專利名稱：用于克勞斯尾氣處理單元中的氨破壞方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及在尾氣處理單元中破壞無(wú)用副產(chǎn)品(unwantedby-product)的 方法，更具體地，涉及在與克勞斯反應(yīng)器單元(Clausreactor unit)相連的克勞斯尾氣處理 單元(Claus tail gas treating unit)中破壞副產(chǎn)品氨的方法。
背景技術(shù)：
"改良克勞斯(modified Claus)"方法常用于從副產(chǎn)品硫化氫(H2S)中回收元素 硫，所述副產(chǎn)品硫化氫(H2S)是在各種工業(yè)部門(最顯著地，天然氣生產(chǎn)和石油精煉)中產(chǎn) 生的。這種回收的元素硫可用于包括硫酸生產(chǎn)在內(nèi)的多種用途。從副產(chǎn)品硫化氫的轉(zhuǎn)化通 常始于使用氧(02)(通常為空氣)的受控燃燒，其中約1/3的H^被氧化為二氧化硫(S02)， 如方程式(1)所示 (1) H2S+3/202 — S02+H20+ A H [燃燒] 然后，由此生成的S02與剩余的硫化氫(H2S)根據(jù)如方程式(2)所示的克勞斯反應(yīng) 形成硫和水蒸汽 (2) 2H2S+S02 — 3S+2H20+ A H 合計(jì)起來(lái)，從副產(chǎn)品硫化氫(H2S)中回收元素硫的凈總反應(yīng)可描述為如方程式(3) 所示。以這種方式產(chǎn)生的約一半的硫是在反應(yīng)爐中形成的，且其余的硫通常在一個(gè)或多個(gè) 下游催化階段中通過(guò)繼續(xù)反應(yīng)(2)而生成。
(3) 3H2S+3/202 — 3S+3H20+ A H 有助于從多種復(fù)雜有機(jī)硫化合物形成副產(chǎn)品H2S的精煉工藝也傾向于將氮化合物 轉(zhuǎn)化為氨(NH3)。隨后進(jìn)行的NH3的回收通常會(huì)得到NH3和H2S(及水)的約等摩爾的氣體 混合物，其通?？煞奖愕嘏c含有可忽略的NH3的較大H2S流組合進(jìn)料到克勞斯反應(yīng)爐中。NH3 在表面上可如方程式(4)所示般被氧化。
(4) 2NH3+3/202 — N2+3H20+ A H 然而，由于所用的氧(02)名義上被限制為僅氧化1/3硫化氫所需的量，硫化氫與 氨競(jìng)爭(zhēng)可用氧，因此最初的S02生成很可能超出克勞斯化學(xué)計(jì)量所需的量，且大部分氨隨后 如方程式(5)所示般通過(guò)與S02的反應(yīng)而被氧化生成氮?dú)夂退?
(5) 4NH3+3S02 — 2N2+6H20+1. 5S2 [轉(zhuǎn)化]
在克勞斯反應(yīng)中，嚴(yán)格1/3的進(jìn)料硫必須被氧化為S(^，需要嚴(yán)密控制超出其它反 應(yīng)消耗量的氧的供給，所述其它反應(yīng)包括烴和氨的燃燒。因此，向進(jìn)料中加入氨的速率的波 動(dòng)可能對(duì)氧需求具有有害的、不成比例的效果。那么，很明顯能夠以此方式處理的含有氨和 硫化氫的蒸汽量是受限的，且通常可接受的是能夠如此加工的氨(NH3)的最大量為總克勞 斯進(jìn)料的約30-35% ，基于濕重。若干種用于處理含氨和硫化氫的蒸汽以解決這些問(wèn)題和限 制的工藝是已知且已在本領(lǐng)域中描述的。 例如，在美國(guó)專利5，904，910中已描述了一種獨(dú)特的反應(yīng)爐設(shè)計(jì)，其允許燃燒成 比例地更大量的NH3。該專利建議了一種通過(guò)以下方式從含硫化氫和氨的第一氣體混合物 中生產(chǎn)氫氣和硫的方法從所述第一氣體混合物中分離氨以產(chǎn)生含硫化氫的第二氣體混合 物；燃燒所述第二氣體混合物中的部分硫化氫以產(chǎn)生含硫化氫和二氧化硫的第三氣體化合 物；將所述氨加熱到至少1800° F的溫度以產(chǎn)生含氮?dú)夂蜌錃獾牡谒臍怏w混合物；以及將 所述第三氣體混合物和所述第四氣體混合物混合并將經(jīng)混合的氣體混合物通入硫回收工 藝中，其中硫化氫和二氧化硫被回收為硫。