从酸性气流中高效回收硫的方法技术

公开了一种从酸性气流中回收硫的方法。该方法包括与生物硫回收步骤组合的Ｃｌａｕｓ硫回收步骤，以提供含有非常低浓度的硫化氢和二氧化硫的脱硫气流。该方法包括：在氧化条件下使酸性气流与氧气反应而得到含有硫化氢和二氧化硫的燃烧气体，使硫化氢与二氧化硫的比超过２∶１，优选为２∶１－３０∶１。在Ｃｌａｕｓ反应条件下使燃烧气体反应以得到含有硫的反应气。从反应气中回收硫以得到含有一定浓度的硫化氢和少于１０００ｐｐｍ的二氧化硫的尾气。将该尾气与贫吸收剂接触，由此从尾气中将其中含有的部分硫化氢除去并得到脱硫气体和含有溶解的硫化氢的富溶剂。通过在利用富溶剂的合适的生物氧化条件下使富溶剂与硫细菌接触而将富溶剂的溶解的硫化氢生物氧化成元素硫。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求了2004年3月3日提交的美国临时申请序列号60/549,685的权益。本专利技术涉及一种从含有硫化氢的酸性气流中回收硫的方法。本专利技术的一个方面涉及一种硫回收方法，其包括催化和生物转化硫化氢以得到硫产品和含有低浓度硫化氢的气流。出于多种原因，从工艺气流中除去硫可能是所希望的或甚至是必须的，这些原因包括例如需要从化学工艺蒸汽和烃处理设备中除去硫化合物以符合政府规定。用于处理某些含有硫化氢的工艺物流以回收元素硫的一种公知方法是Claus方法。该Claus方法是一种两步法，其包括热步骤，随后是催化步骤。在热步骤中，进料物流的硫化氢通过利用氧气燃烧部分氧化以形成含有二氧化硫的燃烧气体。该热步骤的化学反应由以下方程式(1)表示(1)2H2S+3O2→ 2SO2+2H2O可以使含于燃烧气体中的硫化氢和所形成的二氧化硫进行Claus反应，使它们根据以下方程式(2)反应形成元素硫(2)2H2S+SO23S+2H2O进一步在Claus方法中，通过将燃烧气体通过Claus催化剂而使燃烧气体中未反应的硫化氢和二氧化硫根据Claus反应方程式(2)催化反应，所述催化剂提供了较低的Claus反应温度。该Clause方法还提供了作为产品回收所形成的元素硫并得到Claus尾气。尽管Claus方法非常有效地回收了其进料物流中的大部分硫，但其仍然仅仅提供了通过两床的催化Claus设备至多约94-96％的硫回收率。带有三个或更多个催化床的Claus设备可以提供硫回收率的逐渐增加的提高，但单独通过Claus设备的硫回收率的实际上限至多为约97-98％。但可以将来自于Claus方法的尾气进一步处理以提供残余的硫化氢和二氧化硫的转化以及附加的硫回收。通过Claus尾气处理例如SCOT方法，总的硫回收率可以达到至多约99-99.8％。目前需要改进的硫回收方法，其优选在较低的资金成本下提供高的硫回收率和更好的操作效率。伴随着日益更加严格的硫排放标准，还需要与包括和Claus尾气处理装置偶合的Claus装置的常规硫回收体系所提供的从含有硫化合物的工艺物流中的硫回收率甚至更大的硫回收方法。因此，本专利技术方法的一个目的是提供从含有硫化合物的工艺物流中高的硫回收率。本专利技术的另一个目的是提供一种从含有硫化合物的工艺物流中有效回收硫的方法。因此，本专利技术的一个实施方案包括一种硫回收方法。在该方法中，将含有硫化氢的酸性气流作为进料加入运行的硫回收体系，以得到第一硫产品以及含有硫化氢和少于约1000ppmv二氧化硫的Claus尾气。然后将该Claus尾气加入运行的生物气脱硫体系，以得到第二硫产品和含有少于100ppmv硫化氢的脱硫气体。本专利技术的另一个实施方案包括一种从酸性气流中回收硫的方法。该方法包括与生物硫回收步骤组合的Claus硫回收步骤，以提供具有非常低的硫化氢和二氧化硫浓度的脱硫气流。在一定的氧化条件下使酸性气流与氧气反应，以得到含有硫化氢和二氧化硫的燃烧气体，其具有超过2∶1的硫化氢与二氧化硫比。在Claus反应条件下使燃烧气体反应以得到含有硫的反应气。从反应气中回收硫以得到含有一定浓度的硫化氢和少于1000ppmv二氧化硫的尾气。使尾气与贫吸收剂接触，由此从尾气中将其中含有的部分硫化氢除去，并得到脱硫气体和含有溶解的硫化氢的富溶剂。通过在利用富溶剂的合适的生物氧化条件下使富溶剂与硫细菌接触而将富溶剂的溶解的硫化氢生物氧化成元素硫。本专利技术方法的另一个实施方案包括使含有硫化氢的酸性气流通过燃烧区，以用氧气将酸性气流中的硫化氢部分氧化形成二氧化硫，由此提供含有二氧化硫和硫化氢的燃烧气流。