一種含硫化氫的酸性氣體處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含硫化氫的酸性氣體處理方法，含硫化氫的酸氣氣體與空氣進(jìn)入燃燒爐，經(jīng)過燃燒，進(jìn)入廢熱鍋爐，產(chǎn)生中高壓蒸汽；含液硫過程氣經(jīng)冷凝分離液硫后，過程氣進(jìn)入一級(jí)克勞斯反應(yīng)器，反應(yīng)后的含硫過程氣再冷凝分離液硫，過程氣又進(jìn)入二級(jí)克勞斯反應(yīng)器，含液硫過程氣再冷凝分離，過程氣進(jìn)入直接氧化或催化反應(yīng)器，部分經(jīng)液硫脫氣的空氣和配比一定的可燃?xì)怏w也進(jìn)入該反應(yīng)器，進(jìn)行氧化反應(yīng)，使得含硫化合物后轉(zhuǎn)變成SO2，再把此過程氣通入吸附床層，氣體中SO2經(jīng)過吸附換熱后經(jīng)煙囪直接排放到大氣；該方法的硫磺回收率達(dá)99.9％以上，也適合其它含SO2或硫化物的尾氣處理工藝，尾氣滿足國(guó)家新的排放標(biāo)準(zhǔn)。
【專利說明】一種含硫化氫的酸性氣體處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含硫化氫的酸性氣體處理方法，經(jīng)該方法處理后的尾氣不需燃燒，可直接達(dá)標(biāo)排放。適用所有含硫酸性氣，屬于天然氣和煉廠酸氣加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化硫是大氣中主要污染物之一，是衡量大氣是否遭到污染的重要標(biāo)志。我國(guó)于1997年開始實(shí)施的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-1996)，規(guī)定SO2現(xiàn)有污染源和新污染源最高允許排放質(zhì)量濃度分別為1200mg/m3和960mg/m3。隨著世界各國(guó)保護(hù)大氣環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，即將頒布的《石油煉制行業(yè)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定酸性氣回收裝置排放濃度限值為:在2011.7.1~2014.6.30期間，現(xiàn)有企業(yè)為960mg/m3，自2014.7.1起的現(xiàn)有企業(yè)和自2011.7.1起的新建企業(yè)為400mg/m3。即將頒布的《天然氣凈化廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，其硫磺回收尾氣灼燒爐和酸氣灼燒爐的尾氣SO2排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:在2011.1.1~2014.12.31期間，現(xiàn)有企業(yè)為1000mg/m3，自2015.1.1起的現(xiàn)有企業(yè)和自2011.1.1起的新建企業(yè)為500mg/m3。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)SO2的排放更加嚴(yán)格，如果按新排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，會(huì)讓現(xiàn)有的天然氣凈化廠和煉油廠尾氣排放將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
[0003]含硫化氫酸性氣體處理從1883年英國(guó)化學(xué)家Claus提出的Claus制硫工藝至今，已經(jīng)100多年的歷史，Claus硫磺回收工藝也經(jīng)歷一個(gè)不斷發(fā)展進(jìn)步的過程。特別是自上世紀(jì)60年代開始，國(guó)外開發(fā)并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的硫磺回收及尾氣處理工藝有數(shù)十種。如:Sulfreen、MCRC> Clauspol 等低溫克勞斯工藝;Seletox、H1-Activity> SuperClaus、Clinsulf 等H2S直接選擇氧化工藝；以及Selectox、Modop和Super claus等選擇性催化氧化為基礎(chǔ)硫回收工藝。這些工藝硫磺回收率都在不同程度得到提高，但是很難滿足低標(biāo)準(zhǔn)的SO2排放要求。