[发明专利]一种络合铁脱硫剂的再生装置、再生系统及再生方法

说明书

本发明提供了一种络合铁脱硫剂的再生装置，包括底部呈倒锥形的筒状反应器，其内部设置有同轴的导流筒，导流筒将反应器的内部空间分为：导流筒内的脱气沉降区、导流筒下方的硫颗粒富集区以及氧化反应区。本发明还提供了络合铁脱硫剂的再生系统和再生方法。本发明可显著改善氧化气体的气液传质效率，增加液相体系中的溶氧，络合铁脱硫剂的再生反应速率更快、反应更加完全，再生效率明显得到了提高，成本和能耗也大幅下降；而且设备结构简单、构件少，能够避免硫颗粒的堵塞问题，可长时间稳定运行。

技术领域

本发明涉及工业气体净化领域，具体涉及一种用以脱除硫化氢的络合铁脱硫剂的再生装置、再生系统及再生方法。

背景技术

在天然气净化、石油加工、煤气化等工业生产过程中，常副产大量含有硫化氢(H₂S)的混合气。H₂S具有毒性、腐蚀性、恶臭等特征，危害人体健康、设备安全，并造成环境污染；此外，H₂S还会对混合气的储存、运输、加工造成不利影响。因此，高效、绿色、节能的H₂S脱除技术对能源生产和环境保护具有重大意义。近二十年来，由于环保标准日趋严格，各国都非常重视开发和应用以H₂S脱除为基础的硫回收利用技术。基于H₂S气体的弱酸性、强还原性、较高溶解性等理化性质，多种硫回收技术已获得应用，其原理、特点、硫回收效率、适用对象各不相同。

络合铁脱硫工艺是一种以络合铁的弱碱性水溶液为脱硫剂的H₂S脱除技术，由于H₂S气体的弱酸性和较高溶解性，H₂S可快速被弱碱性水溶液吸收生成HS^-，再利用其强还原性，液相中的HS^-被三价络合铁离子氧化为单质硫，同时三价络合铁离子被还原为二价络合铁离子，二价络合铁离子再被溶入液相中的O₂氧化再生为三价络合铁离子，从而实现络合铁的循环使用。此工艺过程由于单质硫的沉淀而打破了反应平衡，使吸收氧化和再生的总反应成为不可逆过程，从而得到更高的脱硫效率和硫回收率。

在整个络合铁脱硫工艺中，脱硫富液的再生一直是关键步骤之一。脱硫富液的传统再生过程主要是在再生塔或者再生槽中直接鼓入空气以氧化二价络合铁离子。再生过程涉及气(空气)—液(络合铁弱碱性水溶液)—固(硫颗粒)三相，传质特性和流动行为复杂。络合铁催化剂的再生过程属于快速的O₂氧化过程，由于空气中的O₂在络合铁弱碱性水溶液中的溶解度较小，故络合铁催化剂再生反应的控制步骤为气膜扩散过程(O₂从气相进入液相)。

目前常见的再生方式以鼓泡塔式再生和槽式喷射再生为主，例如中国专利CN102553413B、CN 103468337B、CN 202390417U所述的再生方式，这些再生方式存在传质效果差、气液接触时间长等缺点，导致在工业化应用中存在再生效率低、空气耗量大、再生设备体积庞大、液体循环量大、能耗高、络合剂降解等问题。以电化学再生为代表的新型再生方式效率较高，但存在设备结构复杂、制造及维修费用高等问题，例如中国专利CN103920538A所述的再生方式。由此可见，急需开发一种再生效率高、操作条件温和、设备简单并可长时间稳定运行的络合铁脱硫剂的再生工艺以及设备。

发明内容

为克服现有的络合铁脱硫剂再生过程存在的种种缺陷，本发明的目的之一是提供一种络合铁脱硫剂的再生装置。

本发明的另一目的是提供一种络合铁脱硫剂的再生系统。

本发明的还一目的是提供一种络合铁脱硫剂的再生方法。