从含硫化氢的气流中回收硫的方法技术

含硫化氢的进料气流在克劳斯炉（１６）中进行克劳斯反应。将氧或含至少８０％体积氧的富氧空气通入炉（１６）以支持硫化氢的燃烧。在炉（１６）中将氨完全破坏。在硫冷凝器（３０）中冷凝除去得到的流出气中的硫蒸气。使贫硫流出气进行多个硫化氢的催化反应步骤以在催化反应器（３６，４４）和（５２）中形成另外的硫蒸气，在硫冷凝器（３８，４６）和（５４）中冷凝除去气体中的硫蒸气。在反应器（６０）中将得到尾气中的二氧化硫还原为硫化氢。在急冷塔（６４）中将水蒸汽从经还原的尾气中冷凝。将第一部分贫水蒸汽尾气循环至克劳斯炉（１６）的燃烧区。通常将第二部分排放至焚烧炉（８０）。将第一部分中任何过量的气体引入催化反应器（３６，４４）和（５２）的最上游（３６）的中间区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从含硫化氢的气流中回收硫的方法本专利技术涉及一种从含硫化氢和氨的气流中回收硫的方法。如在原油的精炼操作中，形成了各种含硫化氢和氨的废气流。由于这些气流含有硫化氢和氨，如果不首先进行处理以脱除几乎所有的硫化氢和氨，这样的气流不允许排放到空气中。美国专利4 798 716公开了一种从含硫化氢的气流中回收硫的方法。这个方法使用克劳斯炉，该炉用纯氧或富氧空气支持部分进料中的硫化氢燃烧。作为燃烧产物形成的二氧化硫与残余的硫化氢通过克劳斯反应生成硫蒸气。克劳斯反应进行不完全。离开克劳斯炉的流出气流包含硫蒸气、硫化氢、二氧化硫和水蒸汽。当通过冷凝除去硫蒸气后，流出气流中的硫化氢和二氧化硫在适合的催化剂下再进行多个克劳斯反应步骤。每次催化克劳斯反应步骤后，将流出气流中的硫蒸气冷凝。这样形成的尾气就只含少量的含硫分子。接着氢化尾气，使其中所有的含硫物类转化成硫化氢。然后冷凝除去氢化尾气中的水。经过这样处理的尾气一部分作为稀释气流返回克劳斯炉以降低炉温。另一部分经过处理的尾气可以返回到较上游或最上游的催化克劳斯反应阶段的进口。在该方法中为了防止循环导致气体的不断积累，部分流出气流从与较下游或最下游的催化克劳斯反应阶段相连的硫冷凝器出口排到焚烧炉。这样排出的流出气流的比例通过设定流量控制阀来确定。这种设定取决于用来推动氢化的尾气通过水冷凝器的压缩机的入口压力。压力越大，流出气流排放的比例越高。为了降低过程中排放气体的比率并且保持炉中燃烧区内的高温以确保氨完全燃烧，需要保持高的硫化氢转化为硫的百分比。本专利技术的第一方面提供了一种从含硫化氢和氨的进料气流中回收硫的方法，所述方法包括以下步骤：-->a)将进料气流引入克劳斯炉中的燃烧区；b)往燃烧区通入纯氧或含至少80％摩尔氧的富氧空气；c)在燃烧区中进料气流中的一部分硫化氢燃烧生成二氧化硫和水蒸汽，一部分二氧化硫与残余的硫化氢在炉中反应生成硫蒸气；d)使克劳斯炉的温度保证进料气流中的氨完全破坏；e)从炉中排出含硫蒸气、水蒸汽、硫化氢和二氧化硫的流出气流；f)冷凝除去流出气流中的硫蒸气，形成贫硫蒸气气流；g)使所述贫硫蒸气流出气流进行上游和至少一个下游的硫化氢催化反应阶段以形成另外的硫蒸气；h)冷凝每个所述催化反应阶段下游的另外的硫蒸气，排出含残余的硫化氢和二氧化硫的尾气；i)将所述尾气中的二氧化硫还原成硫化氢；j)冷凝除去经还原的尾气中的水蒸汽，形成经还原的贫水蒸汽尾气；k)将经还原的贫水蒸汽尾气分成两个部分，第一部分的至少部分循环至燃烧区，第二部分从过程中排放，其中第一部分占经还原的贫水蒸汽尾气体积的至少60％；和l)控制所述第一部分循环进入燃烧区的比率以便保持所述温度条件，以确保氨完全破坏以及至少达到所需的硫化氢的最小转化百分率，并将任何过量的第一部分经还原的贫水蒸汽尾气通入克劳斯炉远离燃烧区的部分和/或通入上游的催化阶段。优选第二部分经还原的贫水蒸汽尾气送入焚烧炉。和美国专利4798 716描述的方法相比，本专利技术方法的优点是减小了排放气流的规模，特别是减小了焚烧炉的尺寸。