一种处理低浓度酸性气体进行硫磺回收的装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术属于工业硫磺回收技术领域，具体涉及一种处理低浓度酸性气体进行硫磺回收的装置，以及基于该装置进行低浓度酸性气体硫磺回收的工艺。本发明专利技术所述处理低浓度酸性气体进行硫磺回收的装置，通过制硫单元、尾气处理单元、烟气净化单元及液硫脱气单元对所述酸性气体进行回收处理，并通过对各级反应器中催化剂的合理级配，有效提高了整个回收装置的硫回收率，本发明专利技术的硫磺回收装置烟气SO2排放浓度可稳定低于20mg/m

A device and process for sulfur recovery from low concentration acidic gas

【技术实现步骤摘要】
一种处理低浓度酸性气体进行硫磺回收的装置及工艺
本专利技术属于工业硫磺回收
，具体涉及一种处理低浓度酸性气体进行硫磺回收的装置，以及基于该装置进行低浓度酸性气体硫磺回收的工艺。
技术介绍
我国是煤炭大国，煤炭在我国能源结构中也占据着重要的地位。尤其是近年来，很多化工企业为了降低用氢成本，更是大力发展煤制氢装置以得到廉价氢源，如中石化已建成十余套煤制氢装置来降低企业的用氢成本，并取得较好的成果。同时，我国也大力发展煤化工，并以煤为原料制备甲醇、合成氨、煤制油和烯烃等能源以缓解油气资源的压力。但是，诸多煤化工装置的投产势必带来低浓度酸性气体污染这一亟待解决的环保问题。同时，一些小型炼油厂、净化厂中也会副产排放低浓度硫化氢废气，这些废气中H2S的体积浓度在15-50％左右，H2S的浓度较低但CO2浓度却较高。针对这些低浓度酸性气体的回收，建大型硫回收装置显然不合适也不现实，因此，开发一些针对性处理低浓度酸性气的硫磺回收装置是目前最适宜的解决方式。目前，国内外针对低浓度酸性气体的处理工艺主要有湿法工艺和干法工艺。湿法工艺主要为LO-CAT工艺，但LO-CAT工艺技术适用于产量在200kg/d-20t/d的小规模硫磺回收装置，并且存在药剂消耗量大、运行成本高的缺点。干法工艺主要是指选择氧化法，目前按照工艺特点和使用催化剂的不同，主要包括荷兰JACOBS公司的SuperClaus工艺、德国Linde公司的Clinsulf-DO工艺、美国UNOCAL公司的Selectox工艺等，其中，SuperClaus工艺是目前最成功、应用最广泛的直接氧化类工艺。SuperClaus工艺是由荷兰Comprimo公司(现已更名为Jacobs公司)与VEG气体研究院和Utrech大学合作开发并拥有，是传统Claus工艺的延伸。如附图2所示的典型SuperClaus工艺装置示意图，即在常规Claus工艺基础上，通过添加一个选择性催化氧化反应段，将来自最后一级Claus段的过程气中残余H2S选择氧化为元素硫。基于这样的理念，SuperClaus工艺的Claus部分不需要再控制H2S：SO2＝2：1，而是控制最后一级Claus反应器出口的H2S浓度。其反应方程式为：H2S+1/2O2→S+H2O。由于该反应是热力学完全反应，所以可以获得较高的硫磺回收率，硫磺回收率可达99.0％以上。但目前此类干法工艺直接排放的烟气SO2浓度较高，无法满足国家最新环保法规《石油炼制工业污染物排放标准(GB31570-2015)》的排放要求，依然需要进行后续的回收处理。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种处理低浓度酸性气体进行硫磺回收的装置，该装置可处理H2S体积浓度为15-50％的低浓度酸性气体，且装置烟气SO2排放浓度可满足国家最新环保法规《石油炼制工业污染物排放标准(GB31570-2015)》的排放要求；本专利技术所要解决的第二个技术问题在于提供一种基于所述回收装置进行低浓度酸性气体处理回收硫磺的工艺。