一種酸性氣預(yù)處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種酸性氣預(yù)處理工藝，包括：1）熱反應(yīng)及催化反應(yīng)：將分液后的酸性氣通入熱反應(yīng)裝置，經(jīng)余熱回收、冷凝回收液硫，再預(yù)熱后進入催化反應(yīng)裝置進行催化反應(yīng)；熱反應(yīng)裝置將有機硫、硫化氫部分焚燒成二氧化硫；催化反應(yīng)后的煙氣經(jīng)降溫回收液硫后，產(chǎn)生的尾氣送尾氣焚燒系統(tǒng)；2）尾氣焚燒：尾氣在摻入燃料氣、助燃空氣后在尾氣焚燒爐焚燒，將余下的硫化氫、有機硫、氫氣、一氧化碳等充分燃燒，焚燒煙氣經(jīng)余熱回收后送硫氧化物氨法吸收裝置?？筛咝コ突?、天然氣化工、煤化工、頁巖油化工、頁巖氣化工、硫酸工業(yè)等行業(yè)生產(chǎn)過程中酸性氣預(yù)處理后的硫氧化物（二氧化硫、三氧化硫及其水合物）。
【專利說明】一種酸性氣預(yù)處理工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種酸性氣預(yù)處理工藝?；诤罄m(xù)的高效氨法脫硫的酸性氣預(yù)處理工藝，應(yīng)用于化工、環(huán)保等【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明中的酸性氣指含硫化氫、硫氧化物(二氧化硫等)、有機硫等含硫物質(zhì)的工藝氣體，來源于煤化工、石油化工、天然氣化工、頁巖油化工、頁巖氣化工、硫酸工業(yè)等，酸性氣中有害成份主要是硫化氫、cos、CS2、有機硫等且濃度較高，需進行處理才能達標(biāo)排放。
[0003]通常，通過克勞斯硫回收工藝脫除硫化氫、有機硫、二氧化硫，回收硫磺。酸性尾氣送尾氣處理裝置。以兩個主要工藝步驟進行克勞斯反應(yīng)，第一步是通過燃燒，在1000°C~15000C時，將約1/3的硫化氫轉(zhuǎn)化為二氧化硫，然后二氧化硫與剩余硫化氫反應(yīng)生成單質(zhì)硫，第二步是在200 V~350 V時，且在氧化鋁催化劑、水解催化劑存在下，硫化氫、有機硫和二氧化硫繼續(xù)反應(yīng)生成單質(zhì)硫。催化反應(yīng)級數(shù)為1-3級等。另還包括干法硫酸技術(shù)、焚燒技術(shù)、濕法硫酸技術(shù)等。
[0004]通常的硫回收技術(shù)中，為了提高硫磺回收率，降低酸性尾氣處理的負(fù)荷，酸性尾氣中硫化氫與二氧化硫的摩爾比需嚴(yán)格控制在2:1，同時為了保證有機硫的水解，提高硫磺回收率，催化反應(yīng)器中需裝填水解催化劑。
[0005]酸性氣在經(jīng)過上述預(yù)處理過程后，仍難以滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，不能直接排放，還需進一步處理。后來也出現(xiàn)了一些改進措施。進一步的氣體處理的技術(shù)有超優(yōu)克勞斯、SCOT、有機胺、生物脫硫、濕法硫酸、活性炭等。隨著環(huán)境對硫排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，日趨嚴(yán)格，需持續(xù)抬升硫回收要求，即達到99.9%以上的硫回收率,尾氣中硫氧化物濃度控制在100mg/Nm3,甚至50mg/Nm3以下
[0006]CN200810106034公開了一種酸性氣脫硫方法，主要步驟是:1)用洗滌液對酸性氣進行洗滌，然后在燃燒室內(nèi)與燃料進行熱燃燒反應(yīng)，燃燒反應(yīng)溫度500°C -1200°C, 2)將所得燃燒產(chǎn)物進行催化還原反應(yīng)，催化劑為催化還原及水解催化劑，其主要成分為二氧化鈦。
