[发明专利]一种以液氨热泵精馏模式生产高纯硫化氢的装置及生产方法

权利要求书

1.一种以液氨热泵精馏模式生产高纯硫化氢的装置，包括原料气缓冲罐(10)、产品泵(19)、产品罐(20)、液氨热泵(22)和脱硫塔(21)，其特征在于：所述原料气缓冲罐(10)依次通过第一换热器(11)的原料气进口(24)、第一换热器(11)的原料气出口(25)、第一精馏塔(12)中下部的原料气进口、第一精馏塔(12)底部的液相出口、第二精馏塔(16)的第一原料液进口(38)、第二精馏塔(16)顶部气相出口、第三换热器(18)的管程、第一三通(27)和产品泵(19)与产品罐(20)相连；第一三通(27)的第三端与第二精馏塔(16)的第二原料液进口(33)相连；

第一精馏塔(12)顶部的气相出口通过第二换热器(14)的管程与第一气液分离器(15)的进口相连，第一气液分离器(15)的液相出口与第一精馏塔(12)中上部的原料液进口相连；第一气液分离器(15)的气相出口通过第一换热器(11)第一尾气进口(34)和第一换热器(11)第一尾气出口(35)与脱硫塔(21)的进口相连；

第二精馏塔(16)底部的液相出口通过第一换热器(11)第二尾气进口(37)和第一换热器(11)第二尾气出口(36)与脱硫塔(21)的进口相连；

液氨热泵(22)的循环气出口依次通过第二三通(28)、第一精馏塔(12)底部的第一再沸器(13)、第二换热器(14)的壳程、第一换热器(14)的第一循环气进口(31)和第一换热器(14)的第一循环气出口(32)与液氨热泵(22)的总循环气进口相连；第二三通(28)的第三端依次通过第二精馏塔(16)底部的第二再沸器(17)、第三换热器(18)的壳程、第一换热器(11)的第二循环气进口(29)和第一换热器(11)的第二循环气出口(30)与液氨热泵(22)的总循环气进口相连。

2.根据权利要求1所述的一种以液氨热泵精馏模式生产高纯硫化氢的装置，其特征在于：所述原料气缓冲罐(10)和第一换热器(11)的原料气进口(24)之间设有第一调节阀(1)，第一换热器(11)的原料气出口(25)和第一精馏塔(12)中下部的原料气进口之间设有第二调节阀(2)，第一精馏塔(12)底部的液相出口和第二精馏塔(16)的第一原料液进口(38)之间设有第三调节阀(3)，第一三通(27)的第三端与第二精馏塔(16)的第二原料液进口(33)之间设有第四调节阀(4)，第一三通(27)和产品泵(19)之间设有第五调节阀(5)，脱硫塔(21)的进口处设有第六调节阀(6)，液氨热泵(22)的循环气出口和第二三通(28)之间设有第七调节阀(7)，第一精馏塔(12)底部的第一再沸器(13)和第二换热器(14)的壳程之间设有第一节流阀(8)，第二精馏塔(16)底部的第二再沸器(17)和第三换热器(18)的壳程之间设有第二节流阀(9)，第二精馏塔(16)底部的液相出口和第一换热器(11)第二尾气进口(37)之间设有第八调节阀(23)。

3.根据权利要求1所述的一种以液氨热泵精馏模式生产高纯硫化氢的装置，其特征在于：所述产品泵(19)与产品罐(20)之间设有第九调节阀(26)。

4.一种如权利要求1-3所述的以液氨热泵精馏模式生产高纯硫化氢的装置的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：原料气缓冲罐(10)中的原料气依次通过第一调节阀(1)、第一换热器(11)的原料气进口(24)、第一换热器(11)的原料气出口(25)进入第一精馏塔(12)内，所述原料气的主要组成成份：二氧化碳、硫化氢、甲醇、氮气、一氧化碳、羰基硫、二氧化硫、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷以及丙烯；原料气的温度：35～40℃，压力：0.7Mpa，流量：600Nm³/h，气相分率：1，H₂S摩尔分数：35％；第一换热器(11)原料气出口(25)的原料气温度：-41～-45℃，气相分率为0.6、H₂S摩尔分数：35％；

