專利名稱：用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體的方法及裝置的制作方法
用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體的方法及裝置本發(fā)明涉及一種用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體的方法。本發(fā)明還涉及一種用來實現(xiàn)該方法的設備，該設備包括由閃蒸階段和再生柱以及具有下游克勞斯反應器的一個克勞斯燃燒器組成的一個混合體，藉由該再生柱，從用于氣體洗滌的吸收劑中除去富含二氧化碳的酸性氣體。許多工藝氣體，例如天然氣，合成氣，煉廠氣，或者焦爐煤氣，在使用前必須除去包含在其中的酸性氣體，因為所述物質妨礙進一步工序。妨礙進一步工序并且因而必須從待得到的氣體中分離的典型酸性氣體是硫化氫(H2S )，羰基硫(COS )，有機硫化合物，氨(NH3)，或者氫氰酸(HCN)。這些氣體具有腐蝕效應并且是有毒的。從待得到的氣體中除去這些氣體的一種方法是使用物理吸收溶劑進行氣體洗滌。吸收酸性氣體的合適的溶劑例如是碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮、烷基化的聚乙二醇醚，以及甲醇。化學吸收溶劑也可以使用，但它們對有機硫化合物的吸收能力較弱?；瘜W吸收溶劑的實例是乙醇胺或堿金屬鹽溶液。為了回收包含在酸性氣體中的硫化合物，來自氣體洗滌工序的再生單元的這些酸 性氣體通常被供應到一個克勞斯裝置中，在該克勞斯裝置中，根據(jù)克勞斯反應，分離出的硫化氫的一個部分流燃燒以產(chǎn)生二氧化硫，然后二氧化硫與殘留的硫化氫流轉化以形成硫。該硫可以進一步以各種方式來使用。通常，除了硫組分，例如硫化氫(H2S),羰基硫(COS)以及硫醇，待處理的這些工藝氣體也包含較大比例的二氧化碳(CO2)。較大比例的二氧化碳形成于例如一個合成氣體工藝中，在該工藝中，在合成氣體生產(chǎn)中形成的一氧化碳藉由CO分子的轉化而被轉化形成二氧化碳，從而這些工藝氣體通常包含較大含量的二氧化碳。二氧化碳在已轉化的合成氣體中可以占到體積(vol. _%)的百分之50。另一方面，在已轉化的合成氣體中的硫組分的比例可以是非常低的，這取決于用于合成氣體生產(chǎn)的原料，比例可能是低于O. Ivol. -%。在氣體洗滌過程中，無論是物理或是化學的，不可避免地，除了從合成氣體中除去硫組分，通過氣體洗滌，包含在待處理的氣體中的二氧化碳的很大的比例也從原料氣中除去，從而在氣體洗滌段的再生單元中重新釋放出的酸性氣體的大部分通常由二氧化碳組成。后者對酸性氣體在一個克勞斯裝置中的進一步工序具有妨礙效應，因為由于惰性二氧化碳的稀釋，這些可燃燒的酸性氣體具有僅僅很小的熱值，結果是，不可能或很難達到穩(wěn)定的克勞斯爐操作所需的、至少850° C至900° C的高溫。為此，現(xiàn)有技術中有工藝來促進從含硫的酸性氣體中分離二氧化碳。DE 10332427Al傳授了一種使用物理洗滌劑從加壓工藝氣體中除去硫化氫以及其他酸性氣體組分以及用于在一個克勞斯裝置中從硫化氫中回收硫的方法。在該工藝中，通過使用合適的吸收溶劑并且將有負載的吸收劑穿過以再生的氣體洗滌過程，待處理的這些工藝氣體得以除去原本包含在其中的這些酸性氣體。該氣體洗滌段是多階段類型的，這些不同的再生階段具有不同的壓力等級以及比吸收步驟更低的壓力，從而得到一種富含硫組分的酸性氣體。得到的該含硫的酸性氣流被供應給一個克勞斯工藝，其中的尾氣在氫化后循環(huán)到，例如，用于完全脫硫的再生階段。
特別地，如果一種具有高二氧化碳含量例如30-50vol. _%C02、同時低硫含量例如
O.1-lvol. -%H2S的工藝氣體待脫硫，在酸性氣體洗滌以生產(chǎn)一種具有足夠高的硫含量以用于在克勞斯裝置中進一步工藝的酸性氣體的過程就需要非常高的花費，因為，在選擇性洗滌劑的情況下，這種洗滌劑的物理或化學選擇性不足以在該酸性氣體部分中實現(xiàn)在這種情形下可接受的高硫濃度。因此該目的是提供一種具有成本效益的工藝，該工藝從一種富含二氧化碳的工藝氣體中除去硫組分并且以這樣的方式將它們傳送到克勞斯工藝它們仍然可以在該克勞斯裝置中的穩(wěn)定操作中被處理。本發(fā)明通過一種方法來達到這個目的，該方法首先使待處理的該工業(yè)工藝氣體經(jīng)歷使用對硫組分、特別是硫化氫(H2S)具有選擇性的一種物理或化學溶劑的氣體洗滌過程，從該氣體洗滌過程中得到一種酸性氣體部分，該酸性氣體部分被供應給一個再生單元并且該再生單元將在該再生過程中釋放出的酸性氣體分成至少一種耗盡硫組分的酸性氣體部分，該富含硫組分的酸性氣體部分接著被供應給該克勞斯工藝的熱反應階段，在這里，該富 含硫組分的酸性氣體部分燃燒以根據(jù)該克勞斯工藝的要求提供二氧化硫，并且來自該再生單元的該富含二氧化碳但耗盡硫組分的酸性氣體部分與離開燃燒器以及該克勞斯工藝的熱反應階段的熱燃燒氣體混合。