專利名稱：一種二硫化碳制備過程中尾氣的處理設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尾氣的處理設(shè)備及方法，具體為一種二硫化碳制備過程中尾氣的處理設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，甲烷法生產(chǎn)二硫化碳的生產(chǎn)裝置產(chǎn)量大，尾氣量也大，反應(yīng)時每制備一噸二硫化碳同時生成約一噸硫化氫，目前國內(nèi)外均采用克勞斯工藝回收硫磺，然后硫磺返回二硫化碳的生產(chǎn)裝置作為原料，也是一直使用的傳統(tǒng)工藝，克勞斯燃燒爐回收硫化氫采用了人造氧化鋁催化劑代替了天然鋁礦石，提高了效率，克勞斯燃燒爐由原來的一級轉(zhuǎn)化改為多級轉(zhuǎn)化，使轉(zhuǎn)化率由81％提高到95％-98％。隨著甲烷法生產(chǎn)技術(shù)的提高，尾氣回收方面也采用了新的工藝技術(shù)，將克勞斯回收后的尾氣再進(jìn)行回收，按照克勞斯尾氣處理工藝的技術(shù)途徑，可大體將其分為三類低溫克勞斯類、還原類及氧化類，還原類工藝可以滿足環(huán)保的最苛刻的要求，但投資相對比較大，通常是低溫克勞斯類投資的2-2.5倍，此類工藝在我國大型的石化引進(jìn)裝置中采用很多；氧化類工藝應(yīng)用較多的是焦亞硫酸鈉法和檸檬酸鹽法，焦亞硫酸鈉法的二氧化硫回收率不是很高，同時還會有廢液廢水產(chǎn)生，而檸檬酸鹽法的二氧化硫回收率相對較高，但成本很大；而低溫克勞斯雖然具有投資小、主工藝流程短、裝置簡單等優(yōu)點(diǎn)，但是在每個低溫克勞斯反應(yīng)器內(nèi)所歷經(jīng)的反應(yīng)吸附、加熱、冷卻三個過程中，必須配備專門的加熱爐和冷卻爐，造成了系統(tǒng)中熱量的浪費(fèi)，同時也增加了成本投入。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有二硫化碳尾氣回收系統(tǒng)中的低溫克勞斯工藝存在的上述缺陷而提供一種經(jīng)濟(jì)合理、生產(chǎn)成本較低的二硫化碳制備過程中尾氣的處理設(shè)備及方法。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的二硫化碳制備過程中尾氣的處理設(shè)備，包括至少三臺克勞斯反應(yīng)器，反應(yīng)器下部分別連有與克勞斯尾氣總管相通的尾氣輸入支管，尾氣輸入支管上分別連有硫磺輸出管和冷氣體輸出管，硫磺輸出管的另一端與硫磺冷凝器的前部連接，硫磺冷凝器的尾部與捕硫器連接，捕硫器上方通過管道與灼燒爐連接，灼燒爐尾部與氣氣換熱器相通，冷氣體輸出管的另一端與氣氣換熱器相通，氣氣換熱器上還設(shè)有熱氣體輸入總管，反應(yīng)器頂部設(shè)有與熱氣體輸入總管另一端相通的熱氣體輸入支管，每臺反應(yīng)器的熱氣體輸入支管分別相通，所述的每根管道上均裝有閥門。
本發(fā)明所述的反應(yīng)器頂部分別設(shè)有氮?dú)廨斎牍?，在吹冷操作時可同時配入惰性氣體進(jìn)行冷卻。
利用上述所述的設(shè)備完成二硫化碳制備過程中的尾氣處理方法，包括硫化氫混合氣體在克勞斯燃燒爐以及多級催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的回收過程，回收后的尾氣進(jìn)入低溫克勞斯系統(tǒng)，經(jīng)克勞斯系統(tǒng)的尾氣進(jìn)入至少三臺克勞斯反應(yīng)器內(nèi)，分別交替進(jìn)行反應(yīng)吸附、加熱、吹冷操作，反應(yīng)吸附操作溫度在硫磺的露點(diǎn)之下，其中發(fā)生吸附反應(yīng)后的氣體用于冷卻剛被加熱解吸的反應(yīng)器，使其達(dá)到下一次的反應(yīng)溫度，冷卻反應(yīng)器后的氣體進(jìn)入低溫克勞斯氣氣換熱器并利用克勞斯灼燒爐的尾氣熱量將其加熱，加熱后的氣體又進(jìn)入剛發(fā)生吸附反應(yīng)操作的反應(yīng)器內(nèi)并加熱催化劑床層使催化劑再生，使催化劑中吸附的硫磺在較高溫度下脫附，以實(shí)現(xiàn)間歇過程連續(xù)化操作。