而SCOT工藝及諸多的改進(jìn)工藝、NIGI公司的HCR工藝、Parsons公司的BSR/MDEA工藝、KTI公司的RAR工藝`等尾氣還原吸收工藝，可以通過對(duì)含硫尾氣加氫后再吸收，明顯減少尾氣中SO2的排放，甚至可以低到IOOppm以下。國(guó)內(nèi)也在硫磺回收工藝上形成一些專利技術(shù)，如:96104817.4、ZL200710049014.2,200710048360.9,200710058567.4、24200810022175.7,200910058717.0 及 200910065268.2 等，都是在現(xiàn)有硫磺回收工藝的進(jìn)行改進(jìn)，也都不同程度提高了硫磺回收率，減少了尾氣中含硫化合物的排放。
[0004]由于受克勞斯反應(yīng)熱力學(xué)平衡的限制，除了尾氣還原類工藝和采用堿液吸收方式外，其余工藝排放的尾氣中SO2都達(dá)不到到即將實(shí)行的SO2國(guó)家新排放標(biāo)準(zhǔn)。還原吸收尾氣處理工藝復(fù)雜，投資、操作成本及能耗都相當(dāng)高；堿洗吸收又存在二次污染等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是利用可再生吸附工藝和現(xiàn)有含硫化氫回收處理工藝的結(jié)合，提出一種含硫化氫的酸性氣體處理方法，與還原吸收類工藝比較，能實(shí)現(xiàn)到尾氣SO2超低排放的同時(shí)，還具有明顯的節(jié)能降耗、節(jié)約投資、減少操作成本等優(yōu)勢(shì)。
[0006]本發(fā)明所述的含硫化氫的酸性氣體處理方法，具體內(nèi)容如下:[0007]( I)含高濃度的硫化氫酸性氣體配入空氣，進(jìn)入燃燒爐，經(jīng)過冷凝器分離硫磺后，進(jìn)入一級(jí)克勞斯反應(yīng)器，再經(jīng)過冷凝器A分離硫磺后進(jìn)入二級(jí)克勞斯反應(yīng)器，或再進(jìn)入三級(jí)克勞斯反應(yīng)器，再經(jīng)過冷凝器B分離；
[0008](2) 二級(jí)克勞斯反應(yīng)器或三級(jí)克勞斯反應(yīng)器出來的含硫過程氣再經(jīng)過直接氧化或催化反應(yīng)器，將含硫化合物氧化成SO2 ；
[0009](3)含SO2高溫氣流直接進(jìn)入SO2吸附床層，發(fā)生吸附反應(yīng)，吸附后的尾氣在SO2含量低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，進(jìn)入冷凝器C，回收熱量后通過煙?排放；
[0010](4)當(dāng)吸附后尾氣中SO2含量超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，吸附床層切換到再生狀態(tài)，通入還原性氣體，再生的含硫過程氣經(jīng)過冷凝器D分離液硫后，返回前面任何一級(jí)克勞斯反應(yīng)器，而冷凝分離的液硫進(jìn)入液流槽。
[0011]本發(fā)明提出的第二種含硫化氫的酸性氣體處理方法，具體內(nèi)容如下:
[0012](I)含硫化氫很低的酸性氣體，先配比一定的燃料氣和空氣經(jīng)過直接氧化或催化反應(yīng)器，反應(yīng)后進(jìn)入吸附床層，發(fā)生吸附反應(yīng)，吸附后的氣體在SO2含量低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)下，進(jìn)入熱能回收系統(tǒng)，回收熱量后進(jìn)行排放。
[0013](2)當(dāng)吸附后尾氣超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，吸附床層切換到再生狀態(tài)，通入還原性氣體，再生含硫過程氣經(jīng)過冷凝分離液硫后，該過程氣再返回燃燒爐。
[0014]本發(fā)明的工藝是在現(xiàn)有工藝基礎(chǔ)進(jìn)行的，主要是通過對(duì)尾氣高溫直接氧化或者催化反應(yīng)，含硫化合物氧化成SO2后，進(jìn)行高溫吸附，吸附劑可以再生，再生氣返回前面的克勞斯反應(yīng)或者燃燒爐，可以節(jié)約投資30%?50%，能耗降低50%以上，操作簡(jiǎn)單，易小型化，尾氣中的SO2可以控制在較低水平。該工藝還可以處理其它含硫氣體。