該分離成至少兩種酸性氣體部分的過程優(yōu)選地如下進行先將來自該氣體洗滌段的負載有酸性氣體的溶劑供應給一個閃蒸階段，以用于在將該溶劑供應給一個再生柱前將二氧化碳耗盡，從而得到一種富含二氧化碳的酸性氣體部分以及一種負載有殘留酸性氣體的溶劑，從而得到另外一種供應給該克勞斯燃燒器以用于與一種含氧氣體進行燃燒的、二氧化碳耗盡并且富含硫組分的酸性氣體部分。富含二氧化碳并且低硫的酸性氣體與高硫的酸性氣體的比率可以通過該閃蒸容器的操作參數(shù)確定。該比率可以有利地用來控制該克勞斯工藝。一個克勞斯反應器的第一階段通常設計成沒有任何其他伴隨物質，從而二氧化硫(SO2)與硫化氫(H2S)之間的反應通過高反應溫度來啟動。這也被稱為熱克勞斯反應階段。因為這種反應通常不完全，該反應經(jīng)常在一個下游反應階段在一個較低的溫度下反應完全。因為，為此需要一個催化克勞斯反應器，這也被稱作催化克勞斯反應階段。主權利要求特別涉及一種用于含硫化氫以及含二氧化碳的酸性工藝氣體的脫硫的方法，根據(jù)該方法
(a)將被除去硫組分并且包含至少以硫化氫以及二氧化碳作為酸性氣體組分的一種工藝氣體首先經(jīng)歷使用一種酸性氣體吸收溶劑的氣體洗滌過程，該酸性氣體吸收溶劑對硫組分比對二氧化碳的吸收更強烈，并且
(b)該有負載的溶劑被供應給一個再生單元以用于再生，并且
(C)在該再生過程中釋放出的、并且由硫組分以及二氧化碳(CO2)組成的該酸性氣體被分離成至少兩個酸性氣體部分，并且得到至少一種具有高含量的硫組分的酸性氣體部分，并且
(d)硫化氫(H2S)含量最高的部分被供應給一個克勞斯反應器的克勞斯燃燒器，包含的這些硫組分與一種含氧氣體至少部分地轉化成一種含二氧化硫(SO2)的氣體，并且
(e)這些熱的燃燒性氣被排放進入該燃燒器的下游的反應室，在這里它們與來自該再生單元的至少一種富含二氧化碳的酸性氣體部分混合。特別地，對于富含二氧化碳的原料氣體，因為該富集的硫部分，本發(fā)明給在燃燒區(qū)域中的穩(wěn)定操作提供了便利，這與現(xiàn)有技術的方法相反，在現(xiàn)有技術的方法中，一種常規(guī)部分被供應給該克勞斯工藝的燃燒階段。如果，在本發(fā)明的框架內，純氧被用作高硫部分的燃燒的氧化劑，若該常規(guī)酸性氣體部分由一種不再能夠燃燒的混合物組成，那么該酸性氣體燃燒過程中的穩(wěn)定的操作也將得到保證。該克勞斯反應室經(jīng)常被設計成配備有一個耐火襯里的一種簡單的反應室，因為該熱克勞斯反應在大約900° C的高溫下、在該燃燒器的下游、在沒有任何另外的伴隨物質的情況下進行。就該原料氣體而言，轉化為硫的比率大約是40%-60%。根據(jù)現(xiàn)有技術，離開該克勞斯反應室的該含硫氣體被供應給通常由一個冷卻段、一個用于硫以及后續(xù)克勞斯反應器的冷凝段組成的一個克勞斯工藝階段，在該后續(xù)克勞斯反應器中，未轉化的二氧化硫(SO2)與硫化氫(H2S)發(fā)生轉化。在本發(fā)明的一個實施方案中，離開該反應室的該含硫氣體作為克勞斯工藝氣體 被供應給一個催化克勞斯裝置的下一個工藝步驟，以完成該克勞斯工藝氣體中的硫化氫(H2S)與二氧化硫(SO2)之間的未完成的反應。在本發(fā)明的另外實施方案中，該富含二氧化碳但硫組分耗盡的酸性氣體氣流的一個部分流從該克勞斯裝置中排放。該富含二氧化碳但硫組分耗盡的酸性氣體氣流的這種分流可以例如是被排放以用于任何類型的另外的工藝。在本發(fā)明的一個實施方案中，該分離成至少兩種酸性氣體部分的過程按照如下進行先將來自該氣體洗滌過程的負載有酸性氣體的溶劑供應給一個閃蒸階段，用于在將該溶劑供應給一個再生柱前將二氧化碳耗盡，從而得到一種富含二氧化碳的酸性氣體部分以及一種負載有殘留酸性氣體的溶劑，從而在該再生柱中得到另外一種供應給該克勞斯燃燒器以用于與一種含氧氣體進行燃燒的、二氧化碳耗盡并且富含硫組分的酸性氣體部分。該有負載的溶劑的二氧化碳的消耗優(yōu)選地在流動方向安排在該再生柱的上游的二至四個閃蒸階段中進行。然而，閃蒸階段的數(shù)量可以是任選的。用于吸收、在該閃蒸階段的閃蒸、以及再生的工藝是任意的并且是在現(xiàn)有技術中已知的。供應給該克勞斯反應器的該燃燒器的、該富含硫組分的部分流中硫組分的量通常占該原料氣的硫中的20%至40%。這樣，有可能以一種穩(wěn)定的方式來操作該燃燒器并且不需要另外的燃燒性氣體的供應。在本發(fā)明方法的框架內，如果需要滿足該克勞斯工藝的要求，應可以改變這個比率。