氨可通過(guò)使用化學(xué)計(jì)算量的氧或通過(guò)熱分解而 被部分氧化。已被建議用于解決該問(wèn)題的其它選擇包括將載MV流(NH3-bearing stream) 轉(zhuǎn)化為硫代硫酸銨肥料，以及將NH3純化以作為副產(chǎn)品出售或焚燒。 解決該問(wèn)題的其它方法已包含使用平行注射和注射速度將氣體注射物受控注射 到克勞斯?fàn)t中、使用改良催化劑、使用透氣膜和專門的處理溶液、以及在克勞斯?fàn)t的出口使 用傳感器如激光二極管以便控制氣體流速和使工藝所需的富氧氣體量最小化。更近年來(lái)， 在例如授予Tsiava等的美國(guó)專利6， 890， 498中描述了使用具有特定管取向和直徑以至少 部分氧化含硫化氫和氨的氣流的專門的燃燒器設(shè)計(jì)的方法。 考慮到在克勞斯生產(chǎn)中與氨的產(chǎn)生和控制有關(guān)的這些問(wèn)題，用于在尾氣處理單元 中清潔、安全和有效地破壞氨的改進(jìn)方法是必須的。本專利申請(qǐng)披露了用于在克勞斯尾氣 處理單元中有效和環(huán)保地處理含氨蒸汽以破壞氨的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容，本發(fā)明提供了在克勞斯尾氣處理單元中有效地處理和破 壞氨的方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，描述了一種在克勞斯尾氣處理單元中破壞氨的 還原性方法，其中所述方法包括將含氨氣流與第一含氧氣流組合引入到反應(yīng)器的第一燃燒 區(qū)中以生成第一燃燒氣流組合物；將含烴燃料氣流和第二含氧氣流引入到所述反應(yīng)器的第 二燃燒區(qū)中以生成第二燃燒氣流組合物；將所述第一和第二燃燒氣流組合物在廢熱鍋爐 (waste heat boiler)中混合以生產(chǎn)廢排氣(waste effluent gas);將所述廢排氣與克勞 斯尾氣流相接觸以產(chǎn)生主廢氣流(primary waste stream);以及將所述主廢氣流與氫化催 化劑系統(tǒng)接觸足以將所述主廢氣流中的N0X還原成氨的一段時(shí)間。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，描述了一種在克勞斯尾氣處理單元中破壞氨的氧 化性方法，所述方法包括將含氨氣流與第一含氧氣流組合引入到反應(yīng)器的第一燃燒區(qū)中以 生成第一燃燒氣體組合物；將含烴氣流和第二含氧氣流引入到所述反應(yīng)器的第二燃燒區(qū)中 以生成第二燃燒氣體組合物；將所述燃燒氣體在所述反應(yīng)器的第三燃燒區(qū)中混合以生產(chǎn)第 三燃燒氣體組合物；以及將所述第三燃燒氣體組合物與克勞斯尾氣流在反應(yīng)器的第四燃燒 區(qū)中混合以生產(chǎn)能夠在所述第四燃燒區(qū)內(nèi)熱氧化可燃物的反應(yīng)溫度。


以下附圖形成了本發(fā)明說(shuō)明書(shū)的一部分，并且包含用于進(jìn)一步解釋說(shuō)明本發(fā)明的 某些方面。通過(guò)參考這些附圖中的一幅或多幅，結(jié)合本文所述的特定實(shí)施方式的詳細(xì)描述， 可更好地理解本發(fā)明。 圖1是說(shuō)明在典型的還原性克勞斯尾氣處理單元中破壞副產(chǎn)品NH3示意框圖。
圖2是說(shuō)明在典型的氧化性克勞斯尾氣處理單元中破壞副產(chǎn)品NH3的示意框圖。
盡管本文所披露的發(fā)明允許進(jìn)行各種修改和可選形式，在附圖中通過(guò)舉例的方式 顯示和在下文中詳細(xì)描述了僅僅少量特定實(shí)施方式。這些特定實(shí)施方式的附圖和詳細(xì)描述 并非意圖以任何方式限制發(fā)明理念或所附權(quán)利要求的寬度或范圍。而是，附圖和詳細(xì)的書(shū) 面描述被提供用于向本領(lǐng)域技術(shù)人員詳細(xì)解釋發(fā)明理念并使這些技術(shù)人員能夠制造和使 用該發(fā)明理念。