步骤二：使步骤一中进入第一精馏塔(12)内原料气进行一次精馏提纯，一次精馏提纯后的气相通过第一精馏塔(12)顶部气相出口和第二换热器(14)的管程进入第一气液分离器(15)内进行气液分离，气液分离后的液相通过第一气液分离器(15)的液相出口和第一精馏塔(12)中上部的原料液进口进入第一精馏塔(12)内；所述第一精馏塔(12)顶部气相出口的气相温度：-41～-39℃，H₂S摩尔分数：6～10％；通过第一精馏塔(12)中上部的原料液进口进入第一精馏塔(12)内的液相温度为-48～-45℃，H₂S摩尔分数：20～25％，气相分率：0。

步骤三：步骤二中进入第一精馏塔(12)提纯后的底部液相通过第三调节阀(3)进入第二精馏塔(16)内，所述第一精馏塔(12)的底部液相出口的液相产品温度：-15～-10℃，流量：145～166Nm³/h，H₂S摩尔分数：99.5～99.9％；

步骤四：使步骤三中进入第二精馏塔(16)内液相进行二次精馏提纯，二次精馏提纯后的气相通过第二精馏塔(16)顶部气相出口和第三换热器(18)的管程进入到第一三通(27)内，进入第一三通(27)内的液相分为两股，一股液相通过第一三通(27)的第三端、第四调节阀(4)和第二精馏塔(16)的第二原料液进口(33)进入第二精馏塔(16)内，另一股液相通过第一三通(27)、第五调节阀(5)、产品泵(19)和第九调节阀(26)进入产品罐(20)内；所述第二精馏塔(16)顶部气相出口的气相温度：-19～-21℃，气相分率：1；第二精馏塔(16)的第二原料液进口(33)中的液相温度：-19～-21℃，气相分率：0；产品泵(19)进口处的液相温度：-19～-21℃，H₂S产品纯度不低于99.999％；

步骤五：步骤二中通过第一气液分离器(15)内进行气液分离后的气相依次通过第一气液分离器(15)的气相出口、第一换热器(11)第一尾气进口(34)、第一换热器(11)第一尾气出口(35)、第六调节阀(6)和脱硫塔(21)的进口进入脱硫塔(21)内；所述第一气液分离器(15)的气相出口的气相温度：-45～-48℃，流量：434～455Nm³/h，气相分率：1；

步骤六：步骤四中的第二精馏塔(16)二次精馏提纯后的液相通过第二精馏塔(16)底部的液相出口、第八调节阀(23)、第一换热器(11)第二尾气进口(37)、第一换热器(11)的第二尾气出口(36)、第六调节阀(6)和脱硫塔(21)的进口进入脱硫塔(21)内；所述第二精馏塔(16)底部的液相出口的液相温度：-21～-18℃，流量：18～25Nm³/h，气相分率：0；

步骤七：液氨热泵(22)内的循环气通过液氨热泵(22)的循环气出口和第七调节阀(7)进入第二三通(28)内分为两股，一股循环气通过第一精馏塔(12)底部的第一再沸器(13)、第一节流阀(8)、第二换热器(14)的壳程、第一换热器(14)的第一循环气进口(31)、第一换热器(14)的第一循环气出口(32)和液氨热泵(22)的总循环气进口进入液氨热泵(22)中，另一股循环气通过第二三通(28)的第三端、第二精馏塔(16)底部的第二再沸器(17)、第二节流阀(9)、第三换热器(18)的壳程、第一换热器(11)的第二循环气进口(29)、第二循环气出口(30)和液氨热泵(22)的总循环气进口进入液氨热泵(22)中；所述循环气的组分：液氨，液氨摩尔分数：100％；第二换热器(14)的壳程的循环气温度：-48～-51℃，气相分率：0.9；第三换热器(18)的壳程的循环气温度：-21～-24℃，气相分率：0.9；所述第一再沸器(13)出口的循环液温度：-11～-8℃，气相分率：0；第二再沸器(17)出口的循环液温度：-18～-15℃，第二节流阀(9)出口的循环液温度：-21～-24℃。