該克勞斯燃燒器在一種含氧氣體如空氣的參與下進行操作。取決于設計，使用富含氧的空氣或純氧作為該克勞斯燃燒器內的含氧氣體總是可能的，以彌補該高硫酸性氣體部分的暫時性或永久性的低熱值。來自該酸性氣體的這些硫組分的燃燒提供該克勞斯燃燒器中的該克勞斯工藝所需要的二氧化硫(SO2)的量。在本發(fā)明的的另外一個實施方案中，該空氣、該富氧的燃燒空氣、或該二氧化碳耗盡且富含硫化氫的酸性氣體在被供應給該燃燒器之前藉由一個熱交換器進行預熱。這用來進一步減少供應給該克勞斯燃燒器的該酸性氣體部分中的硫組分的含量。在本發(fā)明的這個實施方案中，該高硫的酸性氣體部分藉由使用空氣、富氧的空氣或純氧的一個燃燒器得以完全地燃燒，Lambda值是I或者接近I。Lambda值指的是燃料與氧氣的化學計算比率，大于I的Lambda值意味著氧過量。
在本發(fā)明的一個實施方案，有可能從該高硫的酸性氣體中永久性地或暫時性地分支出一個部分流并且將其傳送到該克勞斯反應器的氣體混合室以用于提高該硫化氫比例。供應給該克勞斯燃燒器并且與氧氣完全轉化成二氧化硫的硫組分的量通過一個支路控制系統(tǒng)控制，從而供應給該克勞斯燃燒器的硫組分的量接近所有酸性氣體部分的總硫量的三分之一，硫組分的多余量被供應給該克勞斯燃燒器的下游的工藝氣體氣流中的該克勞斯工藝氣體。如果例如含氨蒸氣包含在該工藝中，該高硫的酸性氣體部分也可以與一種燃燒性氣體混合，以提高供應給該燃燒器的該酸性氣體部分的該熱值，因而進一步提高該克勞斯燃燒器中的溫度。在這種情形下，需要1300° C至1400° C的燃燒氣體溫度來完全分解該氨。因此，確保了在該后續(xù)克勞斯工藝中不形成氨鹽。該燃燒性氣體可以是任何類型。該燃燒性氣體優(yōu)選天然氣，合成氣和氫氣。該燃燒性氣體也可以與富含二氧化碳的酸性氣體混合，如果需要這樣做以保證最優(yōu)的工藝控制。該克勞斯燃燒器也可以供應有一種燃燒性氣體。這種燃燒性氣體可以是烴類。對 于供應給該克勞斯燃燒器的燃燒性氣體，一種含氧氣體例如是以相同摩爾比供應的并且保證所供應的燃燒性氣體恰好完全燃燒。待處理的工藝氣體也可以是任何希望的類型。原則上，根據(jù)本發(fā)明能夠處理包含二氧化碳和硫組分的各種氣體。這特別適合應用于來自一種“酸性”⑶轉化的合成氣體。待處理的氣體的另外的實例是天然氣或焦爐煤氣。用于進行吸收的該溶劑優(yōu)選一種與二氧化碳(CO2)相比較而言對硫組分、特別是硫化氫(H2S)具有高選擇性的物理溶劑。合適的物理溶劑的實例是Morphysorb (N-甲酰基嗎啉和N-乙?；鶈徇幕旌衔颴Selexorii (聚乙二醇二甲醚混合物)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、甲醇或碳酸丙烯酯。然而，與二氧化碳(CO2)相比較而言，合適用來選擇性除去硫組分的一種化學溶劑也可以在水性溶液中使用。化學溶劑的實例是甲基二乙醇胺(MDEA)、Flexsorb (空間位阻性胺的混合物)或堿金屬鹽溶液(如鉀鹽溶液)。待處理的該工藝氣體的二氧化碳含量可以是任何希望的等級。原料氣中的二氧化碳含量因而可以是例如是按體積計30%至50%。如果硫組分的含量相比于該二氧化碳含量很少，則本發(fā)明方法的應用將會特別有利。因而，有可能將這些氣體視作是含有O. 1%至1%范圍之間(或摩爾當量)的硫化氫的硫組分含量。待處理的該工藝氣體也可以包含氨。在這種情況下，該氨也可以被供應給該克勞斯燃燒器并且因為1300° C至1400° C的設定溫度(取決于氧的含量)而轉化成氮氣和水。通常地，該氣體洗滌工藝的該吸收柱的溫度和壓力在5巴至100巴范圍之間和50° C至80° C范圍之間。通常，用于在該閃蒸階段的閃蒸的壓力和溫度在I巴至5巴范圍之間和60° C至150° C范圍之間。該克勞斯工藝可以因改變這些值而受到影響。例如，閃蒸階段中的溫度的升高或壓力的降低提供了富含二氧化碳的酸性氣體部分中較高的硫比例。在供應給該克勞斯反應器之前，除了該富含硫組分的酸性氣體部分、該含氧氣體、以及在適當情況下該燃燒性氣體之外，該含氨排氣也可以被供應給富含二氧化碳氣流或該克勞斯燃燒器。這些氣體可以是例如來自廢水閃蒸容器的蒸氣或含氨排氣。該熱克勞斯反應器也可以是任何希望的類型。這些實例在現(xiàn)有技術中是已知的。來自該熱克勞斯反應器的排氣根據(jù)現(xiàn)有技術通常在后續(xù)的催化克勞斯反應器階段被轉化成硫。來自該克勞斯裝置的排氣可以進一步被處理、處置或甚至是部分地返回本發(fā)明的工藝。離開該反應室的該克勞斯工藝氣體也可以被供應給一個常規(guī)克勞斯裝置以及一個另外的下游氫化階段，從而得到氫化的克勞斯尾氣。