控制在燃烧区中氧化的硫化氢的量，使酸性气流中少于33体积％的硫化氢被氧化成二氧化硫。然后使燃烧气流通入在Claus转化条件下运行的Claus反应区，以得到含有硫的反应气。从反应气中回收硫以得到含有一定浓度的硫化氢的Claus尾气。将Claus尾气通入吸收区，以使Claus尾气与贫苛性碱溶液接触，由此从Claus尾气中回收硫化氢并从中得到脱硫尾气和富苛性碱溶液。将富苛性碱溶液通入生物反应区，以将所述富苛性碱溶液中溶解的硫化物生物氧化成元素硫。本专利技术的其它目的和优点将从以下的详细描述和所附的权利要求书中明显看出。附图说明图1是表示本专利技术的硫回收方法的Claus工艺体系和Claus工艺步骤的某些方面的示意图。图2是表示本专利技术的硫回收方法的生物气脱硫体系和生物转化工艺步骤的某些方面的示意图。本专利技术方法提供了从酸性气流中高效回收硫，并且因此提供了从含有硫化氢的气流中深度除去硫化氢。本专利技术方法的一个特征包括将硫回收工艺体系与生物气脱硫工艺体系组合设置。该设置处理酸性气流和从酸性气流中高效回收硫，由此提供了硫产品以及含有极低浓度的硫化氢和二氧化硫的脱硫气体产品流。本专利技术的硫回收方法包括将含有硫化氢(H2S)的酸性气流加入Claus硫回收体系。该Claus硫回收体系可以是用于处理酸性气流以得到硫产品和含有一定浓度H2S的Claus尾气的任何合适的工艺体系。Claus硫回收方法是一种用于从酸性气流中回收硫的公知方法，并且其可以提供合理高的硫回收率。但在希望或者要求极高的硫回收率的情况下，Claus硫回收方法或体系将不能提供这种高回收率。因此根据本专利技术，将Claus体系与处理Claus尾气的生物气脱硫体系偶合，以进一步增加从Claus尾气中除去硫，从而提供与Claus尾气相比含有明显更低浓度H2S的脱硫尾气和增加从酸性气流中总的硫回收率。因此，脱硫尾气可以具有少于(优选明显少于)Claus尾气的H2S浓度的H2S浓度。因此，本专利技术方法通过提供通常具有少于约2000份/每百万体积(ppmv)的H2S浓度的脱硫尾气而从酸性气体中特别深度地除去H2S，但希望的是脱硫尾气中的H2S浓度少于100ppmv。本专利技术方法甚至可以提供在脱硫尾气中可能低至少于50ppmv的优选H2S浓度，最优选地，脱硫尾气中的H2S浓度少于10ppmv，甚至少于5ppmv或1ppmv。脱硫尾气中H2S浓度的实际下限约为100份/每十亿体积(ppb)或10ppb。Claus硫回收体系可以包括分别提供Claus工艺的热步骤和催化步骤以由此得到Claus硫产品和Claus尾气的燃烧装置和反应装置。该燃烧装置可以包括装有燃烧器的炉子或者用于接收酸性气体和含氧气体例如空气并且用于使含于酸性气体中的部分H2S根据上面方程式(1)燃烧成二氧化硫(SO2)的任何其它合适的燃烧装置。该燃烧装置由此确定了其中将酸性气体的H2S部分氧化形成含有硫化氢和二氧化硫的燃烧气流的燃烧区或热区。进入Claus体系的燃烧装置的酸性气体进料可以来自于任何来源，并且本文中使用的术语“酸性气体”是指通常以明显的浓度水平含有H2S的流体物流。该酸性气体进料还可以含有其它组分，例如二氧化碳，或氮气，或烃，或氨，或者一种或多种这些列出的组分的组合。但酸性气体进料的组成可以根据其来源和其它因素而变化。一种常见的酸性气体源来自用于从含有硫化氢的流体物流中除去硫化氢的常规的主要气体处理体系。酸性气体进料的H2S浓度通常可以约为酸性气体进料物流的总体积的5-98体积％。但一般而言，酸性气体进料物流中的H2S浓度为50-95体积％，更通常为80-94体积％。下表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫回收方法，其包括：将含有硫化氢的酸性气流作为进料加入运行的硫回收体系，以得到第一硫产品以及含有硫化氢和少于约１０００ｐｐｍｖ二氧化硫的Ｃｌａｕｓ尾气；和将所述Ｃｌａｕｓ尾气加入运行的生物气脱硫体系，以得到第二硫产品和含有少于１ ００ｐｐｍｖ硫化氢的脱硫气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JK陈，MA赫夫马斯特，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]