对含硫化氢气流的处理制造技术

用氧或富氧空气支持第一进料气流中的部分硫化氢在炉（１６）中的燃烧。在硫冷凝器（２６）中，从所得的气流中分离出硫。在催化反应器（３２）中进行所得的贫硫蒸气气流中硫化氢与二氧化硫的催化克劳斯反应。在另一个硫冷凝器（３４）中分离出硫。将所得的贫硫蒸气气流输送至催化还原反应器（４０），在其中将所有残余的二氧化硫和任何硫蒸气还原成硫化氢。所得的经过还原的气体混合物中所含的水蒸气在急冷塔（５２）中被分离出。所得的贫水蒸气气流，通常和第二进料气流一起流向用于进一步处理的克劳斯装置中。采用催化克劳斯反应器（３２）有助于将催化反应器（４０）中二氧化硫完全还原为硫化氢，并由此使得可以获得高的硫化氢转化为硫的转化率。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从含硫化氢气流中回收硫的方法和装置本专利技术涉及处理含硫化氢的气流的方法和装置。在原油的精炼或天然气的精炼操作中，形成了各种含硫化氢的气流，如废气。由于这些气流含有硫化氢，因此不能在未经最初处理除去几乎所有的硫化氢下排放至空气中。处理这些气流，以从其中回收硫的标准方法为克劳斯(Claus)法。常规的克劳斯法在EP-A-565 316的介绍段落中有描述。EP-A-565 316还描述了如下一种方法，其中在第一反应器中，含有硫化氢的气流的一部分硫化氢被氧化成二氧化硫，使由此形成的二氧化硫与残余的硫化氢反应，形成硫蒸气和水蒸汽。从炉中排出一部分已反应的气流，其中包括硫蒸气、水蒸汽、残余的硫化氢和残余的二氧化硫。采用硫冷凝器将硫蒸气从部分处理过的气流中排出，从而形成贫硫蒸气气流。将至少部分的贫硫气流送至一催化反应器中，在那里将所含的二氧化硫经氢气还原成硫化氢。从所得的还原性气流中分离出蒸汽。随后优选将贫水蒸汽气流循环至所述炉中。从上述循环的所选位置分离出吹扫流，并进一步处理使其适合排放至环境中。循环的目的是为了在炉中以极高转化率将硫化氢转化为硫蒸气，由此有利于提高总的转化率，使其足以符合任何规定的环境标准。通过使用纯氧(或高富氧空气)，可以减小初始炉的尺寸。但是，通过使用纯氧(或高富氧空气)作为氧化剂使得减小初始炉的尺寸成为可能所带来的益处与循环气体至炉中在一定程度上相抵触。尽管EP-A-0 565 316进一步描述了可以省略循环步骤，但认为这样做并不是优选的，因为对炉内硫化氢至硫的有效百分转化率具有负面影响。EP-A-565 316中提出对这个问题的一个解决方法是采用一种胺分离单元以将硫化氢中的循环流浓缩。但是这种胺分离单元尽管尺-->寸较小，却是非常昂贵。本专利技术方法的一个目的提供了另一种解决这种问题而不需循环步骤的方法。本专利技术提供了一种处理含硫化氢的进料气流的方法，所述方法包括以下步骤：(a)在至少一个第一炉中，将至少一种含有硫化氢的进料流中的一部分硫化氢氧化成二氧化硫，使所形成的二氧化硫与残余的硫化氢反应形成硫蒸气和水蒸汽；(b)从所述第一炉中分离出部分已反应的气流，所述气流包括硫蒸气、水蒸气、残余的硫化氢和残余的二氧化硫；(c)在第一硫冷凝器中，从所述已部分反应的气流中分离出硫蒸气从而形成贫硫蒸气气流；(d)使存在于所述贫硫蒸气气流中的硫化氢与存在于所述贫硫蒸气气流中的二氧化硫进行催化反应，形成另外的硫蒸气，并分离出所述另外的硫蒸气，从而形成另外的贫硫蒸气气流；(e)用氢将所述另外的贫硫蒸气气流中的二氧化硫和任何硫蒸气还原成硫化氢，形成经过还原的含硫化氢的气流；(f)从所述经过还原的气流中分离出水蒸气，形成贫水蒸气气流；以及(g)将所述贫水蒸汽气体输送至至少一个用于从硫化氢回收硫的克劳斯装置中，该装置包括至少一个另外的用于将硫化氢氧化为二氧化硫并且使得到的二氧化硫与残余的硫化氢反应的炉，第一个另外的硫冷凝器以及多个形成硫蒸气的催化反应阶段，在各个所述催化反应阶段下游装配有第二个另外的硫冷凝器，由此分离出其它的硫蒸气，其中：采用含有至少40％体积的氧分子(优选至少80％体积的氧分子)的气体来支持步骤(a)的燃烧；和在步骤(f)中，所述催化反应为硫化氢和二氧化硫之间的克劳斯反-->应或者将硫化氢转化为硫的选择性氧化反应，或者同时为两种反应。