含硫化合物废气催化焚烧方法技术

本发明专利技术提供了一种含硫化合物废气催化焚烧方法，含硫化合物废气与空气混合，经预热后进入催化焚烧反应器，催化焚烧后的排放或进一步脱硫后排放；其中空气的混合比例控制过氧系数≥１．０，预热温度为２００～３００℃，反应温度为２００～４００℃，空速为１５００～１５０００ｈ↑［－１］。催化焚烧催化剂以二氧化硅为载体，活性组分为钒、铁的氧化物及银。本发明专利技术方法适用于各类硫回工艺及地热发电厂尾气的催化焚烧处理。本发明专利技术方法流程简单，可以有效处理组分复杂的含硫化合物废气。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别是硫回收尾气催化焚烧工艺方法，适用于各类硫回工艺如克劳斯、超级克劳斯、还原吸收法(SCOT、 SSR)、还原一吸收一再循环法(RAR)等]及地热发电厂尾气的催化焚烧处理，可 将尾气中硫化氢、二硫化碳及羰基硫等硫化物转化为臭味和毒性均较低的二氧 化硫或硫。炼油厂加工原油中的硫大部分通过其硫回收装置以单质硫的形式回收，硫 回收工艺包括克劳斯工艺和克劳斯+尾气深度净化工艺两类，目前中国国内77 套硫回收装置中，51套为单纯克劳斯工艺，26套设有超级克劳斯、低温克劳斯 或SCOT等尾气深度净化工艺。克劳斯工艺硫回收率一般不超过96。/。，克劳斯 +尾气深度净化工艺硫回收率一般为98.5% 99.8%，未回收的硫以硫化氢、二 氧化硫、二硫化碳、羰基硫等形式进入硫回收尾气。无论采用何种硫回收工艺， 因其尾气中含有一定量的硫化氢和有机硫化物，为满足恶臭污染物排放标准， 必须焚烧后才能排放。由于克劳斯尾气中的可燃组分(如硫化氢、羰基硫、 一氧 化碳、二硫化碳、氢气、元素硫及少量油气)常低于尾气总量的3% (气体的百分 含量为体积百分含量，下同)，必须补充燃料，才能完全燃烧，并将硫化物氧化 为二氧化硫。尾气焚烧工艺有热焚烧和催化焚烧两类，国内克劳斯装置尾气基 本采用热焚烧法处理。热焚烧法通常在过量氧气及650 85(TC进行。由于难以 精确控制焚烧温度等操作条件，实践中常出现焚烧炉烧变形的情况，降低了焚 烧炉的使用寿命。为降低焚烧所需的辅助燃料消耗，并延长焚烧炉的使用寿命， 采用催化焚烧技术是必要的。催化焚烧在催化剂作用下，能以较低温度(如300 40(TC)使尾气中的硫化氢氧化为二氧化硫。催化焚烧的投资略高于热焚烧，能耗 和操作费用大幅度降低。催化焚烧的实际收益与装置的规模有关， 一个100t/d的硫回收装置可节约1000m3/d的燃气，催化剂使用寿命期间节约的燃料费用是 所消耗催化剂费用的10倍以上。装置规模更大时，节能效果更加显著。随着油 气价格的攀升，节能环保的硫回收尾气催化焚烧技术将逐歩取代能耗较高的热 焚烧技术。对于硫回收率低于99.5%的普通克劳斯工艺，尾气中二氧化硫难以达标排 放。这些硫回收装置多属中小型，生产能力一般小于10kt/a，基本都是二级或三 级克劳斯(Claus)工艺，总硫转化率不超过96%。若要达标排放，硫回收装置的 总硫回收率必须高于99.5%。已工业化的尾气处理工艺中，唯有SCOT工艺及类 似工艺(SSR、 RAR等)可满足排放标准。随着高硫原油加工量的增加及大气污染 物综合排放标准(GB16297-1996)的执行，硫回收装置将趋于大型化，并逐步采 用克劳斯+尾气深度净化工艺(如SCOT、 SSR、 RAR等)。其主要反应如下克劳斯反应3H2S + 3/202—3S+2H20 H2S+ 3/202—S02+2H20 2H2S+S02—3/2 S+2H20克劳斯副反应C02+H2S—COS+H20 COS+H2S—CS2+H20 2COS—C02+CS2SCOT反应S2+2H2—2H2S S02+3H2—H2S+2H20 CO+H20—C02+H2 COS+H20—C02+H2SCS2十2H20—C02+2H2SSCOT副反应S02+3CO—COS+2C02S2+2CO—2COSH2S+CO—COS+H2 SCOT尾气中硫化氢的浓度约为500 1000 ppm，羰基硫约为10 150 ppm，氮气+氩气约占50% 60% (气体百分含量为体积百分含量，下同)， 水蒸气约占20% 30%,氢气约占0.5% 1.0%， 一氧化碳约占0.2%， 二氧 化碳约占5% 15%。