【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤化工领域，特别涉及一种新型克劳斯工艺用于处理含硫化氢的酸性气并副产硫磺的工艺系统。
技术介绍
1、煤化工是以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体产品或半产品，而后进一步加工成化工、能源产品的过程。原料煤种含有硫元素，大部分硫元素在加工过程中转化成h2s等含硫组分并以气态的方式存在，这些含h2s的气体统称为酸性气。为保护环境，含h2s的酸性气会被回收用于副产硫磺、硫酸等产品。克劳斯工艺是硫磺回收装置应用最为普遍的工艺，绝大多数硫磺回收工艺都是在克劳斯工艺基础上发展起来的。克劳斯工艺由制硫燃烧炉中的高温制硫反应、各级转化器的低温催化反应组成。在克劳斯工艺中酸性气在制硫燃烧炉中被空气(或富氧空气)氧化成so2，并进行高温克劳斯反应生成单质硫，之后工艺气进一步在装填催化剂的各级转化器中发生低温催化反应生成单质硫。
2、二级克劳斯工艺、三级克劳斯工艺统称为常规克劳斯工艺，在硫磺回收装置中应用非常普遍，区别是转化器的级数不同，设置二级转化器用于低温催化的工艺即为二级克劳斯工艺。硫回收率是衡量硫磺回收装置的一个重要指标，其中二级克劳斯的理论硫回收率为90～95％，三级克劳斯的理论硫回收率为95～98％。受反应热力学平衡、酸性气h2s浓度等因素限制，采用常规克劳斯工艺的硫磺生产装置硫回收率低于理论值，比如煤化工装置中二级克劳斯工艺的实际回收率为85～93％。常规克劳斯工艺尚有部分未回收的硫，因此制硫尾气不能直接排放，需经尾气处理系统进一步脱硫处理后达标排放。
3、常规克劳斯法工艺出现了较大发展，
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术中煤化工装置副产的酸性气浓度低且受煤质影响波动较大，采用常规克劳斯工艺存在实际硫回收率偏低、运行参数波动较大、尾气处理成本较高等缺点。针对煤化工装置常规克劳斯工艺的不足之处，同时考虑煤化工装置排放的精馏尾气、氮洗尾气等具有一定热值工艺尾气直接外排不满足环保规范的特点，本专利技术提供了一种新型克劳斯硫磺回收系统及方法，具有操作稳定可靠、硫回收率高、工艺尾气协同处理、产品能耗低等优点，适用于处理各种煤化工装置的酸性气、工艺尾气并副产硫磺产品。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种用于酸性气硫磺回收的新型克劳斯系统，包括：酸性气燃烧子系统、燃烧先进分析控制子系统、转化子系统；
3、其中所述酸性气燃烧子系统包括制硫燃烧炉，制硫燃烧炉包括炉膛和烧嘴；
4、所述燃烧先进分析控制子系统用于实时监测酸性气、工艺尾气和空气的流量，监测酸性气中组分的浓度参数及制硫燃烧炉烧嘴的温度参数，控制进入烧嘴的空气流量，控制进入制硫燃烧炉烧嘴、炉膛以及转化子系统的酸性气的比例，从而控制燃烧炉烧嘴的温度在预设范围，并控制进入转化子系统气体中的h2s和so2的比例达到预设值2：1；
5、所述燃烧先进分析控制子系统控制酸性气全部进入制硫燃烧炉的烧嘴与热空气燃烧，或控制酸性气分为三部分，一部分进入制硫燃烧炉的烧嘴与热空气燃烧，第二部分进入制硫燃烧炉炉膛发生高温克劳斯反应，第三部分与出制硫燃烧炉的高温工艺气混合后进入转化子系统；所述燃烧先进分析控制子系统控制工艺尾气全部进入制硫燃烧炉的烧嘴与热空气燃烧；
6、所述转化子系统用于将出制硫燃烧炉的高温工艺气经低温催化反应生成单质硫。
7、进一步的，燃烧先进分析控制子系统控制进入制硫燃烧炉烧嘴的酸性气占总流量的40％～100％，进入制硫燃烧炉中酸性气占总流量的0％～60％，进入制硫燃烧炉后转化子系统的酸性气占总流量的0％～20％。