定義 以下定義提供用于幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明的詳細(xì)描述。 如本文所用的術(shù)語(yǔ)"氮氧化物"(N0X)是指在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的多種氮氧化物中
的任何一種，包括但不限于一氧化氮(N0)、二氧化氮(NO》、一氧化二氮(^0)、三氧化二氮
(N203)、四氧化二氮(N204)和五氧化二氮(N205)。當(dāng)合適時(shí)，通稱N0X可用于表示NO+N02的
總濃度。 如本文所用的術(shù)語(yǔ)"富氧氣體"表示已增加了其含氧量的空氣，由此使得含氧量為 大于約25摩爾百分比(mol% )直到約100mol^，且含氧量具有介于上述值之間的molX 值，其中加料到含有100mol^氧的氣體相當(dāng)于純氧氣。其中增加了氧的氣體中的含氧量相 當(dāng)于氧在富氧氣體中的摩爾分?jǐn)?shù)。例如，已加氧至50%的空氣由含有50mol^氧的氣體混 合物組成。
具體實(shí)施例方式
上述附圖和下文中特定結(jié)構(gòu)和功能的書(shū)面描述不表示限制申請(qǐng)人所發(fā)明內(nèi)容的 范圍或所附權(quán)利要求的范圍。而是，所述附圖和書(shū)面描述被提供用于教導(dǎo)本領(lǐng)域任意技術(shù) 人員如何制造和使用所要求專利保護(hù)的發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，為清楚和理解 起見(jiàn)，并非本發(fā)明的工業(yè)實(shí)施方式的所有特征均被描述或顯示。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)意識(shí)
到，包含本發(fā)明各方面的實(shí)際工業(yè)實(shí)施方式的開(kāi)發(fā)將需要無(wú)數(shù)的具體執(zhí)行決定以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā) 者對(duì)該工業(yè)實(shí)施方式的最終目標(biāo)。這種具體執(zhí)行決定可包括，并且很可能不限于遵循系統(tǒng) 相關(guān)、商業(yè)相關(guān)、政府相關(guān)和其它的約束，這些約束可根據(jù)特定執(zhí)行過(guò)程、位置和隨時(shí)間而 改變。盡管開(kāi)發(fā)者的努力在絕對(duì)意義上可能是復(fù)雜和耗時(shí)的，但這種努力對(duì)具有本發(fā)明利 益的本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是常規(guī)工作。必須理解的是本文所公開(kāi)和教導(dǎo)的發(fā)明易于進(jìn)行 各種修改和可選形式。最后，包括但不限于"一個(gè)/ 一種/ 一"的單數(shù)術(shù)語(yǔ)的使用并不意味 著對(duì)項(xiàng)目數(shù)字的限制。同樣，包括但不限于"頂"、"底"、"左"、"右"、"上"、"下"、"高"和"側(cè)" 等關(guān)系術(shù)語(yǔ)在書(shū)面意見(jiàn)中在具體涉及附圖時(shí)為清楚而使用，其并非意圖限制本發(fā)明或所附 權(quán)利要求的范圍。 在一般方面，申請(qǐng)人已創(chuàng)建了氨燃燒系統(tǒng)以基本上破壞克勞斯反應(yīng)器廢氣流中的氨，并且使氮氧化物(N0X)的形成最小化同時(shí)使氫氣(H2)的產(chǎn)生最大化。本發(fā)明所述的系 統(tǒng)可選地是氧化性或還原性的，其獨(dú)特地將氨燃燒與熱氣體處理單元(TGU)進(jìn)料預(yù)熱步驟 整合起來(lái)，且同時(shí)控制和優(yōu)化空氣/N03比以便因接受不完全的NH3破壞而使N0X最小化和 使^最大化。 