本發(fā)明所述的克勞斯反應(yīng)器的數(shù)量可根據(jù)生產(chǎn)能力的大小而確定。本發(fā)明所述的克勞斯系統(tǒng)的尾氣處理采用固相催化低溫克勞斯工藝，所用催化劑為CT6-4催化劑或同類型催化劑，反應(yīng)在硫的露點(diǎn)溫度以下進(jìn)行，回收的硫磺積存并吸附于固體催化劑上，定期切換再生，再生時采用系統(tǒng)自身的克勞斯灼燒爐的尾氣熱量升溫，將積存吸附于固體催化劑上的液態(tài)硫磺帶出，使催化劑恢復(fù)活性，再生完成后再用系統(tǒng)中反應(yīng)吸附后的工藝氣體將催化劑降溫備用，該固相催化低溫克勞斯系統(tǒng)回收率可達(dá)到85-90％左右。
本發(fā)明所述的脫附后的硫磺進(jìn)入硫磺冷凝器冷卻后回收，而夾帶有少量硫磺的氣體經(jīng)過捕硫器捕集硫磺后送入克勞斯灼燒爐燃燒，煙道氣經(jīng)氣氣換熱器換熱后高空排放。
本發(fā)明所述的克勞斯反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)吸附、加熱、吹冷操作的交替切換過程是由PLC程序控制器控制，可實(shí)現(xiàn)工藝過程長期、安全、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，減輕操作人員的工作強(qiáng)度。
本發(fā)明所述的進(jìn)行吸附操作的反應(yīng)器內(nèi)的溫度控制在120-150℃，最佳為135-150℃，催化劑再生時的加熱溫度為280-350℃，最佳為290-310℃。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用多級克勞斯燃燒爐與低溫克勞斯工藝相結(jié)合的方式處理尾氣，使硫磺的總回收率達(dá)到99.5％以上；而且在整個操作過程中催化劑的再生及冷卻均由系統(tǒng)自身完成，不僅能耗低、污染少，排放的尾氣完全可以達(dá)到國家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且整個操作過程由PLC程序控制器控制，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化操作，降低了工人的勞動強(qiáng)度。


圖1為本發(fā)明的工藝流程中1、2、3-反應(yīng)器 4-氣氣換熱器 5-灼燒爐 6-硫磺冷凝器 7-捕硫器 8-克勞斯尾氣總管 9-尾氣輸入支管 10-硫磺輸出管 11-冷氣體輸出管12-熱氣體輸入總管 13-熱氣體輸入支管 14-氮?dú)廨斎牍?15-煙囪 16-天然氣輸入管具體實(shí)施方式
二硫化碳制備過程中尾氣的處理設(shè)備，包括至少三臺克勞斯反應(yīng)器1、2、3，反應(yīng)器下部分別連有與克勞斯尾氣總管8相通的尾氣輸入支管9，尾氣輸入支管9上分別連有硫磺輸出管10和冷氣體輸出管11，硫磺輸出管10的另一端與硫磺冷凝器6的前部連接，硫磺冷凝器6的尾部與捕硫器7連接，捕硫器7上方通過管道與灼燒爐5連接，灼燒爐5尾部與氣氣換熱器4相通，冷氣體輸出管11的另一端與氣氣換熱器4相通，氣氣換熱器4上還設(shè)有熱氣體輸入總管12，反應(yīng)器頂部設(shè)有與熱氣體輸入總管12另一端相通的熱氣體輸入支管13，每臺反應(yīng)器的熱氣體輸入支管13分別相通，所述的每根管道上均裝有閥門；反應(yīng)器頂部分別設(shè)有氮?dú)廨斎牍?4；氣氣換熱器4尾部連有排放煙囪15，灼燒爐5前部連有天然氣輸入管16。
