一種基于Claus反應(yīng)系統(tǒng)的低硫排放的硫回收工藝及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低硫排放的硫回收裝置及工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國因含硫燃料冶煉、焙燒等使用排放的SO2急劇增加，由此引起的環(huán)境問題越來越突出。對此，國家出臺不少政策以及法規(guī)來控制302的排放。標準要求進一步提高，從不高于960mg/Nm3，到2015年7月I日GB31570新規(guī)定的302的排放濃度小于400mg/Nm3 (特殊情況下小于100mg/Nm3)，足見中國石化行業(yè)實施綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略的決心。但一些在建的化工裝置，特別是煤制天然氣項目一般經(jīng)過硫回收裝置后，最終尾氣中SO2排放濃度仍只是滿足老標準，達到850mg/Nm3及以上，這對環(huán)境保護是非常不利的。
[0003]目前，國內(nèi)煤制天然氣項目現(xiàn)行硫回收裝置主要采用Claus+SCOT工藝，該工藝包括硫磺回收工序、尾氣處理工序、溶劑再生工序。采用二級Claus工藝，原料氣與空氣(氧氣)以低于化學(xué)計量比混合燃燒，溫度達1200°C，
[0004]2H2S+302= 2S0 2+2H20 (I)
[0005]2H2S+S02= 3S+2Hz0 (2)
[0006]之后經(jīng)過液硫分離器將液硫分離下來，尾氣送入焚燒爐處理后，其中的有機硫及微量的硫蒸汽均轉(zhuǎn)化為S02。然后與氫混合進入尾氣處理工序的加氫反應(yīng)器，將S02& COS還原為H2S,由二乙醇胺溶液吸收其中的H2S,剩余部分在尾氣焚燒爐內(nèi)被燃燒為S02，回收余熱后，由煙囪排放出。此外，還需再配套溶劑再生工序以再生醇胺貧液供循環(huán)使用。該工藝流程長，設(shè)備多，耗資大，需用到加氫技術(shù)，對安全控制要求較高，且硫回收效果滿足不了環(huán)保要求的進一步提高。因此，急需尋找一種更優(yōu)的工藝方法來降低硫回收裝置的尾氣SO2排放量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種工藝簡單、占地面積小、制備投資低、對環(huán)境友好的基于Claus反應(yīng)系統(tǒng)的低硫排放的硫回收工藝。
[0008]本發(fā)明還提供一種用上述工藝的基于Claus反應(yīng)系統(tǒng)的低硫排放的硫回收系統(tǒng)，具有系統(tǒng)簡單、運行成本和設(shè)備投資低、尾氣處理效果好的優(yōu)點。
[0009]本發(fā)明工藝為，酸性原料氣進入Claus反應(yīng)系統(tǒng)進行反應(yīng)，反應(yīng)后得到的尾氣送入焚燒爐進行焚燒，使尾氣轉(zhuǎn)化為含SO2的煙氣，所述含SO 2的煙氣經(jīng)換熱器回收余熱后由煙氣進口送入脫硫塔下部濃縮段，與濃縮段內(nèi)稀硫胺換熱降溫，然后向上進入脫硫塔的中部吸收段，煙氣中的SO2與氨水反應(yīng)生成硫胺，反應(yīng)后的液體下行進入濃縮段再經(jīng)漿料出口排出，反應(yīng)后的氣體上行進入氨法脫硫塔上部的水洗段，除去煙氣中夾帶的液體并降溫后由頂部煙氣出口排出。
[0010]所述含SO2的煙氣經(jīng)換熱器回收余熱后與高溫?zé)煹罋饣旌虾笤偎腿朊摿蛩南虏繚饪s段。
[0011]控制含SO2的煙氣與高溫?zé)煹罋饣旌虾蟮臍怏w溫度為120-140°c。
[0012]本發(fā)明基于Claus反應(yīng)系統(tǒng)的低硫排放的硫回收系統(tǒng)，包括Claus反應(yīng)系統(tǒng)，所述Claus反應(yīng)系統(tǒng)的尾氣出口經(jīng)焚燒爐、換熱器與脫硫塔的煙氣進口連接，所述脫硫塔頂部設(shè)有煙氣出口、下部設(shè)有設(shè)有煙氣進口、底部設(shè)有漿料出口，塔身由上部的水洗段、中部吸收段和下部濃縮段組成。
[0013]所述脫硫塔的水洗段上部設(shè)有清水噴淋頭，下部設(shè)有廢氨水進口。
[0014]所述脫硫塔的煙氣進口和換熱器之間連接的管道上還設(shè)有高溫?zé)煹罋膺M口。
[0015]高溫?zé)煔膺M口與脫硫塔的煙氣進口之間的管道內(nèi)襯VEGF鱗片膠泥防腐層。