[0015]技術(shù)原理:克勞斯尾氣或者其它含硫尾氣經(jīng)過直接氧化或催化反應(yīng)后，所有含硫化合物轉(zhuǎn)化成SO2，再通過高效吸附床層吸附尾氣中的SO2，經(jīng)過吸附后的尾氣在滿足國(guó)家最低排放標(biāo)準(zhǔn)下可直接排放；當(dāng)吸附后排放的SO2超過排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，切換到另一吸附床層吸附。吸附后床層通入還原性氣體進(jìn)行再生，再生吸附床層可循環(huán)使用，而再生出的含硫過程氣經(jīng)冷凝分離硫后返回克勞斯反應(yīng)器，這樣保證尾氣排放出的SO2處于很低的限值，裝置的硫磺回收率大于99.9%。
[0016]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017](I)對(duì)含硫化氫酸性氣體出來后，排放尾氣中SO2的含量可以達(dá)到國(guó)家新的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，甚至低到被完全吸附，基本實(shí)現(xiàn)零排放。
[0018](2)吸附后的SO2經(jīng)過再生，冷凝分離后再返回前面克勞斯反應(yīng)器，該工藝的硫磺回收率達(dá)99.9%以上。
[0019](3)該工藝還適合其他含SO2或者硫化物的尾氣處理工藝，可以使其尾氣滿足國(guó)家新的排放標(biāo)準(zhǔn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1第一種含硫化氫酸性氣體處理工藝[0021 ] 圖2含硫化物尾氣的處理工藝
[0022]其中:1燃燒爐、2廢熱鍋爐、3冷凝器、4液硫槽、5 —級(jí)克勞斯反應(yīng)器、6 二級(jí)克勞斯反應(yīng)器、7直接氧化或催化反應(yīng)器、8吸附床層、9吸附床層、10煙囪【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示:
[0024]含硫化氫的酸氣氣體與空氣進(jìn)行的配比后，進(jìn)入燃燒爐1，經(jīng)過燃燒后所含H2S和SO2的體積比在2: 1，然后經(jīng)過廢熱鍋爐2進(jìn)行熱能回收，產(chǎn)生中高壓蒸汽；含液硫過程氣進(jìn)入冷凝器3，冷凝分離后的液硫進(jìn)入液硫槽4，過程氣進(jìn)入一級(jí)克勞斯反應(yīng)器5，反應(yīng)后的含硫過程氣進(jìn)入冷凝器A，經(jīng)過冷凝分離后的液硫進(jìn)入液硫槽4，過程氣進(jìn)入二級(jí)克勞斯反應(yīng)器6，反應(yīng)后的過程氣進(jìn)入冷凝器B，經(jīng)過冷凝分離后的液硫進(jìn)入液硫槽4，過程氣進(jìn)入直接氧化或催化反應(yīng)器7，此時(shí)，經(jīng)過液硫槽4脫氣的空氣和一定比例的可燃?xì)怏w也進(jìn)入反應(yīng)器7，進(jìn)行氧化反應(yīng)，使得含硫化合物都轉(zhuǎn)變成SO2，再把此過程氣通入吸附床層8，氣體中SO2經(jīng)過吸附后進(jìn)入冷凝器C，換熱后經(jīng)煙囪10直接排放到大氣；
[0025]當(dāng)吸附床層排出的尾氣中SO2含量超過排放要求時(shí)，此時(shí)由直接氧化或者催化反應(yīng)器排出的過程氣切換到另一床層進(jìn)行吸附，而吸附后的床層9通入還原性氣體，出再生床層的氣流經(jīng)過冷凝器D，冷凝分離出的液硫排入液硫槽4，過程氣返回一級(jí)克勞斯反應(yīng)器5或二級(jí)克勞斯反應(yīng)器6中，再生完全的吸附床層又可進(jìn)入下一個(gè)吸附循環(huán)。
[0026]如圖2所示:
[0027]含硫化物的尾氣與空氣、燃料氣進(jìn)行配比后，進(jìn)入直接氧化或者催化反應(yīng)器7，配比的空氣和燃料氣使得含硫化物轉(zhuǎn)變成SO2,再把此過程氣通入吸附床層8，氣體中SO2經(jīng)過吸附后進(jìn)入冷凝器C，換熱后經(jīng)煙? 10直接排放到大氣。
[0028]當(dāng)吸附床層排出的尾氣中SO2含量超過排放要求時(shí)，此時(shí)由反應(yīng)器7排出的過程氣切換到另一床層進(jìn)行吸附，而吸附后的床層9通入還原性氣體，出再生床層的氣流經(jīng)過冷凝器D，冷凝分離出的液硫排入液硫槽4，此時(shí)還含硫的再生氣流返回一級(jí)克勞斯反應(yīng)器5或者二級(jí)克勞斯反應(yīng)器6`中。再生完全的吸附床層進(jìn)入下一個(gè)吸附循環(huán)。
[0029]所述的吸附床層的溫度在100~500° C。
[0030]所述的含硫化氫的酸氣氣體空速在50~200(?'
