устройство для очистки газов, содержащих сероводород и диоксид углерода

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ, СОДЕРЖАЩИХ СЕРОВОДОРОД И ДИОКСИД УГЛЕРОДА, содержащее частично заполненный абсорбирующей жидкостью корпус, патрубки подвода и отвода газа, систему подвода и слива жидкости, газораспределительную решетку и каплеуловитель, отличающееся тем, что, с целью обеспечения эффективности и повышения степени очистки, оно снабжено наклонной перегородкой в нижней части корпуса, расположенными над нею контактными элементами и дополнительными патрубками для подвода и слива жидкости, а корпус выполнен расширяющимся по ходу газа, причем отношение площадей сечения патрубка подвода газа и корпуса в нижней и верхней его частях составляют 1 : 5 - 7 и 1 : 11 - 13 соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике очистки газовых выбросов в атмосферу токсичных газообразных компонентов и может найти применение в массообменных процессах, в химической, нефтеперерабатывающей, коксохимической, металлургической и других отраслях народного хозяйства.

В качестве промышленного применения этой задачи можно указать на очистку природного газа, газов подземной газификации, газов газификации различных топлив, доочистку хвостовых газов от установок получения серы по способу Клауса и др.

Для всех этих случаев целесообразно применение селективных способов очистки газов.

Избирательность абсорбции сероводорода зависит от скорости контактирования газа с жидкостью и от времени контакта: скорость абсорбции диоксида углерода лимитируется медленно протекающей химической реакцией. Из этого следует, что эффективность абсорбции диоксида углерода можно повысить увеличением турбулентности режима в жидкостной пленке, а также увеличением продолжительности пребывания жидкости в абсорбционной зоне, что обеспечивает более полное протекание реакции гидратации молекул диоксида углерода, а эффективность абсорбции сероводорода сокращением времени контакта фаз.

Наиболее близким к изобретению является устройство, включающее частично заполненный жидкостью корпус аппарата, патрубки подвода и отвода газа, систему подвода и слива жидкости, каплеуловитель и газораспределительную решетку.

Недостаток устройства отмечается в том, что в нем осуществляют совместную очистку от СО₂ и Н₂S, это отрицательно сказывается как на полноте очистки газа, так и на качестве получаемых жидких стоков, требует дальнейшего их разделения в случае переработки для получения товарных продуктов, что повышает стоимость очистки.

Цель изобретения - обеспечение селективности, повышение степени очистки и понижение экономичности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для очистки газов от Н₂S и СО₂, содержащее частично заполненный абсорбирующей жидкостью корпус, патрубки подвода и отвода газа, систему подвода и слива жидкости, газораспределительную решетку и каплеуловитель, снабжено наклонной перегородкой в нижней части корпуса, расположенными над нею контактными элементами и дополнительной системой подвода и слива жидкости, а корпус выполнен расширяющимся по ходу газа, причем отношение площадей сечения патрубка подвода газа и корпуса в нижней части и верхней его части составляет 1:5-7 и 1:11-13 соответственно.

Сущность изобретения заключается в том, что, как было экспериментально установлено, заявляемое соотношение площадей сечения патрубка ввода газа и корпуса аппарата в его верхней и нижней части способствует достижению относительных скоростей, для максимальной селективности абсорбции сероводорода в нижней части аппарата и абсорбции диоксида углерода в верхней части. Наклонная перегородка в нижней части корпуса разделяет аппарат на зоны и способствует прохождению газа, очищенного от сероводорода, и препятствует сливу жидкости с верхних полок аппарата. Полнота извлечения диоксида углерода будет зависеть от количества контактных элементов, расположенных в верхней части аппарата. Обеспечение условий селективности извлечения Н₂S значительно отличает режим работы сероочистных установок, так как в этом случае за счет снижения количества циркулирующего раствора экономится энергия на его перекачку и регенерацию. Кроме того, за счет увеличения доли Н₂S в отходящих кислых газа, значительно снижаются эксплуатационные затраты на установках по переработке Н₂S в элементарную серу, исключаются дополнительные стадии очистки и переработки насыщенных растворов с целью получения товарных продуктов.