該富含二氧化碳但硫組分耗盡的酸性氣體氣流的一個部分流也可以在該完成的克勞斯工藝的下游供應給該氫化的克勞斯工藝氣體，這在該克勞斯工藝氣體已經(jīng)被供應給一個氫化階段使該克勞斯工藝氣體中的全部硫組分氫化以形成硫化氫(H2S)之后進行。在另一個實施方案中，該氫化的克勞斯工藝氣體被供應給另外的選擇性氣體洗滌段。殘留的硫化氫，除非痕量，接著從在這個下游氣體洗滌段的合并氣體氣流中得以從該克勞斯尾氣中分離。離開該氣體洗滌段的該克勞斯尾氣幾乎不含硫。為了除去硫化氫的痕量殘留，該脫硫的克勞斯尾氣可以被供應給一個后燃燒單元并且得到的排氣被排放進入大氣。后燃燒通常在一個燃燒器中發(fā)生。該后燃燒單元的該燃燒器也可以在一種另外的燃燒性氣體的參與下操作并且得到的排氣被排放進入大氣。在本發(fā)明的一個實施方案中， 該后燃燒單元的該燃燒器在一種另外的燃燒性氣體的參與下操作。在本發(fā)明的一個實施方案中，從來自另外的選擇性氣體洗滌過程的、有負載的溶劑的再生過程中得到的該富含硫組分的氣體被供應給該克勞斯裝置的該燃燒器。另外的選擇是將該富含二氧化碳的部分流直接供應給一個壓縮機以用于氣體循環(huán)，該壓縮機將該氫化的克勞斯尾氣與這種部分流一起循環(huán)以提供給該脫硫單元上游的主工藝氣體流。權利要求也提出保護一種設備，在該設備的幫助下，本發(fā)明方法得以執(zhí)行。權利要求特別提出一種用于對含硫化氫并且含二氧化碳的酸性工藝氣體進行脫硫的設備，該設備由幾下各項組成
一個吸收柱，
一個設計成閃蒸階段的填充柱，
一個再生柱，
一個配備有支路控制的克勞斯燃燒器，
一個克勞斯反應室，
該吸收柱、該閃蒸階段、該再生柱、該克勞斯燃燒器以及該克勞斯反應室沿著流動方向呈串聯(lián)地安排，并且該克勞斯燃燒器在工藝流程中連接至該再生柱，該設備允許該溶劑從該閃蒸階段供應給該再生柱，并且再生的溶劑循環(huán)至該吸收柱，并且該酸性氣體部分從該閃蒸階段供應給該克勞斯反應室，并且該酸性氣體部分從該再生柱供應給該克勞斯燃燒器。在一個優(yōu)選的實施方案中，來自該再生柱的該溶劑的回流管配備有一個熱交換器，在該熱交換器的幫助下，來自該吸收柱的冷溶劑通過來自該再生柱的、有負載的熱溶劑進行預熱。用于該高硫的酸性氣體部分的燃燒的該克勞斯燃燒器可以是希望的任何類型。為了能夠將該克勞斯燃燒器設定至工藝參數(shù)，有利地，該燃燒器配備有用于一種燃燒性氣體的一個另外的供應噴嘴。該噴嘴可以調整成適合烴類燃燒性氣體。為了運行該克勞斯工藝，有利地，該燃燒器也配備有用于一種富氧氣體或用于氧氣的一個供應噴嘴。該克勞斯燃燒器配備有支路控制。該克勞斯反應室也可以是任何希望的類型，并且在一個最簡單的情形中，是一種空的磚襯室。這些實施方案在現(xiàn)有技術中是充分已知的。為了能夠執(zhí)行本發(fā)明的方法，該反應室設置有用于富含二氧化碳的酸性氣體的供應的一個噴嘴以及從該克勞斯燃燒器至該反應室的一個連接。該反應室也可以設置有用于含氨氣體或蒸氣的供應噴嘴。其他設備部件，例如吸收柱、閃蒸階段以及再生柱也可以是任何希望的類型并且在現(xiàn)有技術中是已知的。本發(fā)明的設備也包括閥、泵、壓縮機、加熱以及冷卻裝置、熱交換器以及該裝置的所描述的操作所需的所有設備專用的部件。這些部件可以被安排在該工藝流程中的任何位置。當然這也包括必要的控制裝置。本發(fā)明的方法具有便于富含二氧化碳的酸性氣體的完全并且簡單地脫硫的優(yōu)點。即使在該酸性氣體硫組分量較小時，該富含硫化氫的酸性氣體部分的燃燒也可以達到用于該克勞斯工藝所需的最小的溫度，而這個最小溫度在該克勞斯工藝只使用一種酸性氣體部分時是不能達到的。

本發(fā)明的裝置藉由三個附圖
詳細示出，這些附圖僅是本發(fā)明設備的設計實例。圖I示出一種本發(fā)明的實施方案，在該實施方案中，得到一個用于下游工藝的克勞斯工藝，并且沒有任何另外的中間步驟。圖2示出一種本發(fā)明的實施方案，在該實施方案中，離開該熱反應階段的該克勞斯工藝氣體被供應給一個常規(guī)的催化克勞斯階段、一個氫化階段以及一個循環(huán)系統(tǒng)。圖3示出一種實施方案，在該實施方案中，得到的該克勞斯工藝氣體離開該反應室并且穿過一個常規(guī)克勞斯階段、一個氫化以及一個氣體洗滌階段。圖I示出一種本發(fā)明的工藝流程。一種待處理的含硫工藝氣體(la)，例如天然氣，穿過一個吸收柱(2)，在此它與藉由一個熱交換器(2a)冷卻下來的一種吸收溶劑相接觸。這產(chǎn)生了一種處理后的產(chǎn)品氣體(lb)，該產(chǎn)品氣體(Ib)不含有或幾乎不含有硫化合物，包含在該原料氣體(Ia)中的大部分二氧化碳也保留在該產(chǎn)品氣體(Ib)中，并且該溶劑負載有酸性氣體(3)。根據(jù)本發(fā)明，該有負載的溶劑藉由熱交換器(4a，4b)預熱并且傳到一個閃蒸容器(5)。在該閃蒸容器(5)中的閃蒸產(chǎn)生一種負載有二氧化碳、耗盡硫化氫、硫化合物貧乏的酸性氣體部分(6)，以及一種二氧化碳耗盡、富含硫組分的有負載的溶劑(7)。它被傳送到一個再生柱(8)，在這里，在一個示例性的模式中，藉由一個再沸器(8a)加熱，該溶劑通過加熱以及閃蒸得以除去富含硫組分的酸性氣體。這樣產(chǎn)生一種二氧化碳耗盡、富含硫組分的酸性氣體(9)以及一種再生的溶劑(10)。該酸性氣體(9)通過一個冷凝器(9a)被供應給該克勞斯燃燒器(11)。閃蒸流冷凝物(9b)被循環(huán)至該再生柱(8)。來自該閃蒸容器