在本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容的背景下，與本文所述的氨破壞工藝相關(guān)的術(shù)語(yǔ)"還原性"的使 用是指熱氣體處理單元(TGU)的大致分類，其中所有非H^的硫化合物被還原為H^。這與 "氧化性"TGU相反，在后者中所有非S02的硫化合物被氧化為S02。 對(duì)于處理大量氨(NH3)的單元，克勞斯硫回收效率通常< 95% ，且通常必須進(jìn)行二 次處理以符合排放限制?；旧洗嬖趦煞N類型的可用克勞斯尾氣處理單元(TGU)——還原 性TGU和氧化性TGU。 最常用的是還原性單元，其實(shí)質(zhì)上將所有非H2S的硫化合物和元素硫蒸汽(Sx)催 化地轉(zhuǎn)化為4S以便(1)隨后在可再生溶液(通常為烷醇胺)中進(jìn)行吸收以循環(huán)到克勞斯 單元，或(2)在氧化還原工藝中沉淀元素硫顆粒。 氧化性TGU將所有硫化合物和Sx熱氧化為S02以便隨后在可再生溶液中吸收以循 環(huán)到克勞斯單元。 在傳統(tǒng)的還原氣體發(fā)生器(RGG)工藝中，來(lái)自硫回收單元的最終冷凝器的尾氣通 過(guò)所述還原氣體發(fā)生器進(jìn)入氫化段(hydrogenationsection)。還原氣體發(fā)生器具有雙重用 途即，將尾氣加熱到允許預(yù)期的氫化和水解反應(yīng)在反應(yīng)器中進(jìn)行的溫度；和供應(yīng)還原氣 體H2和CO以補(bǔ)充尾氣中存在的那些。這些功能通過(guò)天然氣與由RGG燃燒鼓風(fēng)機(jī)供應(yīng)的空 氣在亞化學(xué)計(jì)量條件下燃燒來(lái)實(shí)現(xiàn)。熱燃燒產(chǎn)品與尾氣混合，且得到的氣流流入氫化反應(yīng) 器。 在氫化反應(yīng)器中，硫化合物通過(guò)上面所述的氫化和水解反應(yīng)而被轉(zhuǎn)化為H2S。這些 反應(yīng)是發(fā)熱的，產(chǎn)生橫跨整個(gè)催化劑床的升溫。 現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，具體地，轉(zhuǎn)向圖l，在用于在還原性克勞斯尾氣處理單元(TGU)中 破壞氨的方法中，使用標(biāo)準(zhǔn)TGU系統(tǒng)(10)的一般性還原性方法在圖1中描述。如其中所 示，可能含有較少但顯著濃度的H2S、硫醇、HCN、烴類和未指明有機(jī)污染物的副產(chǎn)品NH3氣流 (12)與空氣流(14)在廢熱鍋爐(22)中在亞化學(xué)計(jì)量條件下燃燒以生成可用的熱，例如，作 為蒸汽(24)和氫(H2)氣。在優(yōu)選實(shí)施方式中，包含至少一種烴的輔助燃料流(16)(例如， 天然氣)也被引入到廢熱鍋爐(22)中并燃燒到滿足下游工藝對(duì)熱和4的需求的所可能必 須的程度，其中所述輔助染料優(yōu)選在燃燒室的第1區(qū)(21a)中燃燒，且朋3氣在下游的第2 區(qū)(21b)中燃燒。當(dāng)通過(guò)廢熱鍋爐時(shí)，包含燃燒過(guò)的輔助燃料(16)和氨氣(12)的混合氣 流在前進(jìn)到所述鍋爐的尾端(25)之前可選擇性地在氨(NH3)裂解催化劑26上方經(jīng)過(guò)或與 其接觸。另外，輔助燃料的燃燒空氣或021(可以是亞化學(xué)計(jì)量的、化學(xué)計(jì)量的或超化學(xué)計(jì)量 的，注意超化學(xué)計(jì)量的燃燒在所有情況中可能一般都不是可取的，尤其是在不存在下游朋3 燃燒的條件下。 合并的燃燒氣體隨后在鍋爐(22)的尾端(25)處與克勞斯尾氣(20)混合以達(dá)到 約550° F(約288tO到約65(T F(約343tO的凈燃燒溫度。在將來(lái)自鍋爐(22)的燃 燒氣流與克勞斯尾氣流(20)混合后，廢氣流(28) —般穿過(guò)含有合適催化劑系統(tǒng)的氫化反 應(yīng)器(30)等，所述催化劑系統(tǒng)例如已浸有鈷氧化物或鎳和鉬氧化物的鋁催化劑的固定床。
