專利名稱：含H₂S酸性氣體的脫硫工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及含H2S酸性氣體的脫硫工藝。
背景技術：
目前，主要利用克勞斯轉(zhuǎn)化反應對H2S酸性氣體進行脫硫和硫磺回收，克勞斯轉(zhuǎn)化反應 的反應原理如下2H2S + 302—2S02+2H20;
4H2S+2S02—3S2+4H20
以克勞斯反應為基礎發(fā)展出了許多種含H2S酸性氣體的硫磺回收工藝，主要有兩類，第 一類是是三級或四級轉(zhuǎn)化的亞露點工藝，如MCRC (加拿大礦物和化學資源公司)亞露點工 藝和超級克勞斯法，所謂的亞露點工藝是以在低于硫露點的溫度下進行克勞斯反應為主要特 征的工藝；第二類是二級轉(zhuǎn)化加斯科特尾氣處理流程，斯科特尾氣處理主要是進行加氫還原 吸收再生處理。所述第一類工藝中，三級轉(zhuǎn)化理論回收率可以達到99.19%，實際硫回收率 97.97%左右。四級轉(zhuǎn)化理論硫回收率99.5%，實際硫回收率98.31%，排放尾氣中還將有 1.7~2.1%左右的含硫氣體，可能達不到排放標準。所述第二類工藝需要加氫反應、廢熱回收、 急冷吸收、再生、溶劑循環(huán)、溶劑配置、儲存以及焚燒熱回收等系統(tǒng)，具有工藝復雜、占地 面積大、投資成本和操作成本較高、能耗較高等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、成本較低、硫回收率較高的含H2S酸性氣體的脫硫 工藝。所述的含H2S酸性氣體可以是煉油裝置、天然氣生產(chǎn)裝置或其它含H2S酸性氣體的工 業(yè)裝置的酸性氣體。
本發(fā)明提供的含H2S酸性氣體的脫硫工藝，依次包括:在燃燒爐內(nèi)進行高溫克勞斯反應， 分別在第一級轉(zhuǎn)化反應器、第二級轉(zhuǎn)化反應器和第三級轉(zhuǎn)化反應器內(nèi)進行三個級次的克勞斯 反應，以及在第四級氧化脫硫反應器內(nèi)進行氧化鐵脫硫反應，其中，所述高溫克勞斯反應和 每個所述的三個級次的克勞斯反應后的過程氣分別通過第一級冷凝冷卻器、第二級冷凝冷卻 器、第三級冷凝冷卻器和第四級冷凝器進行水冷處理，收集冷凝下來的液硫，所述氧化鐵脫 硫反應利用氧化鐵作為脫硫催化劑進行反應，然后進第四級冷凝冷卻器，收集冷凝下來的液 硫，過程氣脫除硫霧滴后排出。
較佳地，所述燃燒爐內(nèi)高溫克勞斯反應的燃燒爐溫度為1145~1155°C，過程氣大部分進入相連的廢熱鍋爐，回收熱量發(fā)生10 40Kg/cn^蒸汽后降溫至340~360°C，進入第一級冷凝 冷卻器，冷卻至150 16(TC左右的過程氣經(jīng)捕集器脫除攜帶的液硫霧滴后，同燃燒爐高溫摻 合進來的小部分氣體混合，控制溫度在235 245'C進入第一級轉(zhuǎn)化反應器。
最好在第一級轉(zhuǎn)化反應器上部三分之一裝脫氧保護型催化劑以防止克勞斯催化劑的硫酸 鹽化而降低活性。所用到脫氧保護型催化劑例如可以為活性二氧化鈦催化劑，克勞斯催化劑 可以為活性三氧化二鋁制硫催化劑。
較佳地，第一級轉(zhuǎn)化反應器的出口過程氣溫度為320 33(TC進換熱器，與第二級冷凝冷 卻器來的150 160'C過程氣換熱，降溫至255 265'C進第二級冷凝冷卻器同脫氧軟化水換熱冷 卻至16(TC返回所述換熱器，升溫至220 23(TC進入第二級轉(zhuǎn)化反應器，溫升20 3(TC進入第 三級冷凝冷卻器，同脫氧軟化水換熱冷卻至150 160°C，經(jīng)捕集器脫除液硫霧滴后，進第三 級轉(zhuǎn)化反應器。
較佳地，第三級轉(zhuǎn)化反應器具有兩個轉(zhuǎn)化反應器，轉(zhuǎn)化反應輪流切換進行，所述兩個轉(zhuǎn) 化反應器中的一個進行轉(zhuǎn)化反應時，另一個進行洗硫再生，再生過程是將加熱至230~240°C 的氮氣通入床層，將硫氣化隨再生氣帶出進第四級冷凝冷卻器，冷卻至140~160°C，冷凝下 來的液硫進硫封罐，過程氣經(jīng)脫除硫霧滴后排出。
