷器余热水。
45.以下实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
46.【实施例1】
47.本实施例中，以处理100000nm3/h焦炉煤气(干气)的真空碳酸钾脱硫中富液解吸为例，焦炉煤气杂质含量：h2s 7.5g/nm3，真空碳酸钾脱硫净化至200mg/nm3。
48.真空碳酸钾脱硫后的碳酸盐脱硫富液经贫富液换热器与脱硫富液解吸塔底部抽出的脱硫贫液换热到50℃后，进入脱硫富液解吸塔顶部进行解吸操作；脱硫富液解吸塔顶部温度为58℃，压力为-84kpag；脱硫富液解吸塔底部温度为61℃，压力为-82kpag。
49.脱硫富液解吸塔顶部的酸汽进入1#汽液分离器，脱除汽相气流夹带的液滴，分离出的液相在重力作用下进入脱硫富液解吸塔顶部，分离出的汽相经增压机加压升温至
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64kpag、75℃后，进入脱硫富液解吸塔底部的1#再沸器中，与自脱硫富液解吸塔底部的脱硫贫液进行换热，成为温度为69℃的汽液混合物一，为脱硫富液解吸提供大部分热量。
50.温度为69℃的汽液混合物一进入2#汽液分离器进行汽液分离，分离出的液相经回流液泵进入脱硫富液解吸塔顶部，分离出的汽相进入酸汽冷却器，被循环水冷却至40℃后进入3#汽液分离器再次进行汽液分离；分离出的液相在重力作用下进入2#汽液分离器，分离出的汽相(酸汽)进入真空泵，真空泵抽吸产生-65kpag的负压，被抽吸的酸汽经真空泵加压升温至30kpag、40℃后，送至硫磺回收单元或制酸单元。
51.脱硫富液解吸塔底部的脱硫贫液经贫液泵抽出，与脱硫富液换热为37℃，再进入贫液冷却器被低温水冷却至28℃后，送至碳酸钾脱硫塔进行脱硫。
52.脱硫富液解吸塔操作所需的其余少量热量由低压蒸汽提供，低压蒸汽经2#再沸器与脱硫富液解吸塔底部的脱硫贫液进行换热，从而为脱硫富液解吸提供少量热量。
53.实施例1中，脱硫富液解吸塔底部脱硫贫液中碳酸钾含量为80g/l左右。
54.【实施例2】
55.本实施例中，以处理100000nm3/h焦炉煤气(干气)的真空碳酸钾脱硫中富液解吸为例，焦炉煤气杂质含量：h2s 7.5g/nm3，真空碳酸钾脱硫净化至200mg/nm3。
56.真空碳酸钾脱硫后的碳酸盐脱硫富液经贫富液换热器与脱硫富液解吸塔底部抽出的脱硫贫液换热到50℃后，进入脱硫富液解吸塔顶部进行解吸操作；脱硫富液解吸塔顶部温度为58℃，压力为-84kpag；脱硫富液解吸塔底部温度为61℃，压力为-82kpag。
57.脱硫富液解吸塔顶部的酸汽进入1#汽液分离器，脱除汽相气流夹带的液滴，分离出的液相在重力作用下进入脱硫富液解吸塔顶部，分离出的汽相经增压机加压升温至
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64kpag、75℃后，进入脱硫富液解吸塔底部的1#再沸器中，与脱硫富液解吸塔底部的脱硫贫液进行换热，成为温度为69℃的汽液混合物一，为脱硫富液解吸提供大部分热量。
58.温度为69℃汽液混合物一进入2#汽液分离器进行汽液分离，分离出的液相经回流液泵进入脱硫富液解吸塔顶部，分离出的汽相进入酸汽冷却器，被循环水冷却至40℃后进入3#汽液分离器再次进行汽液分离；分离出的液相在重力作用下进入2#汽液分离器，分离出的汽相(酸汽)进入真空泵，真空泵抽吸产生-65kpag的负压，被抽吸的酸汽经真空泵加压升温至30kpag、40℃后，送至硫磺回收单元或制酸单元。