3)將催化還原反應(yīng)所得尾氣進行焚燒，焚燒溫度200°C -1200°C。該專利未明確硫化氫與二氧化硫的比例控制。
[0007]CN201080039460.5公開了一種用于從氣流除去硫化氫的方法，其中氣流首先通過大于2:1 (H2S/S02)化學(xué)計量比下操作的克勞斯單元，以產(chǎn)生包含小于2000ppmvS02的尾氣流。再進一步處理尾氣流，增加硫回收至99.5%以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明目的是，提出一種酸性氣預(yù)處理工藝，可滿足氨法高效脫硫需要。采用的酸性氣預(yù)處理工藝操作簡單，投資低，操作簡單，通過焚燒煙氣送硫氧化物氨法吸收裝置，保證潔凈氣達標(biāo)排放。
[0009]本發(fā)明技術(shù)方案是:一種酸性氣預(yù)處理工藝，包括熱反應(yīng)及催化反應(yīng)、尾氣焚燒。具體步驟包括:
[0010]I)熱反應(yīng)及催化反應(yīng):將酸性氣通入熱反應(yīng)裝置，經(jīng)余熱回收、冷凝回收液硫，再預(yù)熱后進入催化反應(yīng)裝置進行催化反應(yīng)；
[0011]熱反應(yīng)裝置將硫化氫部分焚燒成二氧化硫；催化反應(yīng)后的煙氣經(jīng)降溫回收液硫后，產(chǎn)生的尾氣送尾氣焚燒系統(tǒng)；
[0012]2)尾氣焚燒:尾氣在摻入燃料氣、助燃空氣后在尾氣焚燒爐焚燒，將余下的硫化氫、有機硫、氫氣、一氧化碳等充分燃燒，焚燒煙氣經(jīng)余熱回收后送硫氧化物氨法吸收裝置。氨法吸收后潔凈氣達標(biāo)排放。
[0013]催化反應(yīng)裝置可以不裝填水解催化劑，有機硫在熱反應(yīng)裝置(酸性氣焚燒系統(tǒng))部分焚燒。在熱反應(yīng)裝置(酸性氣焚燒系統(tǒng))將硫化氫部分焚燒成二氧化硫，再預(yù)熱后進入催化反應(yīng)；催化反應(yīng)后的煙氣經(jīng)降溫回收液硫后，產(chǎn)生的尾氣送尾氣焚燒系統(tǒng)；
[0014]熱反應(yīng)后酸性氣中硫化氫與二氧化硫的摩爾比不嚴(yán)格控制在2:1，優(yōu)選為0.52?
1.63 ;反應(yīng)剩余的二氧化硫尾氣焚燒后在硫氧化物氨法吸收裝置脫除；
[0015]焚燒系統(tǒng)關(guān)鍵在于焚燒裝置及焚燒反應(yīng)條件的控制，本發(fā)明焚燒溫度為760°C?1400。。，優(yōu)選900。。?13500C ;煙氣停留時間為0.5s?6s，優(yōu)選1.5s?4s ;空氣過剩系數(shù)為1.05?1.7，優(yōu)選1.15?1.5。焚燒系統(tǒng)確保酸性尾氣中的低價硫全部轉(zhuǎn)化為二氧化硫，并避免氮氧化物的大量生成，本發(fā)明焚燒煙氣中的硫化氫、COS、CS2含量之和在IOppm以下。不影響氨法脫硫系統(tǒng)的正常運行。
[0016]進一步的，采用1250°C?1350°C進行熱反應(yīng)，經(jīng)一級余熱鍋爐(4)回收熱量，再經(jīng)一級冷凝器(6)冷凝至175°C回收液硫；冷凝后的工藝氣經(jīng)工藝氣預(yù)熱器(7)再預(yù)熱后進入催化反應(yīng)器(8)反應(yīng)，再經(jīng)催化反應(yīng)冷凝器(9)冷凝至120-135°C回收液硫。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明對應(yīng)裝置的操作彈性大(可適應(yīng)于寬濃度范圍的酸性氣)，硫磺回收率60%?98%。避免了傳統(tǒng)硫回收裝置投資大、操作彈性小、需精確控制酸性尾氣中H2S/S02比值等缺點。