[0031]所述的通入的再生氣體體積濃度為:5~50% H2S或0.5~100% H2或者過熱甲
烷氣體。
[0032]所述的再生溫度選擇在:150~500° C。
【權(quán)利要求】
1.一種含硫化氫的酸性氣體處理方法，其特征在于:含硫化氫的酸氣氣體與空氣進(jìn)行配比后，進(jìn)入燃燒爐，經(jīng)過燃燒后所含H2S和SO2的體積比在2: I，然后經(jīng)過廢熱鍋爐進(jìn)行熱能回收，產(chǎn)生中高壓蒸汽；含液硫過程氣進(jìn)入冷凝器，冷凝生成的液硫進(jìn)入液硫槽，經(jīng)過冷凝分離后的過程氣進(jìn)入一級(jí)克勞斯反應(yīng)器，反應(yīng)后的含硫過程氣進(jìn)入冷凝器A，液硫進(jìn)入液硫槽，經(jīng)過冷凝分離后的過程氣進(jìn)入二級(jí)克勞斯反應(yīng)器，含液硫過程氣進(jìn)入冷凝器B，液硫進(jìn)入液硫槽，經(jīng)過冷凝分離后的過程氣進(jìn)入直接氧化或催化反應(yīng)器，部分空氣經(jīng)液硫脫氣后進(jìn)入該反應(yīng)器，并配比可燃?xì)怏w進(jìn)行反應(yīng)，使得含硫化合物轉(zhuǎn)變成SO2,再把此過程氣通入吸附床層，氣體中SO2經(jīng)過吸附后進(jìn)入冷凝器C，換熱后經(jīng)煙囪直接排放到大氣； 當(dāng)吸附床層排出的尾氣中SO2含量超過排放要求時(shí)，此時(shí)由直接氧化或者催化反應(yīng)器排出的過程氣切換到另一床層進(jìn)行吸附，而吸附后的床層通入還原性氣體，出再生床層的氣流經(jīng)過冷凝器D，冷凝分離出的液硫排入液硫槽，過程氣返回一級(jí)克勞斯反應(yīng)器或二級(jí)克勞斯反應(yīng)器中，再生完全的吸附床層進(jìn)入下一個(gè)吸附循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含硫化氫的酸性氣體處理方法，其特征在于:進(jìn)入直接氧化或催化反應(yīng)器的過程氣是克勞斯反應(yīng)的尾氣，或直接使用低濃度的硫化氫氣體或其它含硫化物尾氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化氫的酸性氣體處理方法，其特征在于:吸附床層的溫度在 100 ?500。Co
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含硫化氫的酸性氣體處理方法，其特征在于:含硫化氫的酸氣氣體空速在50?2000h'
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含硫化氫的酸性氣體處理方法，其特征在于:通入的再生氣體體積濃度為:5?50% H2S或0.5?100% H2或者過熱甲烷氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含硫化氫的酸性氣體處理方法，其特征在于:再生溫度選擇在:150 ?500。Co
【文檔編號(hào)】B01D53/86GK103480252SQ201210194691
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月13日
【發(fā)明者】溫崇榮, 何登華, 何金龍, 黃黎明, 廖曉東, 陳昌介, 張曉雪, 楊芳 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司