为解决上述技术问题，本专利技术所述的一种处理低浓度酸性气体进行硫磺回收的装置，包括顺序连接的：制硫单元，所述制硫单元包括制硫炉以及反应器，所述酸性气体在所述制硫炉内进行高温硫回收，并在所述反应器内继续进行克劳斯反应，得到硫磺并进行回收；尾气处理单元，所述尾气处理单元包括硫化氢氧化反应器以及催化焚烧反应器，经所述制硫单元回收硫磺后的尾气经所述尾气处理单元进行硫化物的处理及回收；烟气净化单元，所述烟气净化单元包括脱硫吸收塔，经所述尾气处理单元处理后得到的烟气经所述烟气净化单元进行进一步的脱硫净化，并将净化后的烟气排放；液硫脱气单元，所述液硫脱气单元用于对制得液硫进行脱气处理，得到精制液硫产品。具体的，所述反应器包括顺次连接的一级反应器、二级反应器以及三级反应器；经所述制硫炉反应后的过程气顺次进入各级所述反应器进行克劳斯反应，反应产物经与各级所述反应器适配的冷凝冷却器冷却后，回收液硫产品。具体的，所述的处理低浓度酸性气体进行硫磺回收的装置中：所述一级反应器的顶部装有脱漏氧硫回收催化剂，底部装有促进有机硫水解的氧化钛基硫回收催化剂；所述二级反应器中填充有氧化钛基硫回收催化剂；所述三级反应器顶部装填有氧化铝基硫回收催化剂，中部装填有氧化钛基硫回收催化剂，底部装填有低温型尾气加氢催化剂。为了提高整个装置的硫化效率，本专利技术方案进一步对所述反应器中的催化剂进行级配设置，具体的：所述一级反应器上部装填1/4或1/3高度的脱漏氧硫回收催化剂，下部装填3/4或2/3高度的水解活性较高的氧化钛基硫回收催化剂。上部装填脱漏氧硫回收催化剂是为了保证来自制硫炉的漏氧可以在脱漏氧催化剂上处理掉而避免后部催化剂发生硫酸盐化，底部装填氧化钛基硫回收催化剂是为了最大程度促进有机硫水解反应进行；所述二级反应器全部装填水解活性较高的氧化钛基硫回收催化剂；所述三级反应器上部装填1/2高度填装大比表面氧化铝基硫回收催化剂，中部装填1/4高度的氧化钛基硫回收催化剂，底部装填1/4高度的低温型尾气加氢催化剂。顶层装有氧化铝催化剂，是为促进克劳斯反应进行，但是由于最后选择氧化段不转化除H2S以外的组分，所以当这些组分进入选择氧化段时，就造成硫回收率的降低；因而中间部分装有氧化钛基硫回收催化剂，加强COS水解反应进行；而底层装有低温型尾气加氢催化剂，可以把SO2还原成H2S和硫蒸汽。通过三级反应器的催化反应，可以保证在三级反应器出口气体中不含有SO2及最少量的COS。优选的，所述一级反应器、二级反应器以及三级反应器之前还设置有再加热设备，用于控制所述过程气进入各级所述反应器的温度；所述一级反应器与所述制硫炉之间设置有高温掺和阀，使得所述过程气在进入所述一级反应器之前进行加热升温；所述二级反应器与所述一级反应器之间设置有气气换热器，使得所述过程气在进入所述二级反应器之前进行加热升温。优选的，所述制硫炉与所述反应器之间还设置有废热锅炉，自所述制硫炉排出的高温过程气经所述废热锅炉进行热量回收并冷却，冷却后的所述过程气进入一级冷凝冷却器冷凝并回收液硫，回收的余热用于产生低压蒸汽。具体的，所述尾气处理单元中：所述硫化氢氧化反应器中设置有硫化氢选择氧化催化剂，使H2S被选择性地氧化成硫元素，并经冷凝冷却器冷凝成液硫回收；所述催化焚烧反应器中设置有催化焚烧催化剂，使尾气中残留的硫化物焚烧生成SO2。具体的，所述烟气净化单元中，所述脱硫吸收塔设置有碱液，进入所述脱硫吸收塔的所述烟气与所述碱液进行循环逆向接触，使烟气中的SO2与碱液发生反应，实现烟气的净化。具体的：所述液硫脱气单元包括鼓泡器以及液硫脱气泵；经回收的液硫进入液硫池，利用所述液硫脱气泵进行循环脱气，同时以空气为气源，通过所述鼓泡器从所述液硫池底部进行鼓泡脱气，使液硫中的有毒废气被脱出至气相，并通过蒸汽喷射器将液硫脱气产生的废气输送至所述制硫炉中进行处理。