(5)的該負載有二氧化碳、耗盡硫化氫的酸性氣體部分(6)，相比于來自該再生柱(8) (X2,(H2S))的硫組分(9)較富集的該酸性氣體部分，具有一個較低的硫組分濃度(Xi (H2S))。除去酸性氣體組分(10)的該再生的溶劑藉由一個泵(IOa)通過一個熱交換器(4a)循環(huán)至該吸收柱(2)。根據(jù)本發(fā)明，該二氧化碳耗盡、富含硫組分的酸性氣體(9)被用于該克勞斯燃燒器(11)的操作，硫組分被供應給該熱反應階段的該克勞斯反應室(12)。該克勞斯燃燒器(11)在氧氣或一種含氧氣體(13)的參與下操作。在一個典型的實施方案中，該克勞斯燃燒器
(11)的溫度是1300° C，并且在將來自該克勞斯燃燒器(11)的熱排氣與該負載有二氧化碳、耗盡硫化氫的酸性氣體部分(6)混合后，該克勞斯反應室(12)中達到接近900° C的混合溫度。含氨蒸氣(14)可以在該克勞斯燃燒器(11)內被供應給該二氧化碳耗盡、富含硫化氫的酸性氣體(9)。離開該克勞斯反應室(12)的產(chǎn)品是一種克勞斯工藝氣體(15)。如果需要，該負載有二氧化碳、耗盡硫化氫的酸性氣體(6)的一個部分流(6a)可以通過一個閥(6b)從該裝置排放并且傳到另外的工藝步驟。圖2示出與圖I相同的工藝，其包括一個后續(xù)的硫回收階段(16)，一個后續(xù)的常規(guī)克勞斯反應段(17)以及一個氫化階段(18)。根據(jù)本發(fā)明，該耗盡二氧化碳、富含硫組分的酸性氣體(9)被用于該克勞斯燃燒器(11)的操作，并且該負載有二氧化碳、硫化氫耗盡、硫組分耗盡的酸性氣體(6)被供應給該克勞斯反應室(12)。然后，該克勞斯工藝氣體(15)從該克勞斯反應室(12)排出。從那里開始，它被供應給由一個冷卻段(16a)和一個硫冷凝段(16b)組成的一個硫回收階段(16)。結果是得到了液態(tài)的硫(16c)。通過該冷卻工藝產(chǎn)生了蒸氣(16d)。該部分脫硫的克勞斯工藝氣體(19)藉由一個下游硫分離器(19a)得以除去硫滴(19b )。得自該硫回收階段(16 )的、部分地脫硫的克勞斯工藝氣體(19 )被供應給一個下游的催化克勞斯反應階段(17)。在那里，該部分脫硫的克勞斯工藝氣體(19)在一個下游的 常規(guī)克勞斯反應階段(17)中被進一步轉化成硫(17e),該下游的常規(guī)克勞斯反應階段(17)典型地由繼續(xù)將殘留硫化氫與二氧化硫轉化成硫的一個催化克勞斯反應器(17a)、一個另 外的硫冷凝段(17c)以及一個硫分離器(17d)組成，得到了液態(tài)硫(17e)和蒸氣(17f)。通過這種后續(xù)的轉化，例如在一個兩階段催化克勞斯反應階段(17)中實現(xiàn)了在總克勞斯反應中96%的轉化率(相比于該原料氣體(la))。該克勞斯尾氣(20)接著被供應給分別配備有所需的氣體預熱器的一個氫化階段(18)。由此得到的、氫化的克勞斯尾氣(21)只包含處于硫化氫(H2S)形式的硫。如果需要，該氫化的克勞斯尾氣(21)與該負載有二氧化碳、硫化氫耗盡的酸性氣體(6a)的一個部分流通過一個閥(6b)混合并且藉由一個循環(huán)壓縮機(21a)循環(huán)到該主工藝氣體流中的該原料氣體(la)。圖3示出與圖I相同的工藝，其包括一個后續(xù)的硫回收階段(16)、一個后續(xù)的常規(guī)克勞斯反應階段(17)以及一個氫化階段(18)。根據(jù)本發(fā)明，該二氧化碳耗盡、富含硫組分的酸性氣體(9)被用于該克勞斯燃燒器(11)的操作，并且該負載有二氧化碳、耗盡硫化氫、硫組分耗盡的酸性氣體(6)被供應給該熱反應階段的該克勞斯反應室(12)。然后，該克勞斯工藝氣體(15)從該克勞斯反應室(12)排出。從那里開始，它被供應給由一個冷卻段(16a)和一個硫冷凝段(16b)組成的一個硫回收階段(16)。結果是得到了液態(tài)的硫(16c)。通過該冷卻過程產(chǎn)生了蒸氣(16d)。該部分地脫硫的克勞斯工藝氣體(19)藉由一個下游硫分離器(19a)得以除去硫滴。得自該硫回收階段(16)的、部分地脫硫的克勞斯工藝氣體(19)被供應給一個下游的催化克勞斯反應階段(17)。