本专利技术方法的具体特征是凭借排放气流的位置，可通过本方法保持较高的氢含量，而不需要提供外部氢源(除了为紧急情况下备用)用来还原尾气中的二氧化硫，原因是尾气中已存在过量的氢。-->通过回收至少60％体积的经还原的贫水蒸汽尾气，可保持较高的硫化氢转化成硫蒸气的有效转化率。优选监控流出克劳斯炉燃烧区的气体的温度并且控制第一部分经还原的贫水蒸汽尾气循环进入燃烧区的比率，以便使被监控温度等于或高于确保氨基本完全破坏的所选值，即至少1300℃。任何过量的第一部分经还原的贫水蒸汽尾气(通常存在)可引入一个或多个远离克劳斯炉燃烧区的不同位置，或者通入上游催化反应阶段以生成另外的硫蒸气。在本专利技术第一方面的一个实施例中，所述炉可装有节流环，燃烧区位于节流环的上游，过量的第一部分经还原的贫水蒸汽尾气引入节流环的下游。或者，任何过量的第一部分经还原的贫水蒸汽尾气可引入上游催化反应阶段(优选为克劳斯反应)的进口。然而，更有利的是将任何过量的第一部分经还原的贫水蒸汽尾气引入上游催化反应阶段(克劳斯反应)的中间区域，以便冷却该阶段。因为这样的冷却方式有助于增加该阶段中克劳斯反应发生的范围，因而有助于提高硫化氢转化成硫的总转化百分率，这点首先通过本专利技术第一方面的方法实现。可选择过量的第一部分经还原的贫水蒸汽尾气引入克劳斯反应的上游(第一)催化反应阶段的中间区域的位置，以便不影响痕量的氧硫化碳和二硫化碳的破坏，这种破坏可在引入处的上游完成。但是，这种将含有硫化氢的气流引入克劳斯法的最上游催化克劳斯反应阶段的中间区域的方法并不受限于本专利技术第一方面的方法。也可使用例如EP-A-0 565 316的方法。因此，本专利第二方面提供了一种从含硫化氢的进料气流中回收硫的方法，所述方法包括以下步骤：使进料气流中的硫化氢与二氧化硫之间以一系列步骤发生克劳斯反应，这些步骤依次包含至少一个热阶段和第一催化阶段，从第一催化阶段的下游取出至少部分-->经过处理的流体，将其中的二氧化硫还原成硫化氢形成经还原的气流，将水蒸汽从经还原的气流中冷凝，并往第一催化阶段的中间区域引入用于温度调节的得到的经还原的贫水蒸汽气流。优选控制所述温度调节气流的引入，以便将流出第一催化阶段的气流的温度保持在所选温度或高于所选温度。优选所选温度比硫的露点至少高5℃，更优选该温度范围为270℃-275℃。优选第一催化阶段引入温度调节气流的上游的区域在这样的温度下操作，该温度保证存在的任何氧硫化碳和任何二硫化碳基本完全破坏。因此优选该温度为300℃-350℃。在本专利的两个方面中，优选将经还原的贫水蒸汽气流在引入第一催化阶段前加热到硫的固化温度以上。优选所选温度为130-140℃。这样加热后，避免了在输送经还原的贫水蒸汽气流时硫在管道上固化。在本专利技术第一方面的方法中，优选所述第一部分经还原的贫水蒸汽尾气占经还原的贫水蒸汽尾气体积的65-95％。更优选第一部分占经还原的贫水蒸汽尾气体积的70-95％。最优选第一部分经还原的贫水蒸汽尾气占经还原的贫水蒸汽尾气体积的75-90％。在本专利技术第一方面的方法中，优选二氧化硫的所述还原反应在200-400℃下催化进行。在本专利技术第一方面的方法中，优选在将其中的二氧化硫还原之前通过间接热交换加热尾气。这种加热方法避免了用燃烧产物稀释尾气以达到最佳的还原温度。稀释将增加排放气的规模，以及增加气体(如二氧化碳和氮)循环至该方法的上游部分的比率。在本专利技术第一方面的方法中，优选燃烧区域的操作温度足以保证产生比还原尾气所需的氢量大大过量(超过五倍)的氢。因此，该专利技术不需要外部产生氢以用于本专利技术第一方面的方法。在本专利技术第一方面的方法中，通常在所述上游步骤(为催化克劳斯反应步骤)的下游有一个或两个催化克劳斯反应步骤。或者，在硫-->化氢选择性氧化为硫的催化步骤之后(除去硫之后)可有一个催化克劳斯反应步骤。