8、进一步的，燃烧先进分析控制子系统包括流量温度测量仪、组分在线分析仪、燃烧综合分析系统和复杂控制系统；
9、其中所述流量温度测量仪用于检测酸性气、工艺尾气、空气和系统排出制硫尾气的流量、温度；
10、所述组分在线分析仪设置在酸性气管线、工艺尾气管线上用于检测气体中可燃组分的浓度，并设置在制硫尾气管线上用于检测气体中含硫组分的浓度；
11、所述燃烧综合分析系统用于根据酸性气流量及h2s/so2含量、工艺尾气流量及组成计算所需的空气总量，并通过制硫尾气中h2s/so2的含量自适应控制进入烧嘴的实际空气流量；
12、所述复杂控制系统用于通过控制酸性气进入制硫燃烧炉烧嘴、炉膛的比例控制燃烧炉烧嘴的温度在预设范围，并通过控制空气的流量、控制酸性气的分流流量使进入转化子系统的气体中h2s和so2的比例为2：1。
13、进一步的，酸性气为含h2s的气体，工艺尾气为外部煤化工装置排放的具有一定热值的尾气。
14、进一步的，新型克劳斯系统还包括火管式废热锅炉，所述火管式废热锅炉设置在制硫燃烧炉和转化子系统之间，所述转化子系统包括二级或三级克劳斯装置，每级克劳斯装置分别包括一组硫冷凝器和转化系统，出制硫燃烧炉的高温工艺气进入直连的火管式废热锅炉副产中压蒸汽并降温，工艺气从废热锅炉出口管箱底部切线位置进入第一级硫冷凝器，工艺气在第一级硫冷凝器降温，液硫从工艺气中冷凝分离，分离液硫后的工艺气进入第一级转化系统；转化子系统在最后一级克劳斯装置还设置有末级硫冷凝器。
15、进一步的，每级克劳斯装置还包括加热器和分布器，出硫冷凝器的工艺气经加热器预热至一定温度后经分布器均匀分布后进入转化器；
16、所述分布器采用半圆管形式，半圆管直径为反应器进气管直径的0.3～1.0倍，长度为转化器直径的0.3～0.8倍，两个相同的半圆管并行连接，连接处与进气管口中心线重合，在圆柱面上均匀分布有分布槽或分布孔，开槽面积或开孔面积为进口管道截面积的0.8～1.5倍。
17、进一步的，新型克劳斯系统还包括高效硫磺捕集器，所述高效硫磺捕集器连接转化子系统，出转化子系统的工艺气进入高效硫磺捕集器，所述硫磺捕集器设有高效分离内件，进一步回收工艺气中的液硫雾滴。
18、进一步的，新型克劳斯系统还包括过热处理子系统，所述过热处理子系统连接高效硫磺捕集器，对出硫磺捕集器的制硫尾气进一步处理，将制硫尾气过热至一定温度后送至锅炉系统。
19、进一步的，制硫燃烧炉的烧嘴温度控制范围为950～1500℃；制硫燃烧炉的炉膛温度控制范围800～1200℃，压力控制范围为1.7～2.0bara。
20、进一步的，新型克劳斯系统的硫回收率在92％～98％，制硫尾气中h2s和so2总体积含量控制范围为0.2％～1.0％。
21、本专利技术的目的可通过以下技术方案实现：
22、a、酸性气管线设置h2s等组分在线分析仪，预热至一定温度后送至制硫燃烧炉；预热后的酸性气分成三部分，第一部分进入制硫燃烧炉烧嘴与热空气燃烧，要求该部分的原料气本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于酸性气硫磺回收的新型克劳斯系统，其特征在于包括：酸性气燃烧子系统、燃烧先进分析控制子系统、转化子系统；
2.根据权利要求1所述的用于酸性气硫磺回收的新型克劳斯系统，其特征在于：所述燃烧先进分析控制子系统控制进入制硫燃烧炉烧嘴的酸性气占总流量的40％～100％，进入制硫燃烧炉中酸性气占总流量的0％～60％，进入制硫燃烧炉后转化子系统的酸性气占总流量的0％～20％。