6所述催化劑系統(tǒng)用于將S02和Sx蒸汽氫化為H2S，將COS和CS2水解為H2S，將CO水解為C02 和H2，并將N0x還原為NH3。經(jīng)還原的尾氣流(31a)從氫化反應(yīng)器(30)前行通過(guò)廢熱鍋爐 (32)，其中蒸汽(33)被釋放，其可用作可用熱。 用于燃燒NH3和可能的輔助燃料的化學(xué)計(jì)量空氣的方法被限制為必須生成足以將 S02和Sx完全氫化為H2S的H2。與已確立的實(shí)際情況相符，在反應(yīng)器的下游保持通常約1% 到約3%的剩余H2濃度，該濃度基于干摩爾含量。 來(lái)自廢熱鍋爐(32)的反應(yīng)器廢氣(reactor effluent gas) (31b)名義上含有約 1/3水蒸汽，其被轉(zhuǎn)移到接觸冷凝器(34)并選擇性地導(dǎo)入酸性水處理設(shè)備，冷卻，和/或穿 過(guò)冷凝器(34)，并穿過(guò)H^富集鼓風(fēng)機(jī)(H2SenriChment blower) (36)和再熱器(38)，然后 被重新引入氨氣流(12)中，所述氨氣流(12)被引入還原性系統(tǒng)(10)。如果反應(yīng)器廢氣流 (31b)在接觸冷凝器(34)中冷卻，則所述冷卻可通過(guò)下述方式進(jìn)行即，選擇性地，通過(guò)間 接廢熱蒸汽生成冷卻到約300° F(約149°C )到約350° F(約177°C )的第一溫度，然后 通過(guò)與循環(huán)水流(41)在接觸冷凝器(34)中直接接觸而進(jìn)一步降低到約80° F(約27°C ) 到約100° F(約38°C )的第二溫度，所述接觸冷凝器(34)也用于冷凝大部分水蒸汽和吸 收基本上所有可能存在的任何剩余NH3。剩余循環(huán)水(35)可被連續(xù)地排入工廠的酸性水排 放收集系統(tǒng)中。 然后，冷卻的、相對(duì)干的氣體通常與合適的吸收介質(zhì)接觸以回收大部分(大于約 75%)的H^。在吸收介質(zhì)為烷醇胺溶液(或類似物質(zhì))的一般情況中，任何在接觸冷凝器 (34)中未被吸收的朋3將被胺吸收并最終被集中到再生器回流(40)中，如果必要，其切向 流可被排入酸性水中以過(guò)量積累。 —種從克勞斯工藝中破壞過(guò)量氨的可選擇且同樣可接受的方法是通過(guò)使用如圖2 中所大致圖示的系統(tǒng)(50)的氧化性方法。如其中所示，在氧化性處理氣體單元(TGU)50(圖 2)中，上述副產(chǎn)品氨氣(NH3)流56在反應(yīng)器(60)的第一區(qū)如第1區(qū)(62)中在空氣/氧氣 流的存在下在亞化學(xué)計(jì)量條件下燃燒。在第l區(qū)(62)的反應(yīng)過(guò)程中，如需要，空氣/氣體 比可自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)足以確保N0x的形成最小化的剩余氫(H2)濃度。
同時(shí)，且根據(jù)本發(fā)明的此方面，通常為烴類氣體或精煉燃料氣體的補(bǔ)充燃料(52) 與過(guò)量的空氣或富氧空氣流(54)在反應(yīng)器(60)的第二區(qū)如第2區(qū)(64)中燃燒到實(shí)現(xiàn)克 勞斯尾氣的期望下游溫度所必須的程度。當(dāng)不需要補(bǔ)充熱時(shí)，優(yōu)選在反應(yīng)器(60)的合適區(qū) 或多個(gè)區(qū)(即，第2區(qū))內(nèi)保持最小的備用火焰，以便在NH3氣減少的情況下能夠迅速地提 高點(diǎn)火速度。 在最初的燃燒步驟之后，來(lái)自反應(yīng)器(60)的第一和第二區(qū)(第1區(qū)(62)和第2 區(qū)(64))的燃燒氣體在反應(yīng)器(60)的第三區(qū)(第3區(qū)(66))中混合，其中剩余的氫氣(H2) 和可能的C0(—氧化碳)、4S(硫化氫)和其它各種混雜的可燃物可被來(lái)自第2區(qū)(64)的 過(guò)量02熱氧化。 