[0018]催化反應(yīng)后酸性尾氣中的硫化氫與二氧化硫摩爾比小于2:1，優(yōu)選0.52?1.63，且在催化反應(yīng)器中可以不裝填水解催化劑，只裝填普通型氧化鋁催化劑。本發(fā)明更是可適應(yīng)硫化氫與二氧化硫摩爾比較大范圍的變化，使硫化氫不完全燃燒，再使生成的二氧化硫與硫化氫反應(yīng)而生成硫磺。
[0019]本發(fā)明可處理的酸性原料氣種類非常廣泛，一般15%?95%H2S濃度、O?6%烴含量的各種酸性氣都能適宜的處理，第二次焚燒煙氣尾氣中硫化氫、cos、CS2含量之和低于IOppm, 二氧化硫濃度小于30000mg/Nm3?？蓾M足氨法脫硫高效運行的要求。
[0020]本發(fā)明提供了針對酸性氣的預(yù)處理工藝，操作簡單，投資低，運行成本低。
[0021]本發(fā)明催化反應(yīng)后酸性尾氣中的硫化氫與二氧化硫摩爾比小于2，優(yōu)選0.52?
1.63。
[0022]催化反應(yīng)器中可以不裝填水解催化劑，只裝填普通型氧化鋁催化劑。
[0023]本發(fā)明裝置投資較常規(guī)硫回收工藝降低5%?30%?？沙浞掷帽? 申請人:氨法脫硫技術(shù)可高效去除石油化工、天然氣化工、煤化工、頁巖油化工、頁巖氣化工、硫酸工業(yè)等行業(yè)生產(chǎn)過程中酸性氣預(yù)處理后的硫氧化物(二氧化硫、三氧化硫及其水合物)。【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明典型工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明工藝典型流程如圖1示:1_酸性氣2-分離器3-熱反應(yīng)器4-一級余熱鍋爐5-工藝氣6-—級硫冷凝器7-工藝氣預(yù)熱器8-催化反應(yīng)器9-催化反應(yīng)冷凝器10-酸性尾氣11-尾氣焚燒爐12-二級余熱鍋爐13-焚燒煙氣。附圖1的典型流程如下:酸性氣(I)自上游工段進入分離器(2)，除去酸性氣中的液滴后，送入熱反應(yīng)器(3)在1000°C?1500°C進行熱反應(yīng)，經(jīng)一級余熱鍋爐(4)回收熱量，工藝氣(5)再經(jīng)一級硫冷凝器(6)冷凝至140°C?180°C回收液硫。冷凝后的工藝氣經(jīng)工藝氣預(yù)熱器(7)再預(yù)熱后進入催化反應(yīng)器(8)反應(yīng)，再經(jīng)催化反應(yīng)冷凝器(9)冷凝至120°C?180°C回收液硫。酸性尾氣(10)、燃料氣和助燃空氣進入焚燒爐(11)過氧焚燒，使酸性尾氣中的H2S、單質(zhì)硫、有機硫等都完全轉(zhuǎn)化成硫氧化物，經(jīng)二級余熱鍋爐(12)回收熱量后的焚燒煙氣(13)進入硫氧化物氨法吸收裝置。催化反應(yīng)級數(shù)為1-2級。
[0026]本發(fā)明具體工藝步驟如下:
[0027]1、熱反應(yīng)及催化反應(yīng)
[0028]I)熱反應(yīng)
[0029]來自上游的酸性氣經(jīng)氣液分離后，與助燃?xì)?空氣或富氧)及燃料氣(若需要)混合進入熱反應(yīng)器，控制反應(yīng)溫度約1000°c?1500°C。
[0030]出熱反應(yīng)器的工藝氣體經(jīng)過一級余熱鍋爐回收熱量，再進入一級硫冷凝器，在一級硫冷凝器中冷卻至120°C?180°C，氣態(tài)單質(zhì)硫被冷卻為液硫而分離出來，經(jīng)冷凝分離液硫后的工藝氣進入下述步驟2)的催化反應(yīng)中。該部分硫轉(zhuǎn)化率40-75%。