本专利技术还公开了一种基于所述装置进行的处理低浓度酸性气体回收硫磺的工艺，包括如下步骤：(1)待处理的所述低浓度酸性气体进入所述制硫炉进行高温硫回收，产生的高温过程气经冷凝得到液硫并回收，冷凝后的所述过程气继续进入各级所述反应器，在适配催化剂的作用下进行克劳斯反应并回收液硫，并将产生的尾气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理低浓度酸性气体进行硫磺回收的装置，其特征在于，包括顺序连接的：制硫单元，所述制硫单元包括制硫炉(1)以及反应器，所述酸性气体在所述制硫炉(1)内进行高温硫回收，并在所述反应器内继续进行克劳斯反应，得到硫磺并进行回收；尾气处理单元，所述尾气处理单元包括硫化氢氧化反应器(14)以及催化焚烧反应器(17)，经所述制硫单元回收硫磺后的尾气经所述尾气处理单元进行硫化物的处理及回收；烟气净化单元，所述烟气净化单元包括脱硫吸收塔(18)，经所述尾气处理单元处理后得到的烟气经所述烟气净化单元进行进一步的脱硫净化，并将净化后的烟气排放；液硫脱气单元，所述液硫脱气单元用于对制得液硫进行脱气处理，得到精制液硫产品。

【技术特征摘要】
1.一种处理低浓度酸性气体进行硫磺回收的装置，其特征在于，包括顺序连接的：制硫单元，所述制硫单元包括制硫炉(1)以及反应器，所述酸性气体在所述制硫炉(1)内进行高温硫回收，并在所述反应器内继续进行克劳斯反应，得到硫磺并进行回收；尾气处理单元，所述尾气处理单元包括硫化氢氧化反应器(14)以及催化焚烧反应器(17)，经所述制硫单元回收硫磺后的尾气经所述尾气处理单元进行硫化物的处理及回收；烟气净化单元，所述烟气净化单元包括脱硫吸收塔(18)，经所述尾气处理单元处理后得到的烟气经所述烟气净化单元进行进一步的脱硫净化，并将净化后的烟气排放；液硫脱气单元，所述液硫脱气单元用于对制得液硫进行脱气处理，得到精制液硫产品。2.根据权利要求1所述的处理低浓度酸性气体进行硫磺回收的装置，其特征在于，所述反应器包括顺次连接的一级反应器(5)、二级反应器(8)以及三级反应器(11)；经所述制硫炉(1)反应后的过程气顺次进入各级所述反应器进行克劳斯反应，反应产物经与各级所述反应器适配的冷凝冷却器冷却后，回收液硫产品。3.根据权利要求2所述的处理低浓度酸性气体进行硫磺回收的装置，其特征在于：所述一级反应器(5)的顶部装有脱漏氧硫回收催化剂，底部装有促进有机硫水解的氧化钛基硫回收催化剂；所述二级反应器(8)中填充有氧化钛基硫回收催化剂；所述三级反应器(11)顶部装填有氧化铝基硫回收催化剂，中部装填有氧化钛基硫回收催化剂，底部装填有低温型尾气加氢催化剂。4.根据权利要求2或3所述的处理低浓度酸性气体进行硫磺回收的装置，其特征在于：所述一级反应器(5)、二级反应器(8)以及三级反应器(11)之前还设置有再加热设备，用于控制所述过程气进入各级所述反应器的温度；所述一级反应器(5)与所述制硫炉(1)之间设置有高温掺和阀(2)，使得所述过程气在进入所述一级反应器(5)之前进行加热升温；所述二级反应器(8)与所述一级反应器(5)之间设置有气气换热器(6)，使得所述过程气在进入所述二级反应器(8)之前进行加热升温。5.根据权利要求1-4任一项所述的处理低浓度酸性气体进行硫磺回收的装置，其特征在于：所述制硫炉(1)与所述反应器之间还设置有废热锅炉(3)，自所述制硫炉(1)排出的高温过程气经所述废热锅炉(3)进行热量回收并冷却，冷却后的所述过程气进入一级冷凝冷却器(4)冷凝并回收液硫，回收的余热用于产生低压蒸汽。6.根据权利要求1-5任一项所述的处理低浓度酸性气体进行硫磺回收的装置，其特征在于，所述尾气处理单元中：所述硫化氢氧化反应器(14)中设置有硫化氢选择氧化催化剂，使H2S被选择性地氧化成硫元素，并经冷凝冷却器冷凝成液硫回收；所述催化焚烧反应器(17)中设置有催化焚烧催化剂，使尾气...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑利，刘爱华，刘增让，徐翠翠，常文之，陶卫东，郝国杨，吕才山，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司，
类型：发明
国别省市：北京,11