繼續(xù)參考圖2，在第三區(qū)(第3區(qū)(66)中混合后，燃燒廢氣(combustion effluent gas) (68)離開(kāi)反應(yīng)器(60)然后與克勞斯尾氣流(59)在第四區(qū)(第4區(qū)(72))中混合足以 實(shí)現(xiàn)所述氣流內(nèi)可燃物的預(yù)期氧化所必須的凈平均溫度，所述氣流內(nèi)的可燃物通常包括但 不限于H2S、SpC0S、CS2和C0。根據(jù)本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容，該第四區(qū)(第4區(qū)(72))可如圖所示 般在一個(gè)單獨(dú)的反應(yīng)器(70)中，或者可選擇性和同樣可接受地包含在包括第一到第三區(qū)(第1區(qū)、第2區(qū)和第3區(qū))的第一反應(yīng)器(60)的一個(gè)單獨(dú)的區(qū)中。第四區(qū)(第4區(qū)(72)) 中的該熱氧化步驟所需的溫度通常為約800° F(約427°C )到約2000° F(約1093. 3°C )， 更通常地為約800。 F(約427tO到約1500° F(約815. 5°C )，這取決于主要的環(huán)境規(guī)章、 停留時(shí)間和重要可燃物的性質(zhì)及濃度。如果必要，可注入額外的燃燒空氣(未示出)以補(bǔ) 充第三區(qū)(第3區(qū)(66))排出物(effluent)中的剩余氧。根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容的某些方 面，典型對(duì)象為約lmol. X到約5mo1. %剩余的02，更通常為約lmol. X到約3mo1. %剩余的 02，基于混合尾氣流中的濕摩爾百分?jǐn)?shù)。然后，排出流(74)在離開(kāi)第4區(qū)(72)時(shí)可根據(jù)需 要被導(dǎo)入例如廢熱鍋爐(未示出)或類似設(shè)備中。 氨的破壞需要硫在熱反應(yīng)器內(nèi)第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室之間的合適分布。第一反 應(yīng)室內(nèi)過(guò)少的硫化氫使得產(chǎn)生高溫，這會(huì)產(chǎn)生不想要的S03，其能夠沉積在克勞斯催化劑之 中或之上。相反，第一反應(yīng)室內(nèi)過(guò)多的硫化氫能夠阻止完全破壞氨所需的氧化氣氛。然后， 剩余的氨可沉積在催化劑之中或之上。低的剩余氧化潛力還會(huì)在反應(yīng)器中沉積焦炭。只要 空氣速率高于或低于最佳值，則克勞斯催化劑的壽命就會(huì)被縮短。 離開(kāi)氫化反應(yīng)器的生產(chǎn)氣體(process gas)可投入進(jìn)一步處理中。在發(fā)明的優(yōu)選 實(shí)施方式中，使氫化反應(yīng)器中冷卻的生產(chǎn)氣體與氫化催化劑接觸。經(jīng)氫化的生產(chǎn)氣體可經(jīng) 受選擇性吸收過(guò)程，從而從該生產(chǎn)氣體中去除硫化氫。
催化劑 適于使N0X最小化、NH3的轉(zhuǎn)化最大化、和/或使氫氣(H2)產(chǎn)率及氨裂解和/或氫 化最大化的催化劑是已知的，且在氨裂解催化劑的情況中，該催化劑是允許在較低空氣/ 氣體比條件下進(jìn)行部分氧化過(guò)程的催化劑。這種催化劑在本領(lǐng)域中通常是公知的，并且可 包括在合適基質(zhì)上的鎳催化劑、鐵催化劑和/或鎳/鐵催化劑，以及選自釕、鉬、鎳、鈷及它 們的混合物的催化劑。 根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容的某些方面，適用于本文所述工藝的催化劑包括那些含有元 素周期表的第Va族、第Via族、第VIII族和稀土系的金屬或金屬組合的那些催化劑，如以 下文獻(xiàn)所述禾口所提及的艮卩，"Advanced Inorganic Chemistry, 6th Ed. "by F. A. Cotton, et al. [Wiley-Interscience 1999]，上述催化劑中的任一種或多種可存在于合適的常規(guī)無(wú)機(jī) 載體材料上。