[0016]發(fā)明人對現(xiàn)有Claus反應(yīng)系統(tǒng)的尾氣處理流程進行分析，發(fā)現(xiàn)該尾氣在經(jīng)焚燒爐焚燒后氣相中的含硫介質(zhì)會全部轉(zhuǎn)化為SO2，形成含SO2的煙氣，這部分煙氣具有以下特點:1:溫度高，800°C?900°C ;2，煙氣中SO2含量高(5%?30%質(zhì)量百分比)；因此脫硫是關(guān)鍵，對于此問題，發(fā)明人考慮對于出焚燒爐的煙氣用換熱器回收余熱降溫后，再將高溫?zé)煹罋庖牍艿乐谢旌?，進入脫硫塔的下部濃縮段，這樣做的目的是利用煙氣中的熱能對濃縮段內(nèi)的稀硫胺進行濃縮，降溫后的煙氣上升進入中部吸收段，廢氨水通入中部吸收段與煙氣中的SO2反應(yīng)生成硫胺(反應(yīng)式為xNH 3+H20+S02 = (NH 4) xH2-xS03)，反應(yīng)后的液體下行進入濃縮段，氣體上行被水進一步洗滌降溫后由脫硫塔頂部的煙氣出口排出，排出煙氣溫度可降至48?50°C，脫硫塔底部漿料出口引出的漿料經(jīng)進一步加工可得到硫胺副產(chǎn)品。
[0017]控制含SO2的煙氣與高溫?zé)煹罋饣旌虾蟮臍怏w溫度為120_140°C，壓力為1500Pa，溫度過低會產(chǎn)生酸結(jié)露現(xiàn)象腐蝕管道。溫度過高導(dǎo)致管道內(nèi)襯VEGF鱗片膠泥防腐層脫落。
[0018]本發(fā)明工藝中所述高溫?zé)煹罋饪梢詾槊夯ぱb置的鍋爐煙氣，氨水為可以采用裝置副產(chǎn)的廢氨水，實現(xiàn)了變廢為寶的可持續(xù)發(fā)展策略，減少了廢物排放，節(jié)省了處理成本。
[0019]本發(fā)明工藝較現(xiàn)有技術(shù)相比，省去加氫反應(yīng)及溶劑再生裝置，減少了由此帶來的電能、蒸汽及溶劑的消耗，尾氣經(jīng)焚燒爐焚燒，換熱器降溫后，直接引入氨法脫硫塔，極大提高了生產(chǎn)的安全性，降低了設(shè)備及能耗投資成本，節(jié)省占地面積，本發(fā)明工藝302的回收率高，排放氣中302的含量可降低到10ppm以下，相比于原設(shè)計，SO2排放量可減少301.8t/a?322t/a，在滿足國家規(guī)范的同時，有限控制了大氣污染。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明流程不意圖。
[0021]圖中:I一Claus反應(yīng)系統(tǒng)；2—焚燒爐；3—換熱器；4_高溫?zé)煹罋膺M口、5_煙氣進口、6-煙氣出口、7—脫硫塔、7.1-水洗段、7.2-吸收段、7.3-濃縮段、8—漿料出口 ；9一廢氨水進口、10-清水噴淋頭。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明作進一步解釋說明:
[0023]如圖1所示，基于Claus反應(yīng)系統(tǒng)的低硫排放的硫回收系統(tǒng)，包括Claus反應(yīng)系統(tǒng)1，所述Claus反應(yīng)系統(tǒng)I的尾氣出口經(jīng)焚燒爐2、換熱器3與脫硫塔7的煙氣進口 5連接，所述脫硫塔7頂部設(shè)有煙氣出口 6、下部設(shè)有設(shè)有煙氣進口 5、底部設(shè)有漿料出口 8，塔身由上部的水洗段7.1、中部吸收段7.2和下部濃縮7.3段組成。所述脫硫塔7的水洗段7.1上段設(shè)有清水噴淋頭10，用于洗滌來自吸收段7.2的煙氣，下段設(shè)有廢氨水進口 9。所述脫硫塔7的煙氣進口 5和換熱器3之間連接的管道上還設(shè)有高溫?zé)煹罋膺M口 4。高溫?zé)煔膺M口4與脫硫塔7的煙氣進口 5之間的管道內(nèi)襯VEGF鱗片膠泥防腐層。
[0024]工藝過程:
[0025]酸性原料氣進入Claus反應(yīng)系統(tǒng)I進行反應(yīng)，酸氣中的大部分H2S轉(zhuǎn)化為硫磺，同時其中存在的S02、COS及微量單質(zhì)硫蒸汽，出Claus反應(yīng)系統(tǒng)的尾氣繼續(xù)進入焚燒爐2中進行焚燒，使含硫介質(zhì)全部轉(zhuǎn)化為SO2，焚燒后的含SO2的煙氣(簡稱煙氣，800°C?900°C，SO2^量由計算得到)進入換熱器4進行余熱回收降溫至80°C?120°C，然后與來自煤化工裝置的高溫?zé)煹罋?溫度為120°C?250°C )匯合后(控制煙氣與高溫?zé)煹罋饣旌虾蟮臍怏w溫度為 120-140°C，氣量為 50349Nm3/h，SO2含量:0.511% (V)即 13000mg/Nm3)，從氨法脫硫塔7的煙氣進口 5進入下部濃縮段7.3，濃縮段7.3內(nèi)的稀硫胺從熱煙氣中吸取熱量，用于自身濃縮，使煙氣溫度降為55?60°C ;經(jīng)過濃縮段后煙氣向上進入氨法脫硫塔7的中部吸收段7.2，煙氣中的302與由廢氨水進口 9引入的廢氨水反應(yīng)生成硫胺，之后煙氣進入氨法脫硫塔7上部的水洗段7.1，被清水噴淋頭10噴出的清水洗滌除去煙氣中夾帶的液體并使煙氣溫度降至48?50°C，最后由頂部的煙氣出口 6排出。硫胺料漿則從氨法脫硫塔7的底部的漿料出口 8引出，送入后續(xù)的硫胺后處理單元制得硫胺產(chǎn)品。