[0031]2)催化反應(yīng)
[0032]來自I)步驟的過程氣通過預(yù)熱器加熱至150°C?270后進入催化反應(yīng)器.反應(yīng)溫度控制在180°C?350°C。反應(yīng)后工藝氣出催化反應(yīng)器，進入二級冷凝器，在二級冷凝器中冷卻至120°C?180°C，氣態(tài)單質(zhì)硫被冷卻為液硫而分離出來，酸性尾氣進焚燒系統(tǒng)。
[0033]2、焚燒
[0034]酸性尾氣和適量燃料氣及空氣混合后，一起進入焚燒系統(tǒng)焚燒，控制空氣過剩系數(shù)1.05-1.7，停留時間0.5s?6s，焚燒溫度760°C?1400°C，使焚燒煙氣中硫化氫、COS、CS2含量之和降至IOppm以下，二氧化硫濃度30000mg/Nm3以下。余熱回收后的焚燒煙氣送硫氧化物氨法吸收裝置。
[0035]本發(fā)明是基于高效的氨法脫硫技術(shù)的酸性氣預(yù)處理工藝。
[0036]本發(fā)明的關(guān)鍵設(shè)備特點:
[0037]I)熱反應(yīng)器(3)
[0038]主要由燒嘴和燃燒室組成，設(shè)計時，要保證酸性氣與燃料氣、助燃?xì)獬浞只旌暇鶆?，反?yīng)溫度1000°c?1500°C。通入合適的空氣量，使熱反應(yīng)后酸性尾氣中h2s/so2比小于2。
[0039]2)催化反應(yīng)器(8)
[0040]裝填有普通克勞斯催化劑，工藝氣進行催化反應(yīng)，酸性尾氣中硫化氫與二氧化硫摩爾比小于2，優(yōu)選0.52-1.63。
[0041]3)焚燒爐(11)
[0042]主要由燒嘴和焚燒爐組成，設(shè)計時，要保證酸性尾氣與燃料氣、空氣充分混合均勻，停留時間0.5s?6s，使酸性尾氣中的硫化氫、有機硫等低價硫全部轉(zhuǎn)化成硫氧化物，焚燒溫度760V?1400°C。
[0043]應(yīng)用實例:
[0044]I)某煤化工制甲醇項目酸性氣預(yù)處理裝置
[0045]酸性氣來自煤制甲醇裝置的低溫甲醇洗工段，酸性氣總量:1300Nm3/h，酸性氣溫度:28°C，酸性氣中H2S含量25%?45% (v)，C3H8含量1.3%，其余為氮氣、二氧化碳。壓力0.05MPa (g)。
[0046]流程:裝置流程圖見附圖1。該實例酸性氣中硫化氫濃度波動較大，若選用常規(guī)克勞斯反應(yīng)，要嚴(yán)格控制酸性尾氣H2S/S02等于2，需及時調(diào)整風(fēng)量，運行不穩(wěn)定。經(jīng)比較、論證，采用本發(fā)明所述的“酸性氣預(yù)處理工藝”，降低投資及運行成本。在酸性氣中硫化氫濃度波動時，控制酸性尾氣中H2S/S02在0.72-1.60，不需頻繁調(diào)節(jié)風(fēng)量，操作簡單，裝置操作彈性大。
[0047]實際運行時，酸性氣(I)自低溫甲醇洗工段進入分離器(2)，除去酸性氣中的液滴，送入熱反應(yīng)器(3)在1250°C?1350°C進行熱反應(yīng)，經(jīng)一級余熱鍋爐(4)回收熱量，工藝氣
[0048](5)再經(jīng)一級冷凝器(6)冷凝至175°C回收液硫。冷凝后的工藝氣經(jīng)工藝氣預(yù)熱器(7)再預(yù)熱后進入催化反應(yīng)器(8)反應(yīng)，再經(jīng)催化反應(yīng)冷凝器(9)冷凝至135°C回收液硫。酸性尾氣(10)、燃料氣和助燃空氣進入焚燒爐(11)過氧焚燒，使酸性尾氣中的H2S、單質(zhì)硫、有機硫等都完全轉(zhuǎn)化成硫氧化物，經(jīng)二級余熱鍋爐(12)回收熱量后的焚燒煙氣(13)進入硫氧化物氨法吸收裝置。