用于本文所述工藝的優(yōu)選催化劑包括但不限于那些含有一種或多種選自鈷、 鈦、鐵、鉻、釩、鎳、鴇、鍺、鋅、鈰和銻、以及這些金屬中兩種或更多種的組合的那些催化劑， 例如鈷-鉬(Co-Mo)催化劑。如果用于本發(fā)明所述工藝的催化劑是兩種金屬的混合物，則 這些金屬之比(基于原子)優(yōu)選在約10 : 90和97. 5 : 2. 5之間，更特別地在約25 : 75 到約95 : 5之間，包括這些數(shù)值之間的比值，如約50 : 50。 根據(jù)可用于本文所述工藝的催化劑和催化劑系統(tǒng)，適用的載體包括陶瓷材料、燒 結(jié)金屬、氧化物、活性氧化鋁或氧化鋁基物質(zhì)、硅膠及它們的混合物，例如與一種或多種其 它氧化物混合的氧化鋁。合適的氧化物包括二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鈰、氧化錫、 三價(jià)稀土氧化物、氧化鉬、氧化鈷、氧化鎳、氧化鐵等。適用于本文的活性氧化鋁或氧化鋁基 物質(zhì)包括水合氧化鋁化合物，例如三水鋁礦(hydrargillite)、三羥鋁石(bayerite)、勃姆 石(boehmite)、假勃姆石(pseudoboehmite)、以及無(wú)定形或基本無(wú)定形的氧化鋁膠體。示 例性的氧化鋁和氧化鋁基物質(zhì)包括含有選自a、l3、S、e、K、Y、n、x、p及其混合相 的相中的至少一種的氧化鋁，以及通過(guò)諸如沉淀、氫氧化鋁或羥基氫氧化鋁的快速脫水、和/或煅燒過(guò)程得到的氧化鋁。 根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面，適用于圖1-2所示工藝的催化劑和/或載體通常具有約 lm7g到大于約800m7g的比表面積、至少約0. 1 ii m的載體平均孑L徑(mean pore diameter)
和約20A或更多的平均孔半徑。在本文背景和框架中，比表面積被理解為如下述文獻(xiàn)所定
義的BET表面積S. Brunauer， et al. [J. Am. Chem. Soc. ， Vol. 60 ;pp. 309 (1938)]。 本發(fā)明的催化劑還可含有多種添加劑以改善其最終的化學(xué)和/或機(jī)械性能。這種
添加劑包括但不限于無(wú)機(jī)成分如粘土、硅酸鹽、硫酸銨、陶瓷纖維和石棉；增稠劑；表面活
性劑；絮凝劑；和成孔劑。增稠劑包括纖維素、羧甲基纖維素、羧乙基纖維素、妥爾油和黃原
膠。許寧機(jī)包括聚丙烯酰胺、碳黑、淀粉、硬脂酸、聚丙烯醇、聚乙烯醇、生物聚合物、葡萄糖、
聚乙二醇等。 成孔劑包括但不限于那些在催化劑的制備過(guò)程中加入但在加熱時(shí)完全消失從而 在催化劑中產(chǎn)生所需的大空隙的試劑。示例性的成孔化合物包括但不限于木粉、木炭、硫、 柏油、塑料或塑料乳膠(如聚氯乙烯、聚乙烯醇、萘及其混合物)。 另外地，適用于本發(fā)明所述方法的催化劑可通過(guò)用于聚集、成型或形成催化劑或 具載體催化劑的任何已知方法來(lái)制備，包括擠出、?；?成粒、制粒等。通常，催化劑可具有 任何合適的形狀，包括珠狀、粒狀、單片或聚集體。 在某些情況中，環(huán)境規(guī)則將允許將熱的氧化尾氣排放到大氣中。更普遍地，氧化的 尾氣將隨后通過(guò)各種常規(guī)方式冷卻，例如，間接熱轉(zhuǎn)移以產(chǎn)生廢熱蒸汽，然后使用各種已確 立的方法來(lái)回收SOp 本發(fā)明已通過(guò)優(yōu)選和其它實(shí)施方式進(jìn)行了描述，且并非對(duì)本發(fā)明的每一個(gè)實(shí)施方 式均進(jìn)行描述。對(duì)所述實(shí)施方式的明顯修改和改變對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是可行的。