硫化氢及有机硫化物(如二硫化碳、羰基硫)是一类对人 体有不同程度毒性的恶臭污染物，为满足GB 14554-93恶臭污染物排放标准， SCOT尾气必须焚烧后排放。硫回收尾气催化焚烧与热焚烧对比见表1，从节 能和环保角度来看，催化焚烧明显优于热焚烧。克劳斯尾气与SCOT尾气干基 组成对比见表2。 SCOT工艺尾气较克劳斯尾气"清洁"，其中一氧化碳、二氧 化硫、羰基硫、二硫化碳等的浓度较低，硫化氢浓度较高，这类尾气不易污染 催化剂，更适合于催化焚烧处理，其硫化物的处理效果更好。表1硫回收尾气催化焚烧与热焚烧对比类型 催化焚烧 热焚烧处理气量，m3/h 20000 20000预热温度，K 400 400反应温度，K 600 1070停留时间，s 0.48(空速7500h力 0.5压降，Pa 3000 500出口硫化氢，ppm <10 <10一氧化碳转化率， 10 45氮氧化物排放，kg/h 1 4能耗，kwh/d 2000 1 0000设备投资，万元280 120运行费用，万元/年 80 500维护费用，万元/年 15 30 表2克劳斯尾气与SCOT尾气组成对比iS 克劳斯尾气 SCOT尾气一氧化碳，。/。 Hi ^氧气+氩气，％ 0.8 0.8氮气，％ 68.1 71.1氢气，％ 0.9 1.9甲烷，％ 0.6 0.6二氧化碳，％ 26.8 25.2硫化氢，％ 0.8 0.09硫蒸气，％ 0.15 -二氧化硫，％ 0.2 0.002羰基硫，％ 0.15 0.006二硫化碳，％ 0.10 0.002硫回收尾气催化焚烧技术尚未在国内工业应用，壳牌石油公司和法国石油 研究院的硫回收尾气催化焚烧工艺已在国外广泛应用，壳牌石油公司催化焚烧 工艺主要用于SCOT尾气，法国石油研究院的硫回收催化焚烧工艺主要用于克 劳斯尾气。两种工艺流程类似，空气和硫回收尾气在预热器混和，经燃料气燃 烧预热，进入反应器催化焚烧，尾气经烟囱外排大气。壳牌石油公司SCOT尾 气催化焚烧工艺主要操作参数为球形氧化铝基催化剂S-099或CRITERION 099，反应温度370。C,空速7500h"，硫化氢出口浓度<10ppm。法国石油研 究院硫回收尾气催化焚烧工艺主要操作参数为球形氧化铝基催化剂RS 103或RS 105，操作温度300 400°C，催化剂空速2500 5000h—1，过氧量0.5% 1.5%(v/v)，出口硫化氢S5ppm， 二硫化碳+羰基硫S150ppm。上述两种工艺 采用明火直燃式预热，温度及防爆控制较为复杂，氧化铝基催化剂耐硫酸盐化 能力较差，使用寿命较短。CN 1410149A公开了一种气体中硫化氢的焚烧催化剂及制备和使用方法， 该催化剂的载体为氧化硅，活性组分为铁和钒的氧化物，操作温度250 350 'C，空速1000 10000h"，该工艺及催化剂对羰基硫等有机硫的氧化活性较差。 CN1163785A公开了一种气体中硫化氢的催化焚烧工艺，适于处理克劳斯尾气， 以活性炭为催化剂，在温度为200 4(KTC下，将硫化氢催化氧化为二氧化硫； 硫化氢含量为0.5% 4%~")，水汽含量4% 30%~")，空速3000 10000 h"， 硫化氢的转化率为100%， 二氧化硫生成率90% 99%;该工艺及催化剂对羰 基硫等有机硫的氧化活性较差。USP4576184、 USP4444908、 USP4528277、 USP4444741、 USP4444742、 US本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含硫化合物废气催化焚烧方法，包括以下内容，含硫化合物废气与空气混合，经预热后进入催化焚烧反应器，催化焚烧后的排放或进一步脱硫后排放；其中空气的混合比例控制过氧系数≥１．０，预热温度为２００～３００℃，反应温度为２００～４００℃，空速为１５００～１５０００ｈ↑［－１］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李凌波，刘忠生，郭兵兵，李勇，
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抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]