3.根据权利要求1所述的用于酸性气硫磺回收的新型克劳斯系统，其特征在于：所述燃烧先进分析控制子系统包括流量温度测量仪、组分在线分析仪、燃烧综合分析系统和复杂控制系统；
4.根据权利要求1所述的用于酸性气硫磺回收的新型克劳斯系统，其特征在于：所述酸性气为含H2S的气体，工艺尾气为外部煤化工装置排放的具有一定热值的尾气。
5.根据权利要求1所述的用于酸性气硫磺回收的新型克劳斯系统，其特征在于：所述新型克劳斯系统还包括火管式废热锅炉，所述火管式废热锅炉设置在制硫燃烧炉和转化子系统之间，所述转化子系统包括二级或三级克劳斯装置，每级克劳斯装置分别包括一组硫冷凝器和转化系统
6.根据权利要求5所述的用于酸性气硫磺回收的新型克劳斯系统，其特征在于：所述每级克劳斯装置还包括加热器和分布器，出硫冷凝器的工艺气经加热器预热至一定温度后经分布器均匀分布后进入转化器；
7.根据权利要求1所述的用于酸性气硫磺回收的新型克劳斯系统，其特征在于：所述新型克劳斯系统还包括高效硫磺捕集器，所述高效硫磺捕集器连接转化子系统，出转化子系统的工艺气进入高效硫磺捕集器，所述硫磺捕集器设有高效分离内件，进一步回收工艺气中的液硫雾滴。
8.根据权利要求7所述的用于酸性气硫磺回收的新型克劳斯系统，其特征在于：所述新型克劳斯系统还包括过热处理子系统，所述过热处理子系统连接高效硫磺捕集器，对出硫磺捕集器的制硫尾气进一步处理，将制硫尾气过热至一定温度后送至锅炉系统。
9.根据权利要求1所述的用于酸性气硫磺回收的新型克劳斯系统，其特征在于：所述制硫燃烧炉的烧嘴温度控制范围为950～1500℃；制硫燃烧炉的炉膛温度控制范围800～1200℃，压力控制范围为1.7～2.0Bara。
10.根据权利要求1所述的用于酸性气硫磺回收的新型克劳斯系统，其特征在于：所述新型克劳斯系统的硫回收率在92％～98％，制硫尾气中H2S和SO2总体积含量控制范围为0.2％～1.0％。
...【技术特征摘要】
1.一种用于酸性气硫磺回收的新型克劳斯系统，其特征在于包括：酸性气燃烧子系统、燃烧先进分析控制子系统、转化子系统；
2.根据权利要求1所述的用于酸性气硫磺回收的新型克劳斯系统，其特征在于：所述燃烧先进分析控制子系统控制进入制硫燃烧炉烧嘴的酸性气占总流量的40％～100％，进入制硫燃烧炉中酸性气占总流量的0％～60％，进入制硫燃烧炉后转化子系统的酸性气占总流量的0％～20％。
3.根据权利要求1所述的用于酸性气硫磺回收的新型克劳斯系统，其特征在于：所述燃烧先进分析控制子系统包括流量温度测量仪、组分在线分析仪、燃烧综合分析系统和复杂控制系统；
4.根据权利要求1所述的用于酸性气硫磺回收的新型克劳斯系统，其特征在于：所述酸性气为含h2s的气体，工艺尾气为外部煤化工装置排放的具有一定热值的尾气。
5.根据权利要求1所述的用于酸性气硫磺回收的新型克劳斯系统，其特征在于：所述新型克劳斯系统还包括火管式废热锅炉，所述火管式废热锅炉设置在制硫燃烧炉和转化子系统之间，所述转化子系统包括二级或三级克劳斯装置，每级克劳斯装置分别包括一组硫冷凝器和转化系统，出制硫燃烧炉的高温工艺气进入直连的火管式废热锅炉副产中压蒸汽并降温，工艺气从废热锅炉出口管箱底部切线位置进入第一级硫冷凝器，工艺气在第一级硫冷凝器降温，液硫从工艺气中冷凝分离，分离液硫后的工艺气进入...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛俊楠，李繁荣，师慧灵，胡步千，肖敦峰，郭国清，程真，
申请(专利权)人：中国五环工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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