較佳地，第四級氧化脫硫反應器具有兩個氧化脫硫反應器，氧化脫硫反應輪流切換進行， 所述兩個氧化脫硫反應器中的一個進行氧化脫硫反應時，另一個進行洗硫再生，再生過程是 將加熱至230 24(TC的氮氣通入床層，將硫氣化隨再生氣帶出進第四級冷凝冷卻器，冷卻至 140~160°C，冷凝下來的液硫進硫封罐，過程氣經(jīng)脫除硫霧滴后排出。
本發(fā)明的含H2S酸性氣體的脫硫工藝與傳統(tǒng)的二級轉(zhuǎn)化后加斯科特工藝相比較具有以下
優(yōu)點
工藝思路清晰簡單省去了斯科特工藝的加氫反應、廢熱回收、急冷吸收、再生、溶劑 循環(huán)、溶劑配置、儲存以及焚燒熱回收等系統(tǒng)，操作管理簡便、控制靈活；
占地面積小以5萬噸/年硫磺回收裝置論，采用傳統(tǒng)工藝，需占地4600平方米，而采 用新工藝，約3000平方米即可實現(xiàn)；
節(jié)省投資縮短工藝流程及縮減占地后直接能夠帶來投資節(jié)約，且不會增加特殊設備的 投資；
降低操作費用由于不再使用斯科特工藝所必需的加氫催化劑和吸收劑，能夠大大降低 催化劑的使用成本，同時免去了氫氣的消耗。以5萬噸/年硫磺回收裝置論，每年可以節(jié)約操 作費用超過兩千萬元人民幣(以2008年物價水平)；
能耗低新工藝由于省去了尾氣焚燒爐、加氫反應前加熱器、再生重沸器、冷卻塔循環(huán)泵、貧/富液循環(huán)泵、溶液配制泵等，能耗大大降低；
本發(fā)明的含H2S酸性氣體的脫硫工藝與傳統(tǒng)的三級或四級轉(zhuǎn)化工藝相比較，具有硫回收 率較高的優(yōu)點，本發(fā)明工藝在理論上可以做到零排放，可以確保排放達標。


圖1為本發(fā)明提供的含H2S酸性氣體的脫硫工藝的工藝流程示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，將煉油裝置的含H2S酸性氣體，成分含H2S、 S02、氨、經(jīng)等物質(zhì)，含硫量 50萬PPM。酸性氣體經(jīng)分離罐脫除凝結(jié)的明水后進燃燒爐，根據(jù)制硫反應需氧量，通過比值 調(diào)節(jié)嚴格控制進爐空氣量，經(jīng)燃燒將酸性氣體中的氨和烴類完全燃燒和分解。在制硫燃燒爐 內(nèi)約65~68%的H2S進行高溫克勞斯反應生成硫。余下的H2S中有約1/3轉(zhuǎn)化為S02，控制 H2S/S02為2/1，所需空氣由鼓風機供給。為實現(xiàn)較高的硫轉(zhuǎn)化率，需控制H2S/S02為2/1， 控制方法是釆用H2S及S02實時在線分析儀表，給出實時的摩爾數(shù)檢測數(shù)值，以該數(shù)值作為 反饋，與給定值比較，通過控制器計算出控制量，調(diào)節(jié)鼓風機變頻器改變空氣供應量，以實 現(xiàn)控制H2S/S02為2/1的控制目標。燃燒爐溫度控制在1150'C左右，過程氣大部分進入相連 的廢熱鍋爐，回收熱量發(fā)生10 40Kg/cn^蒸汽后被降溫至350'C左右，進入第一級冷凝冷卻 器，同脫氧軟化水換熱冷凝冷卻至16(TC,并發(fā)生3Kg/ci^蒸汽。過程氣中的硫被冷凝下來成 為液硫，進入硫封罐。冷卻至160'C左右的過程氣經(jīng)捕集器脫除攜帶的液硫霧滴后，同燃燒 爐高溫摻合進線來的小部分氣體混合，控制溫度在24(TC左右進入第一級轉(zhuǎn)化反應器。該反 應器上部三分之一裝脫氧保護型催化劑以防止克勞斯催化劑的硫酸鹽化而降低活性。脫氧保 護型催化劑為活性二氧化鈦催化劑，克勞斯催化劑為活性二氧化鋁制硫催化劑。