也可在硫化氢选择性氧化为硫的催化步骤之后再采用之前的上游催化反应步骤。在本专利技术第一方面的方法中，优选将所述第一部分气体和氧或富氧空气分别引入燃烧区。这样避免了将氧或富氧空气与第一部分气体预混合带来的事故风险。在本专利技术第一方面的方法中，优选第一部分经还原的贫水蒸汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含硫化氢和氨的进料气流中回收硫的方法，所述方法包括以下步骤：ａ）将进料气流引入克劳斯炉中的燃烧区；ｂ）往燃烧区通入纯氧或含至少８０％摩尔氧的富氧空气；ｃ）在燃烧区中进料气流中的一部分硫化氢燃烧生成二氧化硫和水蒸 汽，一部分二氧化硫与残余的硫化氢在炉中反应生成硫蒸气；ｄ）使克劳斯炉的温度保证进料气流中的氨完全破坏；ｅ）从炉中排出含硫蒸气、水蒸汽、硫化氢和二氧化硫的流出气流；ｆ）冷凝除去流出气流中的硫蒸气，形成贫硫蒸气气流； ｇ）使所述贫硫蒸气流出气流进行上游和至少一个下游的硫化氢催化反应阶段以形成另外的硫蒸气；ｈ）冷凝每个所述催化反应阶段下游的另外的硫蒸气，排出含残余的硫化氢和二氧化硫的尾气；ｉ）将所述尾气中的二氧化硫还原成硫化氢； ｊ）冷凝除去经还原的尾气中的水蒸汽，形成经还原的贫水蒸汽尾气；ｋ）将经还原的贫水蒸汽尾气分成两个部分，第一部分的至少部分循环至燃烧区，第二部分从过程中排放，其中第一部分占经还原的贫水蒸汽尾气体积的至少６０％；和ｌ）控制所述第 一部分循环进入燃烧区的比率以便保持所述温度条件，以确保氨完全破坏以及至少达到所需的硫化氢的最小转化百分率，并将任何过量的第一部分通入克劳斯炉远离燃烧区的部分和／或通入上游的催化阶段。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2003-7-14 0316433.21.一种从含硫化氢和氨的进料气流中回收硫的方法，所述方法包括以下步骤：a)将进料气流引入克劳斯炉中的燃烧区；b)往燃烧区通入纯氧或含至少80％摩尔氧的富氧空气；c)在燃烧区中进料气流中的一部分硫化氢燃烧生成二氧化硫和水蒸汽，一部分二氧化硫与残余的硫化氢在炉中反应生成硫蒸气；d)使克劳斯炉的温度保证进料气流中的氨完全破坏；e)从炉中排出含硫蒸气、水蒸汽、硫化氢和二氧化硫的流出气流；f)冷凝除去流出气流中的硫蒸气，形成贫硫蒸气气流；g)使所述贫硫蒸气流出气流进行上游和至少一个下游的硫化氢催化反应阶段以形成另外的硫蒸气；h)冷凝每个所述催化反应阶段下游的另外的硫蒸气，排出含残余的硫化氢和二氧化硫的尾气；i)将所述尾气中的二氧化硫还原成硫化氢；j)冷凝除去经还原的尾气中的水蒸汽，形成经还原的贫水蒸汽尾气；k)将经还原的贫水蒸汽尾气分成两个部分，第一部分的至少部分循环至燃烧区，第二部分从过程中排放，其中第一部分占经还原的贫水蒸汽尾气体积的至少60％；和l)控制所述第一部分循环进入燃烧区的比率以便保持所述温度条件，以确保氨完全破坏以及至少达到所需的硫化氢的最小转化百分率，并将任何过量的第一部分通入克劳斯炉远离燃烧区的部分和/或通入上游的催化阶段。2.权利要求1的方法，其中将第二部分经还原的贫水蒸汽尾气送入焚烧炉。3.权利要求1或权利要求2的方法，其中监控流出克劳斯炉燃烧区的气体的温度并且控制第一部分经还原的贫水蒸汽尾气循环进入燃烧区的比率，以便使被监控温度等于或高于确保氨基本完全破坏的所选值。4.上述权利要求中任一项的方法，其中将任何过量的第一部分引入克劳斯炉远离燃烧区处，或者引入上游催化反应阶段以形成另外的硫蒸气。5.权利要求4的方法，其中将任何过量的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：SR格拉维尔，
申请(专利权)人：英国氧气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]