[發明專利]一種中低濃度酸性氣的硫磺回收工藝

有效

• 申請號: 201811005747.0
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109019524B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 胡文賓;劉穎;孫東旭;王彎彎;曲剛;邵松
• 申請（專利權）人: 山東迅達化工集團有限公司;洛陽瑞昌環境工程有限公司
• 主分類號: C01B17/04
• 分類號: C01B17/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種中低濃度酸性氣的硫磺回收工藝，用于處理含H₂S20-50v%的酸性氣，主要設備沿酸性氣流向包括依次串接的燃燒爐、一級克勞斯反應器、二級克勞斯反應器、選擇性加氫還原反應器、選擇性氧化反應器、循環吸收單元；燃燒爐附帶廢熱鍋爐，克勞斯反應器、選擇性加氫還原反應器、選擇性氧化反應器前后分別設置第一至第五冷凝器，和第一至第四加熱器；第一至第五冷凝器分別將過程氣中的氣態硫冷凝為液硫，液硫流入液體硫磺槽儲存；第一至第四加熱器分別將從第一至第四冷凝器頂部出來的過程氣加熱到所需溫度再進入相應反應器；

其中，一級克勞斯反應器上部裝填Fe₂O₃/Al₂O₃脫氧保護型硫磺回收催化劑，下部裝填TiO₂基硫磺回收催化劑或純TiO₂硫磺回收催化劑；所述脫氧保護型硫磺回收催化劑除了具有克勞斯反應活性，還將過程氣中的O₂通過與H₂S反應生成單質硫而除掉；所述TiO₂基硫磺回收催化劑或純TiO₂硫磺回收催化劑除了具有克勞斯反應活性，還將過程氣中的COS、CS₂接近于全部轉化為單質硫或H₂S，COS、CS₂總含量≤10mg/m³；

二級克勞斯反應器裝填硫磺回收催化劑，在低于一級克勞斯反應溫度的條件下，進行進一步的克勞斯反應轉化，所述硫磺回收催化劑為TiO₂基硫磺回收催化劑、TiO₂/Al₂O₃硫磺回收催化劑以及Al₂O₃硫磺回收催化劑中的一種或兩種；該二級克勞斯反應器出口過程氣中H₂S+SO₂的含量≤1.5v％；

選擇性加氫還原反應器裝填CoO-MoO₃/Al₂O₃或CoO-MoO₃/ TiO₂-Al₂O₃選擇性還原SO₂催化劑，利用燃燒爐中生成的H₂將SO₂接近于全部還原，主要產物為單質硫；

選擇性氧化反應器裝填選擇性氧化H₂S催化劑，利用該反應器入口前通過引入空氣補入的O₂將H₂S接近于全部轉化，選擇性氧化為單質硫，副產物為少量SO₂；該選擇性氧化反應器出口過程氣中H₂S含量≤100mg/m³，SO₂含量為H₂S含量的五倍以上；所述選擇性氧化H₂S催化劑以SiO₂ 為載體，Fe₂O₃ 3-10m%，CaO 0-3m%，La₂O₃+CeO₂+Cr₂O₃+V₂O₅ 3-7m%；催化劑平均孔直徑30nm以上，表面積40-60m²/g、孔體積0.5-0.6ml/g；

循環吸收單元包括吸收塔，塔內設置供過程氣、循環吸收液分布和接觸的填料和/或噴淋、霧化部件，循環吸收液的pH5-10，操作溫度20-50℃，主要水量來源為過程氣所含蒸汽的冷凝水，循環吸收液維持正常運行外的富余液送往污水裝置處理，或送往燃煤鍋爐煙氣濕法脫硫單元處理并作為補充水源，或送往燃煤鍋爐作為煤炭淋水；循環吸收液為含堿液和/或含鈣液，其中含堿液為通過補充氫氧化鈉、碳酸鈉或碳酸氫鈉維持吸收能力的含亞硫酸鈉和/或硫酸鈉溶液，含鈣液為通過補充氧化鈣、氫氧化鈣、超細碳酸鈣維持吸收能力的含亞硫酸鈣和/或硫酸鈣漿液；循環吸收單元采用含鈣液時，在吸收塔過程氣入口設置第六冷凝器，過程氣先經第六冷凝器冷卻至20-50℃，將部分蒸汽冷凝成水、所含硫磺霧滴、粉粒捕集形成含硫磺粉的料液，料液分離硫磺粉漿后再進吸收塔或其附屬的循環吸收液儲罐并配加氧化鈣、氫氧化鈣、超細碳酸鈣進行循環吸收；

所述硫磺回收工藝包括下步驟：

1)酸性氣與所需量空氣和/或富氧空氣混合后進入燃燒爐進行燃燒，燃燒爐的溫度控制在 1050-1300℃，燃燒后產生的過程氣進入廢熱鍋爐后冷卻到260-350℃，過程氣從廢熱鍋爐出口進入第一冷凝冷卻器冷卻到140-170℃，在燃燒爐中生成的單質硫冷凝后與過程氣分離進入液體硫磺槽；

2)從第一冷凝器頂部出來的過程氣加熱到所需溫度210-250℃，進入一級克勞斯反應器進行克勞斯反應及COS、CS₂的水解；控制該反應器入口氣的H₂S、SO₂含量及溫度使反應器中催化劑床層下部達到COS、CS₂充分水解的溫度，其中TiO₂基硫磺回收催化劑時為320-350℃，純TiO₂硫磺回收催化劑時為300-350℃；出口過程氣進入第二冷凝器冷卻到130-160℃，使生成的單質硫與過程氣分離后進入液體硫磺槽；

3)從第二冷凝器頂部出來的過程氣加熱到210-230℃后進入二級克勞斯反應器；從二級克勞斯反應器出來的過程氣進入第三冷凝器冷卻到130-160℃，使生成的單質硫與過程氣分離后進入液體硫磺槽；

4)從第三冷凝器頂部出來的過程氣加熱到200-220℃，進入選擇性還原反應器；從選擇性還原反應器出來的過程氣進入第四冷凝器冷卻到130-150℃，生成的單質硫與過程氣分離后進入液體硫磺槽；

5)從第四冷凝器頂部出來的過程氣補入所需量空氣并混勻后，加熱到200-230℃后進入選擇性氧化反應器，催化劑床層下部溫度達到220-280℃；從選擇性氧化反應器出來的過程氣進入第五冷凝器冷卻到120-140℃，生成的單質硫與過程氣分離后進入液體硫磺槽，過程氣經可選的液硫捕集器捕集硫霧并流入液態硫磺槽后，進循環吸收單元處理；

6)從第五冷凝器頂部或液硫捕集器出來的過程氣，進循環吸收單元處理后經煙囪排空；其中循環吸收單元采用含堿液時，過程氣的降溫、部分蒸汽冷凝成水、所含硫磺霧滴、粉粒及SO₂、H₂S的捕集，都由含堿液的循環噴淋或霧化吸收實現，堿液由循環冷卻水控制溫度，堿液循環過程中分離硫磺粉漿，或富余液在送往污水裝置處理或送往燃煤鍋爐煙氣濕法脫硫單元處理前分離硫磺粉漿。