經(jīng)第一級轉(zhuǎn)化反應器后溫升約80 85'C,轉(zhuǎn)化率為10~12%。出口過程氣溫度約為325'C 左右進過程氣換熱器，與第二級冷凝冷卻器來的16(TC過程氣換熱，降溫至26(TC左右進第二 級冷凝冷卻器同脫氧軟化水換熱冷卻至160'C返回換熱器，升溫至225'C左右進入第二級轉(zhuǎn)化 反應器，轉(zhuǎn)化率約為10%。溫升2(TC左右，進入第三級冷凝冷卻器，溫度約為245。C，同脫 氧軟化水換熱冷卻至16(TC。經(jīng)捕集器脫除液硫霧滴后，進第三級轉(zhuǎn)化反應器的一個轉(zhuǎn)化反 應器，在低溫下直接進行克勞斯轉(zhuǎn)化反應。由于該反應溫度低于硫露點，生成的硫為液態(tài)硫， 一部分硫滴會因重力積集在反應器下部，另一部分會隨過程氣進入催化劑床層，并吸附在催 化劑的空隙中。隨著反應進行，床層上壓降會增大，活性下降，當達到允許值時切換至另一 個轉(zhuǎn)化反應器操作，剛完成轉(zhuǎn)化反應的轉(zhuǎn)化反應器進行洗硫再生。再生過程是將加熱至230 24(TC的N2氣通入床層，將硫氣化隨再生氣帶出進第四級冷凝冷卻器，冷卻至140~160 °C，冷凝下來的液硫進硫封罐。過程氣經(jīng)捕集器脫除硫霧滴后進尾氣引風機加壓排入煙囪。
第三級低溫克勞斯反應轉(zhuǎn)化率為1.5~2%，溫升很小。出口過程氣H2S含量為0.02~0.05%， 仍不能穩(wěn)定達到排放標準。為了滿足日益嚴格的環(huán)保排放要求，增加裝置的靈活性和可控性， 在第三級低溫轉(zhuǎn)化后增加第四級氧化鐵脫硫反應器。該反應器裝填氧化鐵脫硫催化劑。
隨著反應的進行，脫除的硫以固態(tài)形式吸附在催化劑的孔隙中，當達到一定壓降時，同 第三級轉(zhuǎn)化反應器一并洗硫再生，也可單獨洗硫再生。洗硫過程中的過程氣進四級冷凝冷卻 器，冷凝下來的液硫進硫封系統(tǒng)回收。該氧化鐵脫硫反應器兩臺并聯(lián)，切換操作。再生洗硫 產(chǎn)生的過程氣同主流程過程氣合并進入尾氣引風機加壓排入煙囪。
最終由尾氣引風機排出的尾氣經(jīng)在線硫含量分析儀表測定含硫量為300 600PPM，相對 于脫硫前的含H2S酸性氣體50萬PPM的含硫量，該工藝的硫回收率為99.88%~99.94%。若 放寬操作費用的要求，理論上，該工藝的硫回收率可以達到100%。
權利要求
1、含H2S酸性氣體的脫硫工藝，其特征在于，該工藝依次包括在燃燒爐內(nèi)進行高溫克勞斯反應，分別在第一級轉(zhuǎn)化反應器、第二級轉(zhuǎn)化反應器和第三級轉(zhuǎn)化反應器內(nèi)進行三個級次的克勞斯反應，以及在第四級氧化脫硫反應器內(nèi)進行氧化鐵脫硫反應，其中，所述高溫克勞斯反應和每個所述的三個級次的克勞斯反應后的過程氣分別通過第一級冷凝冷卻器、第二級冷凝冷卻器、第三級冷凝冷卻器和第四級冷凝器進行水冷處理，收集冷凝下來的液硫，所述氧化鐵脫硫反應利用氧化鐵作為脫硫催化劑進行反應，然后進第四級冷凝冷卻器，收集冷凝下來的液硫，過程氣脫除硫霧滴后排出。
2、 根據(jù)權利要求1所述的含H2S酸性氣體的脫硫工藝，其特征在于，所述燃燒爐內(nèi)高溫 克勞斯反應的燃燒爐溫度為1145~1155°C，過程氣大部分進入相連的廢熱鍋爐，回收熱量發(fā) 生10 40Kg/cm2蒸汽后降溫至340 36(TC，進入第一級冷凝冷卻器，冷卻至150 160'C左右的 過程氣經(jīng)捕集器脫除攜帶的液硫霧滴后，同燃燒爐高溫摻合進來的小部分氣體混合，控制溫 度在235 245'C進入第一級轉(zhuǎn)化反應器。
3、 根據(jù)權利要求1所述的含H2S酸性氣體的脫硫工藝，其特征在于，第一級轉(zhuǎn)化反應器 上部三分之一裝脫氧保護型催化劑以防止克勞斯催化劑的硫酸鹽化而降低活性。
4、 根據(jù)權利要求1 3任一項所述的含H2S酸性氣體的脫硫工藝，其特征在于，第一級轉(zhuǎn) 化反應器的出口過程氣溫度為320 33(TC進換熱器，與第二級冷凝冷卻器來的150 160'C過程 氣換熱，降溫至255 265"C進第二級冷凝冷卻器同脫氧軟化水換熱冷卻至16(TC返回所述換熱 器，升溫至220 230。C進入第二級轉(zhuǎn)化反應器，溫升20 3(TC進入第三級冷凝冷卻器，同脫氧 軟化水換熱冷卻至150 16(TC，經(jīng)捕集器脫除液硫霧滴后，進第三級轉(zhuǎn)化反應器。