在那里，該部分地脫硫的克勞斯工藝氣體(19)在一個下游的常規(guī)克勞斯反應階段(17)中被進一步轉化成硫(17e)，該下游的常規(guī)克勞斯反應階段(17)典型地由繼續(xù)將殘留硫化氫與二氧化硫轉化成硫的一個催化克勞斯反應器(17a)、一個另外的硫冷凝段(17c)以及一個硫分離器(17d)組成，得到了液態(tài)硫(17e)和蒸氣(17f)。通過這種后續(xù)的轉化，例如在一個兩階段催化克勞斯反應階段(17)中實現(xiàn)了在總克勞斯反應中96%的轉化率(相比于該原料氣體(la))。由此得到的該克勞斯尾氣(20)接著被供應給一個氫化階段(18)，在那里，所有硫組分被氫化成硫化氫(H2S)。該氫化的克勞斯尾氣(21)接著被供應給一個選擇性氣體洗滌段(22)。包含在該氫化的克勞斯尾氣中的該殘留硫化氫(H2S)通過在一個下游的氣體洗滌階段中經(jīng)由一個吸收柱(22)的洗滌得以幾乎完全除去，并且在一個相關的再生柱(22b)內從該有負載的溶劑(22a)中作為酸性氣體部分(22c)得以回收。這種酸性氣體部分(22c)作為另外的酸性氣體部分被供應給該克勞斯裝置的該熱反應階段的該燃燒器(11)并且燃燒以產(chǎn)生二氧化硫(S02)。該再生的溶劑(22d)在一個環(huán)路中循環(huán)。該負載有二氧化碳、耗盡硫化氫的酸性氣體的一個部分流(6c)也可以被供應給該吸收柱(22)的上游。與該克勞斯尾氣(21)—起，這種工藝氣體流在該選擇性氣體洗滌段(22)中除去硫化氫(H2S),并且得到的該脫硫的克勞斯尾氣(22e)被供應給一個后燃燒單元(23)。如果 需要，在那里，它在加入一種燃燒性氣體(23b)的情況下與一種含氧氣體(23a)燃燒。該排氣(24)只包含很少量的二氧化硫(SO2)并且可以被排放進入大氣中。 參考標號清單
Ia待處理的含硫工藝氣體，天然氣
Ib處理過的產(chǎn)品氣體
2吸收柱 2a 熱交換器
3有負載的溶劑 4a, 4b 熱交換器
5閃蒸容器
6負載有二氧化碳、耗盡硫化氫的酸性氣體
6a負載有二氧化碳、耗盡硫化氫的酸性氣體的部分流
6b閥
7耗盡二氧化碳、富含硫組分、有負載的溶劑
8再生柱 8a 再沸器
9耗盡二氧化碳、富含硫組分的酸性氣體 9a 冷凝器
9b循環(huán)的部分流
10再生的溶劑 IOa 泵
11克勞斯燃燒器/燃燒室
12克勞斯反應室
13氧氣或含氧氣體
14含氨蒸氣
15熱的克勞斯工藝氣體
16硫回收階段 16a 冷卻段
16b硫冷凝段
16c硫
16d蒸氣
17常規(guī)的克勞斯反應階段17a催化克勞斯反應器
17b冷卻段
17c冷凝段
17d硫分離器
17e硫
17f蒸氣
18氫化階段18a氫
19脫硫的克勞斯工藝氣體 19a硫分離器
19b硫
20克勞斯尾氣
21氫化的克勞斯尾氣21a循環(huán)壓縮機
22氣體洗滌段的吸收柱22a 有負載的溶劑22b 再生柱
22c酸性氣體部分
22d再生溶劑
22e脫硫的克勞斯尾氣
23后燃燒單元23a 含氧氣體23b 燃燒氣
24廢氣
X1 (H2S) 在富含二氧化碳的酸性氣體中的H2S的濃度X2 (H2S) 在富含H2S的酸性氣體部分中的H2S的濃度
權利要求
1.用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法， (a)待除去硫組分并且至少包含硫化氫以及二氧化碳作為酸性氣體組分的一種工藝氣體(Ia)首先經(jīng)歷使用一種酸性氣體吸收溶劑的氣體洗滌過程(2)，該酸性氣體吸收溶劑對硫組分比對二氧化碳的吸收更強烈，并且 (b)該有負載的溶劑(3)被供應給一個再生單元(5)以用于再生，并且 (c)在該再生過程中釋放的并且由硫組分以及二氧化碳(CO2)組成的該酸性氣體被分離成至少兩個酸性氣體部分(6，9)，并且得到至少一種具有較高硫組分含量的酸性氣體部分(9)，并且 (d)硫化氫(H2S)含量最高的部分(9)被供應給一個克勞斯反應器(12)的熱反應段的上游的克勞斯燃燒器(11)，并且所包含的這些硫組分被至少部分地轉化以與一種含氧氣體(13)形成一種含二氧化硫(SO2)的氣體，并且 (e)這些熱的燃燒性氣體被排放進入該燃燒器的下游的該反應室(12)，在這里這些熱的燃燒氣體與來自該再生單元(5)的至少一個富含二氧化碳的酸性氣體部分(6)混合。
2.如權利要求I所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于離開該反應室(12)的該克勞斯工藝氣體(15)在一個另外的工藝步驟中被供應給一個催化克勞斯裝置(17)。
3.如權利要求I或2所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于該富含二氧化碳但耗盡硫組分的酸性氣體氣流(6)的一個部分流(6a)被排放以用于任何類型的另外的處理過程。