59.脱硫富液解吸塔底部的脱硫贫液经贫液泵抽出，与脱硫富液换热为37℃，再进入贫液冷却器被低温水冷却至28℃后，送至碳酸钾脱硫塔进行脱硫。
60.脱硫富液解吸塔操作所需的其余少量热量由初冷器余热水(温度为73℃～63℃)提供，初冷器余热水经2#再沸器与脱硫富液解吸塔底部的脱硫贫液进行换热，从而为脱硫富液解吸提供少量热量。
61.实施例2中，脱硫富液解吸塔底部脱硫贫液中碳酸钾含量为80g/l左右。
62.本实用新型所述一种真空碳酸盐脱硫富液解吸系统的经济效益分析：
63.以处理h2s含量为7.5g/nm3的100000nm3/h焦炉煤气(干气)、真空碳酸钾脱硫净化至 200mg/nm3的脱硫富液解吸为例，三种真空盐酸盐脱硫富液解吸系统的能耗对比详见表1。
64.表1 三种真空盐酸钾脱硫富液解吸系统的能耗效益比较
[0065][0066]
由表1可知：本实用新型所述真空碳酸盐脱硫富液解吸系统较目前应用普遍的常规真空盐酸盐脱硫富液解吸系统，总运行成本降低了68％～81％，大幅降低了焦化等企业
真空盐酸盐脱硫富液解吸系统的能耗，从根本上解决了现有真空碳酸盐脱硫单元存在的高能耗问题。
[0067]
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种真空碳酸盐脱硫富液解吸系统，其特征在于，包括脱硫富液解吸塔﹑1#汽液分离器、增压机﹑1#再沸器﹑2#汽液分离器、酸汽冷却器﹑3#汽液分离器、真空泵、回流液泵、贫液泵、贫富液换热器、贫液冷却器及2#再沸器；1#再沸器、2#再沸器设于脱硫富液解吸塔的底部两侧，分别通过对应的脱硫贫液循环管道与脱硫富液解吸塔相连；脱硫富液解吸塔的上部设脱硫富液入口连接脱硫富液管道，脱硫富液管道上设贫富液换热器；贫富液换热器的脱硫贫液入口通过贫液入口管连接脱硫富液解吸塔底部的脱硫贫液出口，贫液入口管上设贫液泵；贫富液换热器的脱硫贫液出口通过贫液出口管连接脱硫塔上的脱硫贫液入口，贫液出口管上设贫液冷却器；脱硫富液解吸塔的顶部设酸汽出口管连接1#汽液分离器的汽液混合物入口，1#汽液分离器的液相出口通过管道连接脱硫富液解吸塔上部的液相入口；1#汽液分离器的汽相出口通过管道连接1#再沸器的热源入口，对应管道上设增压机；1#再沸器的热源出口通过管道连接2#汽液分离器的汽液混合物入口；2#汽液分离器的液相出口通过管道连接脱硫富液解吸塔上部的回流液入口，对应管道上设回流液泵；2#汽液分离器的汽相出口通过管道连接3#汽液分离器的汽液混合物入口，对应管道上设酸汽冷却器；3#汽液分离器的液相出口通过管道连接2#汽液分离器的液相入口；3#汽液分离器的汽相出口通过管道连接外部的硫磺回收单元或制酸单元，对应管道上设真空泵；2#再沸器的热源入口连接外部热源管道。

技术总结

本实用新型涉及一种真空碳酸盐脱硫富液解吸系统，包括脱硫富液解吸塔﹑1#汽液分离器、增压机﹑1#再沸器﹑2#汽液分离器、酸汽冷却器﹑3#汽液分离器、真空泵、回流液泵、贫液泵、贫富液换热器、贫液冷却器及2#再沸器；本实用新型采用增压机将脱硫富液解吸塔顶部的酸汽增压以提升酸汽的温度，再将增压提温后的酸汽作为脱硫富液解吸塔的热源，充分利用了塔顶酸汽中水蒸汽的潜热；设备投资少、运行费用低、工艺流程简单，实现了真空碳酸盐脱硫富液解吸工艺的高效节能改进。高效节能改进。高效节能改进。