利用上述所述的設(shè)備完成二硫化碳制備過程中的尾氣處理方法，包括硫化氫混合氣體在克勞斯燃燒爐以及多級催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的回收過程，本發(fā)明將由精制單元送來的硫化氫混合氣體先通入克勞斯灼燒爐與比例調(diào)節(jié)計量后的空氣在爐內(nèi)燃燒，將部分硫化氫轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量后進(jìn)入冷凝器回收液體硫磺，而將剩余過程氣中的硫化氫經(jīng)三級催化轉(zhuǎn)化器及配套的冷凝器繼續(xù)回收單質(zhì)硫，使硫磺的回收率達(dá)到96.5％以上?；厥蘸蟮奈矚膺M(jìn)入低溫克勞斯系統(tǒng)，克勞斯系統(tǒng)的尾氣通入低溫克勞斯反應(yīng)器內(nèi)，在三臺低溫克勞斯反應(yīng)器1、2、3內(nèi)分別交替進(jìn)行反應(yīng)吸附、加熱、吹冷操作，操作溫度在硫磺的硫露點(diǎn)之下，其中發(fā)生吸附反應(yīng)后的氣體用于冷卻剛被加熱解吸的反應(yīng)器，使其達(dá)到下一次的反應(yīng)溫度，冷卻反應(yīng)器后的氣體進(jìn)入低溫克勞斯氣氣換熱器并利用克勞斯灼燒爐的高溫尾氣熱量將其加熱，加熱后的氣體又進(jìn)入剛發(fā)生反應(yīng)吸附操作的反應(yīng)器內(nèi)并使催化劑再生，使催化劑中吸附的硫磺在較高溫度下脫附，實(shí)現(xiàn)了間歇過程連續(xù)化操作；脫附后的硫磺進(jìn)入硫磺冷凝器6冷卻后回收，而夾帶有少量硫磺的氣體經(jīng)過捕硫器7捕集硫磺后送入克勞斯灼燒爐5燃燒，煙道氣經(jīng)氣氣換熱器換4熱后由經(jīng)80米高的排氣筒達(dá)標(biāo)排放，至此硫磺的總回收率達(dá)到99.5％以上。
如工藝流程圖所示，以反應(yīng)器1為例，克勞斯尾氣經(jīng)克勞斯尾氣總管8、尾氣輸入支管9進(jìn)入反應(yīng)器1進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)吸附，反應(yīng)溫度為120-150℃，反應(yīng)后的氣體進(jìn)入反應(yīng)器2，吹冷其中的催化劑，必要時由氮?dú)廨斎牍?4引入部分氮?dú)膺M(jìn)一步吹冷，然后氣體從反應(yīng)器2經(jīng)過冷氣體輸出管11進(jìn)入低溫克勞斯氣氣換熱器4，在其中利用克勞斯灼燒爐5的尾氣熱量氣體加熱到280-450℃，溫度和流量可以通過調(diào)節(jié)閥門來調(diào)節(jié)，一部分氣體可以直接去灼燒爐5放空，加熱到280-450℃的氣體經(jīng)熱氣體輸入總管12、熱氣體輸入支管13進(jìn)入反應(yīng)器3，以加熱其中已經(jīng)反應(yīng)失去活性的催化劑，使催化劑中吸附的硫磺在較高溫度下脫附并經(jīng)硫磺輸出管10進(jìn)入硫磺冷凝器6，氣體被冷卻到硫磺的露點(diǎn)溫度以下，硫磺變成液體，夾帶有少量硫磺的氣體經(jīng)過捕硫器7后送入克勞斯灼燒爐5燃燒后排空，至此完成低溫克勞斯的流程。上述所說的過程均由PLC程序控制器實(shí)現(xiàn)。
克勞斯灼燒爐是用經(jīng)天然氣輸入管16送來的天然氣和空氣鼓風(fēng)機(jī)送來的空氣在爐頭通過燒咀送入爐內(nèi)燃燒，產(chǎn)生高溫并使尾氣溫度升高到650℃以上，把尾氣中的微量硫化氫氧化成二氧化硫，灼燒爐尾氣通過低溫克勞斯氣氣換熱器回收熱量后，經(jīng)80米煙囪15排空。
權(quán)利要求
1.一種二硫化碳制備過程中尾氣的處理設(shè)備，其特征是包括至少三臺克勞斯反應(yīng)器(1、2、3)，反應(yīng)器下部分別連有與克勞斯尾氣總管(8)相通的尾氣輸入支管(9)，尾氣輸入支管(9)上分別連有硫磺輸出管(10)和冷氣體輸出管(11)，硫磺輸出管(10)的另一端與硫磺冷凝器(6)的前部連接，硫磺冷凝器(6)的尾部與捕硫器(7)連接，捕硫器(7)上方通過管道與灼燒爐(5)連接，灼燒爐(5)尾部與氣氣換熱器(4)相通，冷氣體輸出管(11)的另一端與氣氣換熱器(4)相通，氣氣換熱器(4)上還設(shè)有熱氣體輸入總管(12)，反應(yīng)器頂部設(shè)有與熱氣體輸入總管(12)另一端相通的熱氣體輸入支管(13)，每臺反應(yīng)器的熱氣體輸入支管(13)分別相通，所述的每根管道上均裝有閥門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二硫化碳制備過程中尾氣的處理設(shè)備，其特征是反應(yīng)器頂部分別設(shè)有氮?dú)廨斎牍?14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二硫化碳制備過程中尾氣的處理設(shè)備，其特征是氣氣換熱器(4)尾部連有排放煙囪(15)，灼燒爐(5)前部連有天然氣輸入管(16)。