4.如權利要求I至3中所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于該分離成至少兩個酸性氣體部分(6，9)的過程優(yōu)選地如下進行先將來自氣體洗滌段(2)的負載有酸性氣體的該溶劑(3)供應給一個閃蒸階段(5)，以用于在將該溶劑供應給一個再生柱(8)之前進行二氧化碳的消耗，從而得到一種富含二氧化碳的酸性氣體部分(6)以及一種載有殘留酸性氣體的溶劑(7)，其中在該再生柱(8)中得到另外一種供應給該克勞斯燃燒器(11)以用于與一種含氧氣體(13)進行燃燒的二氧化碳耗盡并且富含硫組分的酸性氣體部分(9)。
5.如權利要求I至4中至一所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于該有負載的溶劑(3)的二氧化碳的耗盡過程沿著流動方向在該再生柱(8)的上游安排的二至四個閃蒸階段(5)中進行。
6.如權利要求I至5中之一所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于供應給該克勞斯反應器的該燃燒器(11)的該富含硫組分的部分流(9)中的硫組分的量占來自該原料氣(Ia)中的總硫的20%至40%。
7.如權利要求I至6中之一所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于用于使該克勞斯燃燒器(11)工作的該含氧氣體(13)是空氣。
8.如權利要求I至6中之一所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于用于使該克勞斯燃燒器(11)工作的該含氧氣體(13)是富氧空氣。
9.如權利要求I至6中之一所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于用于使該克勞斯燃燒器(11)工作的該含氧氣體(13)是純氧氣。
10.如權利要求I至9中之一所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于用于操作該克勞斯燃燒器(11)的該二氧化碳耗盡、富含硫化氫的酸性氣體(9)在被供應給該燃燒器(11)之前藉由一個熱交換器(9a)預熱。
11.如權利要求I至10中之一所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于一種燃燒性氣體被混入該二氧化碳耗盡、富含硫化氫的酸性氣體(9)。
12.如權利要求I至11中之一所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6 )的方法，其特征在于一種燃燒性氣體被供應給該克勞斯燃燒器(11)。
13.如權利要求11或12所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于該含烴的燃燒性氣體是天然氣或合成氣。
14.如權利要求11或12所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于供應給該克勞斯燃燒器(11)該燃燒性氣體與一種含氧氣體(13)以等摩爾的比例供應，該比例保證該供應的燃燒性氣體正好完全燃燒。
15.如權利要求I至14中之一所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于除了該富含硫組分的酸性氣體部分(9)、該含氧氣體(13)以及在適當情況下該燃燒性氣體之外，含氨的排氣(14)也可以被供應到該克勞斯燃燒器(11)。
16.如權利要求I至15中之一所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于一種選擇性地作用的化學洗滌劑被用于酸性氣體洗滌。
17.如權利要求I至15中之一所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于一種物理作用的洗滌劑被用于酸性氣體洗滌。
18.如權利要求I至17中之一所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于有待脫硫處理的該工藝氣體(Ia)是來自一種CO轉化過程的合成氣。
19.如權利要求I至17中之一所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于有待脫硫處理的該工藝氣體(Ia)是一種天然氣。