本专利技术还提供了一种实施这种方法的装置，所述装置包括：a)至少一个炉，用于将至少一种含有硫化氢的进料流中的一部分硫化氢氧化成二氧化硫，并用于使由此形成的二氧化硫与残余的硫化氢反应；b)第一硫冷凝器，用于从来自所述炉的部分反应的气体排出物中分离出硫蒸气，从而形成贫硫蒸气气流；c)第一催化克劳斯反应器，用于将存在于所述贫硫蒸气气流中的硫化氢和存在于所述贫硫蒸气气流中的二氧化硫反应，从而形成另外的硫蒸气；d)第二硫冷凝器，用于分离出所述另外的硫蒸气；e)催化氢化反应器，用于将已分离出所述另外的硫蒸气的气流中的二氧化硫和任何硫蒸气还原为硫化氢，从而形成经过还原的气流；f)冷凝器，用于从所述经过还原的气流中分离出水蒸气；和g)至少一个克劳斯装置，用于从硫化氢中回收硫，所述装置包括至少一个另外的用于将硫化氢氧化成二氧化硫并使所得的二氧化硫与残余的硫化氢反应的炉，第一个另外的硫冷凝器以及多个形成硫蒸气的另外的催化反应阶段，在各个所述另外的催化反应阶段下游装配有第二个另外的硫冷凝器，其中在所述克劳斯装置中采用各个另外的催化反应阶段以实施在硫化氯和二氧化硫之间的克劳斯反应，或者将硫化氢转化为硫的选择性氧化反应，或者两种反应。本专利技术方法和装置使得可以在氢化反应器上游以高转化率将硫化氢转化为硫，而同时还在硫化氢中浓缩有足以使其能容易地在克劳斯装置中被进行处理的贫水蒸气气流。因此，如果克劳斯装置是现有的装置，则其性能可以获得极高水平，通常至少250％，有时更高的提高。所述第一克劳斯反应器对于可能实现这些结果具有重要的-->作用。首先，该反应器有助于在所述氢化反应器的上游以高转化率将硫化氢转化为硫。其次，在所述催化克劳斯反应器中，基本上没有氢(主要在所述初始炉中形成)被转化为水蒸气。而在其中二氧化硫的浓度得到降低。这些效果一起为在催化氢化反应器中将二氧化硫完全还原为硫化氢提供了主要的条件，由此阻止了任何硫蒸气或二氧化硫通过所述催化氢化器的可能，同时使得最大程度减少需要从外部来源提供的氢的速率，或完全消除这种外部供应的需要成为可能。(如果发生了这种通过，则硫蒸气将在催化氢化器和水冷凝器间，或在所述冷凝器中沉积。)本专利技术方法的另一个优点是它具有的热平衡使得可以净输出高压、超热的蒸汽。这种蒸汽可以例如在驱动发电机的涡轮机内膨胀。由此可以产生电能。通常在与本专利技术方法的步骤(a)的炉连接的至少一个废热锅炉内将所述用于输出的蒸汽升温。优选在本专利技术方法(步骤(e))的氢化反应的上游将80-90％的硫化氢转化为硫蒸气。这将有利于提高克劳斯装置的性能。采用含有至少80％、优选至少90％体积氧的氧化剂可以在所述第一炉中得到非常高的火焰温度。在这样高的火焰温度的作用下，大量的硫化氢发生热分解形成氢和硫蒸气。在所述炉中一些氢可能被氧化为水蒸气，而从炉中排出的气体排出物将仍含有大量的氢。通过与硫的逆反应再次形成硫化氢，所述氢进一步被贫化。所述逆反应在所述气体排出流被冷却至硫蒸气发生冷凝的温度时进行。此外，在所述第一催化克劳斯反应器的入口可容易地得到至少15％体积(以干重计算，即是不包括水蒸气重量)的氢浓度。这样高的氢浓度使得可以在没有外部供氢下操作所述催化氢化器。所述第一炉可具有单一的燃烧阶段或两个串联的燃烧阶段。如果存在两个串联的燃烧阶段，则在这两个阶段间进行冷却。如果需要，还可装备一个中间硫蒸气冷凝器，并且如果还需要的话，在所述中间硫蒸气冷凝器下游还可再装备一个中间再热器。因此，所述两阶-->段燃烧炉可在有或没有中间硫冷凝器存在下操作。所有这些炉的排列方式具有它们各自的优缺点。两个燃烧阶段为进一步提高硫化氢转化为硫蒸气的转化率提供了可能，但其代价是产生更高的二氧化硫浓度和更低的氢浓度，这两者提高了所述催化氢化器的外部氢供应需求的可能性。