На чертеже схематическое изображение устройства.

Устройство содержит корпус 1, частично заполненный абсорбционной жидкостью, входной 2 и выходной 3 патрубки для ввода и вывода газа, патрубки ввода абсорбирующей жидкости 4, 5, и патрубки слива отработанной жидкости 6 и 7, газораспределительную решетку 8, поперечную перегородку 9 и газораспределительные контактные элементы 10, каплеуловитель 11.

Устройство работает следующим образом: газовый поток, содержащий до 30 об. % диоксида углерода и 0,03% сероводорода поступает под газораспределительную решетку 8. При взаимодействии газового потока с поверхностью жидкости, заполняющую нижнюю часть аппарата, происходит эжектирование газа с жидкостью, что способствует избирательному извлечению компонентов (в данном случае Н₂S) основанному на различии в скоростях абсорбции Н₂S и СО₂. Дополнительная очистка происходит на газораспределительной решетке, где вытесненная на решетку 8 жидкость образует устойчивый пенный слой. Скорость газа в полном сечении аппарата в нижней зоне аппарата порядка 3,0-3,5 м/с. Подпитка раствора осуществляется с помощью штуцера 4. На первой ступени аппарата из газа извлекается Н₂S.

Насыщенная Н₂S жидкость через сливной патрубок 6 выводится из аппарата на стадию получения товарного продукта. Далее газ, пройдя наклонную перегородку 9, поступает в верхнюю зону, где пройдя со скоростью 1,0-1,5 м/с, развиваемой в полном сечении аппарата, через контактные элементы 10, представляющие собой сочетание газораспределительной решетки со стабилизатором пены, на которых под воздействием газового потока и жидкости, подаваемой через патрубок 5, образуется сильно турбулизованный пенный слой. Из газа при этом извлекается диоксид углерода. Пройдя каплеуловитель 11, очищенный газ выводится через выходной патрубок газа 3. Отработанная абсорбирующая жидкость, насыщенная диоксидом углерода, через сливной патрубок 7 выводится из аппарата для дальнейшей обработки в случае получения товарного продукта.

П р и м е р 1. Газ с температурой 30^оС и содержанием Н₂S - 0,3 об.% и СО₂ - 27% поступает в подрешеточное пространство аппарата. Соотношение площади сечения входного патрубка газа к сечению аппарата в нижней и верхней зоне составляет 1: 6-12. Cтепень абсорбции Н₂S - 95,5%, степень абсорбции СО₂ - 14,0% на одном контактном элементе.

П р и м е р 2. Исходные параметры входящего газа те же, что и в примере 1. Соотношение площади сечения входного патрубка газа к сечению аппарата в нижней и верхней зоне составляет 1:5:11. Степень абсорбции Н₂S - 99,8% Степень абсорбции СО₂ - 12%

П р и м е р 3. Исходные параметры входящего газа те же, что и в примере 1. Соотношение площади сечения входного патрубка газа к сечению аппарата в нижней и верхней зоне составляет 1:7:13. Степень абсорбции Н₂S - 85,2% Степень абсорбции СО₂ - 20%

Кроме указанных в примерах преимуществ предлагаемого устройства, внедрение его решает задачи экологии, так как снижает выбросы сероводорода и диоксида углерода в атмосферу.

Примеры осуществления предлагаемого устройства сведены в таблицу.

Исходя из изложенного, можно сделать вывод, что обеспечение коэффициента селективности за счет конструктивных особенностей аппарата приводит к снижению расхода абсорбента на 50% на один и тот же объем перерабатываемого газа и увеличению доли сероводорода в кислых газах. Первое значительно снижает эксплуатационные расходы за счет уменьшения энергии, требующейся для перекачки абсорбционного раствора, а также за счет уменьшения расхода пара в десорбере, а второе облегчает работу установки получения элементарной серы из кислых газов.

Утилизация газовых выбросов и дальнейшая их переработка с целью получения товарных продуктов (элементарной серы и углекислоты) в предлагаемом устройстве позволит снизить себестоимость полученных продуктов на 30-50% за счет уменьшения расхода энергии и пара.