5、 根據(jù)權利要求1 3任一項所述的含H2S酸性氣體的脫硫工藝，其特征在于，第三級轉(zhuǎn) 化反應器具有兩個轉(zhuǎn)化反應器，轉(zhuǎn)化反應輪流切換進行，所述兩個轉(zhuǎn)化反應器中的一個進行 轉(zhuǎn)化反應時，另一個進行洗硫再生，再生過程是將加熱至230 24(TC的氮氣通入床層，將硫 氣化隨再生氣帶出進第四級冷凝冷卻器，冷卻至140~160°C，冷凝下來的液硫進硫封罐，過 程氣經(jīng)脫除硫霧滴后排出。
6、 根據(jù)權利要求4所述的含H2S酸性氣體的脫硫工藝，其特征在于，第三級轉(zhuǎn)化反應器 具有兩個轉(zhuǎn)化反應器，轉(zhuǎn)化反應輪流切換進行，所述兩個轉(zhuǎn)化反應器中的一個進行轉(zhuǎn)化反應 時，另一個進行洗硫再生，再生過程是將加熱至230 24(TC的氮氣通入床層，將硫氣化隨再 生氣帶出進第四級冷凝冷卻器，冷卻至140 16(TC，冷凝下來的液硫進硫封罐，過程氣經(jīng)脫 除硫霧滴后排出。
7、 根據(jù)權利要求1 3任一項所述的含H2S酸性氣體的脫硫工藝，其特征在于，第四級氧化脫硫反應器具有兩個氧化脫硫反應器，氧化脫硫反應輪流切換進行，所述兩個氧化脫硫反 應器中的一個進行氧化脫硫反應時，另一個進行洗硫再生，再生過程是將加熱至230~240°C 的氮氣通入床層，將硫氣化隨再生氣帶出進第四級冷凝冷卻器，冷卻至140~160°C，冷凝下 來的液硫進硫封罐，過程氣經(jīng)脫除硫霧滴后排出。
8、 根據(jù)權利要求4所述的含H2S酸性氣體的脫硫工藝，其特征在于，第四級氧化脫硫反 應器具有兩個氧化脫硫反應器，氧化脫硫反應輪流切換進行，所述兩個氧化脫硫反應器中的 一個進行氧化脫硫反應時，另一個進行洗硫再生，再生過程是將加熱至230 24(TC的氮氣通 入床層，將硫氣化隨再生氣帶出進第四級冷凝冷卻器，冷卻至140~160'C，冷凝下來的液硫 進硫封罐，過程氣經(jīng)脫除硫霧滴后排出。
9、 根據(jù)權利要求6所述的含H2S酸性氣體的脫硫工藝，其特征在于，第四級氧化脫硫反 應器具有兩個氧化脫硫反應器，氧化脫硫反應輪流切換進行，所述兩個氧化脫硫反應器中的 一個進行氧化脫硫反應時，另一個進行洗硫再生，再生過程是將加熱至230 24(TC的氮氣通 入床層，將硫氣化隨再生氣帶出進第四級冷凝冷卻器，冷卻至140~160°C，冷凝下來的液硫 進硫封罐，過程氣經(jīng)脫除硫霧滴后排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及含H₂S酸性氣體的脫硫工藝，該工藝依次包括在燃燒爐內(nèi)進行高溫克勞斯反應，分別在第一級轉(zhuǎn)化反應器、第二級轉(zhuǎn)化反應器和第三級轉(zhuǎn)化反應器內(nèi)進行三個級次的克勞斯反應，以及在第四級氧化脫硫反應器內(nèi)進行氧化鐵脫硫反應，其中，高溫克勞斯反應和每個所述的三個級次的克勞斯反應后的過程氣分別通過第一級冷凝冷卻器、第二級冷凝冷卻器、第三級冷凝冷卻器和第四級冷凝器進行水冷處理，收集冷凝下來的液硫，所述氧化鐵脫硫反應利用氧化鐵作為脫硫催化劑進行反應，然后進第四級冷凝冷卻器，收集冷凝下來的液硫，過程氣脫除硫霧滴后排出。本工藝可用于對煉油裝置、天然氣生產(chǎn)裝置或其它含H₂S酸性氣體的工業(yè)裝置的酸性氣體進行脫硫處理。
文檔編號B01D53/52GK101530727SQ20091007991
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權日2009年3月13日
發(fā)明者祁怡鋼, 胡宗敏 申請人:北京航星世紀科技發(fā)展有限公司