[0049]運行參數(shù)與結(jié)果:運行情況如下表(焚燒爐溫度980°C ):
[0050]表I某煤化工制甲醇項目酸性氣預(yù)處理運行參數(shù)表
【權(quán)利要求】
1.一種酸性氣預(yù)處理工藝，其特征是具體步驟包括: 1)熱反應(yīng)及催化反應(yīng):將分液后的酸性氣通入熱反應(yīng)裝置，經(jīng)余熱回收、冷凝回收液硫，再預(yù)熱后進入催化反應(yīng)裝置進行催化反應(yīng)； 熱反應(yīng)裝置將有機硫、硫化氫部分焚燒成二氧化硫；催化反應(yīng)后的煙氣經(jīng)降溫回收液硫后，產(chǎn)生的尾氣送尾氣焚燒系統(tǒng)； 2)尾氣焚燒:尾氣在摻入燃料氣、助燃空氣后在尾氣焚燒爐焚燒，將余下的硫化氫、有機硫、氫氣、一氧化碳等充分燃燒，焚燒煙氣經(jīng)余熱回收后送硫氧化物氨法吸收裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性氣預(yù)處理工藝，其特征是熱反應(yīng)后酸性氣中硫化氫與二氧化硫的摩爾比控制在0.52?1.63。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性氣預(yù)處理工藝，其特征是尾氣焚燒溫度為760°C?1400。。，優(yōu)選900。。?13500C ;煙氣停留時間為0.5s?6s，優(yōu)選1.5s?4s ;空氣過剩系數(shù)為 1.05 ?1.7，優(yōu)選 1.15 ?1.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性氣預(yù)處理工藝，其特征是尾氣焚燒后煙氣中的硫化氫、COS、CS2含量之和在IOppm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性氣預(yù)處理工藝，其特征是處理的酸性氣中硫化氫濃度為15%?95%，烴含量為0%?6%，其余為二氧化碳、氮氣、水蒸氣、氫氣、一氧化碳、氨氣等；酸性氣來源于石油化工、天然氣化工、煤化工、頁巖油化工、頁巖氣化工、硫酸工業(yè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性氣預(yù)處理工藝，其特征是催化反應(yīng)裝置不裝填水解催化齊[J，此時有機硫在尾氣焚燒系統(tǒng)完全焚燒成二氧化硫。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的酸性氣預(yù)處理工藝，其特征是二氧化硫濃度小于30000mg/Nm30
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性氣預(yù)處理工藝，其特征是采用1250°C?1350°C進行熱反應(yīng)，經(jīng)一級余熱鍋爐(4)回收熱量，再經(jīng)一級冷凝器(6)冷凝至175°C回收液硫；冷凝后的工藝氣經(jīng)工藝氣預(yù)熱器(7 )再預(yù)熱后進入催化反應(yīng)器(8 )反應(yīng)，再經(jīng)催化反應(yīng)冷凝器(9 )冷凝至120-135°C回收液硫。
【文檔編號】F23G7/06GK103822217SQ201410051879
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】羅靜, 祁麗昉, 徐長香, 羅勇迎, 傅國光, 高瑞華 申請人:江蘇新世紀(jì)江南環(huán)保股份有限公司