4.利用如權(quán)利要求1所述的設(shè)備完成二硫化碳制備過程中的尾氣處理方法，包括硫化氫混合氣體在克勞斯燃燒爐以及多級催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的回收過程，回收后的尾氣進(jìn)入低溫克勞斯系統(tǒng)，其特征是經(jīng)克勞斯系統(tǒng)的尾氣進(jìn)入至少三臺克勞斯反應(yīng)器(1、2、3)內(nèi)，分別交替進(jìn)行反應(yīng)吸附、加熱、吹冷操作，反應(yīng)吸附操作溫度在硫磺的硫露點(diǎn)之下，其中發(fā)生吸附反應(yīng)后的氣體用于冷卻剛被加熱解吸的反應(yīng)器，使其達(dá)到下一次的反應(yīng)溫度，冷卻反應(yīng)器后的氣體進(jìn)入低溫克勞斯氣氣換熱器(4)并利用克勞斯灼燒爐(5)的尾氣熱量將其加熱，加熱后的氣體又進(jìn)入剛發(fā)生吸附反應(yīng)操作的反應(yīng)器內(nèi)并加熱催化劑床層使催化劑再生，使催化劑中吸附的硫磺在較高溫度下脫附，以實(shí)現(xiàn)間歇過程連續(xù)化操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二硫化碳制備過程中尾氣的處理方法，其特征是脫附后的硫磺進(jìn)入硫磺冷凝器(6)冷卻后回收，而夾帶有少量硫磺的氣體經(jīng)過捕硫器(7)捕集硫磺后送入克勞斯灼燒爐(5)燃燒，煙道氣經(jīng)氣氣換熱器(4)換熱后高空排放。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二硫化碳制備過程中尾氣的處理方法，其特征是克勞斯反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)吸附、加熱、吹冷操作的交替切換過程是由PLC程序控制器控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二硫化碳制備過程中尾氣的處理方法，其特征是進(jìn)行反應(yīng)吸附操作的反應(yīng)器內(nèi)的溫度控制在120-150℃，催化劑再生時的加熱溫度為280-450℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二硫化碳制備過程中尾氣的處理方法，其特征是在吹冷操作時同時配入氮?dú)狻?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種尾氣的處理設(shè)備及方法，具體為一種二硫化碳制備過程中尾氣的處理設(shè)備及方法，解決了現(xiàn)有二硫化碳尾氣回收系統(tǒng)中的低溫克勞斯工藝存在的上述缺陷，經(jīng)克勞斯系統(tǒng)的尾氣進(jìn)入至少三臺克勞斯反應(yīng)器內(nèi)，分別交替進(jìn)行反應(yīng)吸附、加熱、吹冷操作，反應(yīng)吸附操作溫度在硫磺的硫露點(diǎn)之下，本發(fā)明采用多級克勞斯燃燒爐與低溫克勞斯工藝相結(jié)合的方式處理尾氣，使硫磺的總回收率達(dá)到99.5％以上；而且在整個操作過程中催化劑的再生及冷卻均由系統(tǒng)自身完成，不僅能耗低、污染少，排放的尾氣完全可以達(dá)到國家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且整個操作過程由PLC程序控制器控制，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化操作，降低了工人的勞動強(qiáng)度。
文檔編號B01D53/86GK1935646SQ200610127380
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月18日
發(fā)明者孔慶然 申請人:孔慶然