[0026]由煙氣出口 6排出的煙氣中SO2含量降低到100mg/Nm3以下，同比排放量減少301.8t/a?322t/a，滿足國家規(guī)范要求，有效控制了 SO2對空氣的污染，具有重要的現(xiàn)實意義。
【主權(quán)項】
1.一種基于Claus反應(yīng)系統(tǒng)的低硫排放的硫回收工藝，其特征在于，酸性原料氣進入Claus反應(yīng)系統(tǒng)進行反應(yīng)，反應(yīng)后得到的尾氣送入焚燒爐進行焚燒，使尾氣轉(zhuǎn)化為含302的煙氣，所述含SO2的煙氣經(jīng)換熱器回收余熱后由煙氣進口送入脫硫塔下部濃縮段，與濃縮段內(nèi)稀硫胺換熱降溫，然后向上進入脫硫塔的中部吸收段，煙氣中的SO2與氨水反應(yīng)生成硫胺，反應(yīng)后的液體下行進入濃縮段再經(jīng)漿料出口排出，反應(yīng)后的氣體上行進入氨法脫硫塔上部的水洗段，除去煙氣中夾帶的液體并降溫后由頂部煙氣出口排出。2.如權(quán)利要求1所述的基于Claus反應(yīng)系統(tǒng)的低硫排放的硫回收裝置，其特征在于，所述含SO2的煙氣經(jīng)換熱器回收余熱后，后與高溫?zé)煹罋饣旌虾笤偎腿朊摿蛩南虏繚饪s段。3.如權(quán)利要求1所述的基于Claus反應(yīng)系統(tǒng)的低硫排放的硫回收裝置，其特征在于，控制含SO2的煙氣與高溫?zé)煹罋饣旌虾蟮臍怏w溫度為120-140°C。4.一種基于Claus反應(yīng)系統(tǒng)的低硫排放的硫回收系統(tǒng)，包括Claus反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述Claus反應(yīng)系統(tǒng)的尾氣出口經(jīng)焚燒爐、換熱器與脫硫塔的煙氣進口連接，所述脫硫塔頂部設(shè)有煙氣出口、下部設(shè)有設(shè)有煙氣進口、底部設(shè)有漿料出口，塔身由上部的水洗段、中部吸收段和下部濃縮段組成。5.如權(quán)利要求4所述的基于Claus反應(yīng)系統(tǒng)的低硫排放的硫回收系統(tǒng)，其特征在于，所述脫硫塔的水洗段上部設(shè)有清水噴淋頭，下部設(shè)有廢氨水進口。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于Claus反應(yīng)系統(tǒng)的低硫排放的硫回收系統(tǒng)，其特征在于:所述脫硫塔的煙氣進口和換熱器之間連接的管道上還設(shè)有高溫?zé)煹罋膺M口。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于Claus反應(yīng)系統(tǒng)的低硫排放的硫回收系統(tǒng)，其特征在于:高溫?zé)煔膺M口與脫硫塔的煙氣進口之間的管道內(nèi)襯VEGF鱗片膠泥防腐層。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Claus反應(yīng)系統(tǒng)的低硫排放的硫回收工藝及其系統(tǒng)，解決了Claus反應(yīng)系統(tǒng)尾氣處理流程長，耗資大，污染環(huán)境的問題。技術(shù)方案包括酸性原料氣進入Claus反應(yīng)系統(tǒng)進行反應(yīng)，反應(yīng)后得到的尾氣送入焚燒爐進行焚燒，使尾氣轉(zhuǎn)化為含SO2的煙氣，所述含SO2的煙氣經(jīng)換熱器回收余熱后由煙氣進口送入脫硫塔下部濃縮段，然后向上進入脫硫塔的中部吸收段，煙氣中的SO2與氨水反應(yīng)生成硫胺，反應(yīng)后的液體下行進入濃縮段再經(jīng)漿料出口排出，反應(yīng)后的氣體上行進入上部的水洗段后由頂部煙氣出口排出。本發(fā)明設(shè)備投資和運行成本低、對環(huán)境友好，處理后的尾氣中SO2含量可降低到100mg/Nm3以下，滿足了國家規(guī)范要求。
【IPC分類】F23G7/06, F23J15/06, C01B21/093, F23J15/02
【公開號】CN105020723
【申請?zhí)枴緾N201510459789
【發(fā)明人】張洪偉, 江大波, 武麗娜, 段中華, 劉三軍, 李要合, 江圓圓
【申請人】中國五環(huán)工程有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月30日