所 公開(kāi)和未公開(kāi)的實(shí)施方式均不意味著限制或約束申請(qǐng)人所提交的發(fā)明的范圍或可用性，而 僅僅是遵循專利法的要求，申請(qǐng)人意圖保護(hù)落入所附權(quán)利要求等價(jià)范圍內(nèi)的所有修改和改進(jìn)。 本文所公開(kāi)和要求保護(hù)的所有組合物、方法、工藝和/或設(shè)備均可以根據(jù)本發(fā)明 的公開(kāi)內(nèi)容而制造和實(shí)施而無(wú)需過(guò)多的實(shí)驗(yàn)。盡管本發(fā)明的組合物和方法在優(yōu)選實(shí)施方式 方面進(jìn)行了描述，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很明顯可對(duì)本文所述的組合物、方法、工藝和/ 或設(shè)備以及方法的步驟或步驟順序進(jìn)行改動(dòng)而不背離本發(fā)明的理念和范圍。另外，很明顯 化學(xué)上相關(guān)的某些試劑可用于替換本文所述的試劑同時(shí)將得到相同或相似的結(jié)果。對(duì)于本 領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的所有這些替換和修改被視為在本發(fā)明的范圍和理念之中。
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權(quán)利要求
一種在克勞斯尾氣處理單元中破壞氨的還原性方法，所述方法包括將含氨氣流與第一含氧氣流組合引入反應(yīng)器的第一燃燒區(qū)中以生成第一燃燒氣流組合物；將含烴燃料氣流和第二含氧氣流引入所述反應(yīng)器的第二燃燒區(qū)中以生成第二燃燒氣流組合物；將所述第一和第二燃燒氣流組合物在廢熱鍋爐中混合以生成廢排氣；將所述廢排氣與克勞斯尾氣流相接觸以產(chǎn)生主廢氣流；和將所述主廢氣流與氫化催化劑系統(tǒng)接觸足以將所述主廢氣流中的NOx還原為氨的一段時(shí)間。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括將經(jīng)混合的第一和第二燃燒氣流組合物與氨裂 解催化劑系統(tǒng)在所述廢熱鍋爐中接觸以生成廢排氣流。
3. —種在克勞斯尾氣處理單元中破壞氨的氧化性方法，所述方法包括 將含氨氣流與第一含氧氣流組合引入反應(yīng)器的第一燃燒區(qū)中以生成第一燃燒氣體組合物；將含烴燃料氣流和第二含氧氣流引入所述反應(yīng)器的第二燃燒區(qū)中以生成第二燃燒氣 體組合物；將所述燃燒氣體在所述反應(yīng)器的第三燃燒區(qū)中混合以生成第三燃燒氣體組合物；禾口 將所述第三燃燒氣體組合物與克勞斯尾氣流在反應(yīng)器的第四燃燒區(qū)混合以產(chǎn)生能夠 在所述第四燃燒區(qū)中熱氧化可燃物的反應(yīng)溫度。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其還包括將額外的含氧氣流引入到所述第三燃燒區(qū)和/ 或所述第四燃燒區(qū)中以實(shí)現(xiàn)約lmol. %到約3mol. %的剩余氧濃度。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于在常規(guī)的克勞斯硫回收尾氣處理單元中成本有效地破壞可能含有較少但顯著量硫化氫的載氨氣流的氧化性和還原性方法，其中使用受控的燃燒氣體速率和組成以獲得一定溫度，所述溫度對(duì)于無(wú)用可燃物的預(yù)期破壞來(lái)說(shuō)是必需的。
文檔編號(hào)B01D53/34GK101715362SQ200880017653
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2008年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月4日
發(fā)明者馬欣·拉梅什尼 申請(qǐng)人:沃利帕森斯集團(tuán)股份有限公司