20.如權利要求I至19中之一所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于該富含二氧化碳但硫組分耗盡的酸性氣體氣流(6)的一個部分流(6b)藉由一個壓縮機被循環(huán)以用于使氣體循環(huán)(21a)至該脫硫單元上游的該主工藝氣體路徑(Ia)中。
21.如權利要求I至20中之一所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于離開該反應室(12)的該克勞斯工藝氣體(15)被供應給一個常規(guī)的克勞斯反應階段(17)以及另一個的下游的氫化階段(18)，因而得到一種氫化的克勞斯尾氣(21)。
22.如權利要求21所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于該富含二氧化碳但硫組分耗盡的酸性氣體氣流(6)的一個部分流(6c)被供應給該氫化的克勞斯尾氣(21)。
23.如權利要求21或22所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于該氫化的克勞斯尾氣(21)被供應給另一個選擇性氣體洗滌段(22)。
24.如權利要求23所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于該脫硫的克勞斯尾氣(22e)被供應給一個后燃燒單元(23)并且所得到的該排氣(24)被排放進入大氣。
25.如權利要求24所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的方法，其特征在于該后燃燒單元(23)的該燃燒器在另一種燃燒性氣體(23b)的參與下工作。
26.用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的設備，包括 一個吸收柱(2)， 一個設計成閃蒸階段的填充柱(5)， 一個再生柱(8)， 一個配備有支路控制的克勞斯燃燒器(11)， 一個克勞斯反應室(12)， 該吸收柱(2)、該閃蒸階段(5)、該再生柱(8)、該克勞斯燃燒器(11)以及該克勞斯反應室(12)沿著流動方向呈串聯(lián)地安排，并且該克勞斯燃燒器(11)在工藝流程中連接至該再生柱(8)，該溶劑能夠從該閃蒸階段(5)供應給該再生柱(8)，并且該再生的溶劑能夠循環(huán)至該吸收柱(2)，并且該酸性氣體部分(6)能夠從該閃蒸階段(5)供應給該克勞斯反應室(12),并且該酸性氣體部分(9)能夠從該再生柱(8)供應給該克勞斯燃燒器(11)。
27.如權利要求26所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的設備，其特征在于該克勞斯反應室(12)配備有用于一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的一個另外的供應噴嘴。
28.如權利要求26或27所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的設備，其特征在于該克勞斯燃燒器(11)配備有用于一種燃燒性氣體的一個另外的供應噴嘴。
29.如權利要求26至28中之一所述的用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體(6)的設備，其特征在于該克勞斯燃燒器(11)配備有用于含氨蒸氣(14)的一個另外的供應噴嘴。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于處理克勞斯工藝中的一種富含二氧化碳的酸性氣體的方法，通過該方法，從工藝氣體中除去了不希望的硫化合物，在該方法中，該硫組分藉由一個氣體洗滌段的一種選擇性溶劑得以除去，并且在再生過程中釋放、并且由硫組分以及二氧化碳組成的該酸性氣體被分離成至少兩種酸性氣體部分，其中得到至少一種具有高硫組分含量的酸性氣體部分，并且具有最高的硫化氫含量的部分與含氧氣體藉由一個燃燒器引入克勞斯爐的熱反應階段中，并且在克勞斯爐的熱反應階段中轉化成二氧化硫，并且熱燃燒排氣被排放至該燃燒器的下游的、封閉的克勞斯反應室，并且來自再生單元的殘留的硫組分耗盡的酸性氣體部分被供應給克勞斯反應室并且與離開該燃燒器的燃燒氣體混合。本發(fā)明還涉及一種設備，這種方法在該設備的幫助下得以實現(xiàn)，該設備包括一個吸收柱，至少一個閃蒸階段，一個再生柱，一個配備有支路控制的克勞斯燃燒器以及一個克勞斯反應器。
文檔編號B01D53/14GK102821830SQ201180015071
公開日2012年12月12日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權日2010年3月29日
發(fā)明者J·曼澤爾 申請人:蒂森克虜伯伍德公司