在两燃烧阶段的实施方案中，如果存在中间硫冷凝器，则可最大程度提高硫化氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理含硫化氢的进料气流的方法，所述方法包括以下步骤： （ａ）在至少一个第一炉中，将至少一种含有硫化氢的进料流中的一部分硫化氢氧化成二氧化硫，使所形成的二氧化硫与残余的硫化氢反应形成硫蒸气和水蒸汽； （ｂ）从所述第一炉中分离出部分已反应的气流，所述气流包括硫蒸气、水蒸气、残余的硫化氢和残余的二氧化硫； （ｃ）在第一硫冷凝器中，从所述已部分反应的气流中分离出硫蒸气从而形成贫硫蒸气气流； （ｄ）使存在于所述贫硫蒸气气流中的硫化氢与存在于所述贫硫蒸气气流中的二氧化硫进行催化反应，形成另外的硫蒸气，并在第二硫冷凝器中分离出所述另外的硫蒸气，从而形成另外的贫硫蒸气气流； （ｅ）用氢将所述另外的贫硫蒸气气流中的二氧化硫和任何硫蒸气还原成硫化氢，形成经过还原的含硫化氢的气流； （ｆ）从所述经过还原的气流中分离出水蒸气，形成贫水蒸气气流；以及 （ｇ）将所述贫水蒸汽气体输送至至少一个用于从硫化氢回收硫的克劳斯装置中，该装置包括至少一个另外的用于将硫化氢氧化为二氧化硫并且使得到的二氧化硫与残余的硫化氢反应的炉，第一个另外的硫冷凝器以及多个形成硫蒸气的催化反应阶段，在各个所述催化克劳斯反应阶段下游装配有第二个另外的硫冷凝器，由此分离出其它的硫蒸气，其中： 采用含有至少４０％体积的氧分子的气体来支持步骤（ａ）的燃烧；和 在步骤（ｆ）中，所述催化反应为硫化氢和二氧化硫之间的克劳斯反应或者将硫化氢转化为硫的选择性氧化反应，或者同时为两种反应。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2000-9-7 0022011.1;GB 2000-9-11 0022228.11一种处理含硫化氢的进料气流的方法，所述方法包括以下步骤：(a)在至少一个第一炉中，将至少一种含有硫化氢的进料流中的一部分硫化氢氧化成二氧化硫，使所形成的二氧化硫与残余的硫化氢反应形成硫蒸气和水蒸汽；(b)从所述第一炉中分离出部分已反应的气流，所述气流包括硫蒸气、水蒸气、残余的硫化氢和残余的二氧化硫；(c)在第一硫冷凝器中，从所述已部分反应的气流中分离出硫蒸气从而形成贫硫蒸气气流；(d)使存在于所述贫硫蒸气气流中的硫化氢与存在于所述贫硫蒸气气流中的二氧化硫进行催化反应，形成另外的硫蒸气，并在第二硫冷凝器中分离出所述另外的硫蒸气，从而形成另外的贫硫蒸气气流；(e)用氢将所述另外的贫硫蒸气气流中的二氧化硫和任何硫蒸气还原成硫化氢，形成经过还原的含硫化氢的气流；(f)从所述经过还原的气流中分离出水蒸气，形成贫水蒸气气流；以及(g)将所述贫水蒸汽气体输送至至少一个用于从硫化氢回收硫的克劳斯装置中，该装置包括至少一个另外的用于将硫化氢氧化为二氧化硫并且使得到的二氧化硫与残余的硫化氢反应的炉，第一个另外的硫冷凝器以及多个形成硫蒸气的催化反应阶段，在各个所述催化克劳斯反应阶段下游装配有第二个另外的硫冷凝器，由此分离出其它的硫蒸气，其中：采用含有至少40％体积的氧分子的气体来支持步骤(a)的燃烧；和在步骤(f)中，所述催化反应为硫化氢和二氧化硫之间的克劳斯反应或者将硫化氢转化为硫的选择性氧化反应，或者同时为两种反应。2.权利要求1的方法，其中在步骤(e)的氢化反应的上游以80％至90％的转化率将硫化氢转化为硫蒸气。3.权利要求1或2的方法，其中步骤(a)的氧化剂包含至少90％体积的氧。4.前述权利要求中任一项的方法，其中在所述另外的贫硫蒸气气流中氢的浓度为至少15％，以干重计算。5.前述权利要求中任一项的方法，其中所述第一炉具有两个燃烧阶段，在这两个阶段间采用流动气体进行冷却。6.权利要求5的方法，其中在所述两个燃烧阶段间通过冷凝分离出硫。7.权利要求5或6的方法，其中流向所述第一炉的上游燃烧阶段的氧的流速为M-N，其中M＝(0.8a+b+0.16c)，并且N＝(a+b+0....

【专利技术属性】
技术研发人员：RW瓦特森，SR格拉维勒，
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]