CN102781823A - 在克劳斯设施中用于冷凝、分离并且储存液态硫的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在克劳斯（Claus）设施中用于冷凝、分离并且储存硫的装置，其中该克劳斯设施包括一个克劳斯炉、一个废热锅炉以及一个克劳斯反应器，并且所述设施部分被支撑在一个基底或一个可比的装置上，并且一个浸入室被提供在该克劳斯设施下方，并且任选地也在被安排在上游用于气体洗涤的一个装置的下方。该浸入室通过一种虹吸方式接收硫，其中过量的硫从该浸入室向更深处流动至少4.00米的深度进入一个地平面容器中，该浸入室被安排在该地平面容器中。本发明进一步涉及一种方法，借助该方法将液态硫引导到浸入室中，其中该浸入室被安排在该废热锅炉和该克劳斯反应器下方的一个高度水平面上，这样使得液态硫不需要进一步泵送就到达该浸入室，并且克服至少4.00米的一个高度差。借助于本发明，来自一个克劳斯设施的硫可以通过一种容易并且对环境友好的方式被储存，其中不需要用于硫的泵送装置，并且硫从克劳斯工艺的燃烧气体中完全分离是可能的。

Description

在克劳斯设施中用于冷凝、分离并且储存液态硫的装置和方法

本发明涉及一种在克劳斯设施中用于冷凝、分离并且储存硫的装置，该克劳斯设施由一个克劳斯炉、一个废热锅炉以及一个克劳斯反应器组成，并且这些“设施部分”被支撑在一个基座或一个可比的装置上，并且一个浸入室被提供在该克劳斯设施下方的一个水平面上，并且如果被安装的话，也在一个用于气体洗涤的上游装置的下方，该浸入室通过一种类似虹吸管的方式吸收硫，过量的硫能从该浸入室流到容纳该浸入室的一个容器中。本发明还涉及一种用来将液态硫馈送到浸入室中的方法，该浸入室被安排在该废热锅炉和该克劳斯反应器下方的一个高度水平面上，这样使得液态硫不借助于一个附加的传送装置就进入该浸入室。

工业气体的生产经常产生一种含硫气体，这种含硫气体必须从硫化合物中去除。典型地在一个气体洗涤器中进行处理，在该气体洗涤器中，使含硫气体与一种吸收液接触，这种吸收液再一次在一个随后的解吸附步骤中从这些硫化合物中去除，这样使得这些硫化合物可以被传递到一种克劳斯工艺中。必须从硫化合物中去除的典型的工业气体是焦炉气、天然气或炼厂气。

克劳斯工艺允许将硫化合物转化成元素硫，这个转化是通过借助于一种含氧气体燃烧硫化合物而开始的。由此给出元素硫，而碳和氢反应形成二氧化碳和水。将燃烧气体馈送到一个废热锅炉中，在该废热锅炉中硫冷凝成液体。然后可以将液态硫传递一个进一步工艺步骤或处置中。将来自废热锅炉的经过冷凝并且脱硫的气体馈送到一个克劳斯反应器中，在该克劳斯反应器中残留的硫化合物被传递到一个燃烧工段（combustion stage），获得二氧化硫，二氧化硫通过与残留的硫化氢在一种催化剂存在下反应而被转化成元素硫。用硫化氢转化二氧化硫的反应步骤可以被提供若干次以达到最大程度的脱硫。

克劳斯工艺的一个典型的实施方案披露于EP 1527013 B1中。这个传授内容要求了一种用于从焦炉气中分离硫化氢的方法，其中通过使用一种吸收液进行气体洗涤而从焦炉气中去除硫化氢，使满载的吸收液再生，并且将满载的吸收液和以浓缩的形式获得的硫化氢馈送到克劳斯设施中，该硫化氢在给出元素硫的克劳斯设施的一个克劳斯锅炉中与大气中的氧气反应，并且将离开克劳斯锅炉的工艺气体在一个废热锅炉中冷却到硫冷凝所需的一个温度，然后，在分离硫之后，加热并且馈送到克劳斯设施的一个反应炉中。在所述反应器中，硫化合物在一种催化剂存在下反应以给出元素硫，并且将离开反应炉的工艺气体冷却到硫冷凝所需的一个温度，并且分离经过冷凝的硫，根据本发明的克劳斯设施仅通过一个单独的反应炉进行操作，该反应炉的操作温度被调整到低于250°C，并且使离开反应炉的工艺气体在分离经过冷凝的硫之后再循环到焦炉气中，以便与反应炉中未转化的残留的硫化氢一起在气体洗涤之前进行处理。该传授内容未提到该方法中获得的硫的任何储存和进一步加工。

正常地，这种硫是以液体形式分离的并且在凝固后储存。固态硫可以进一步用于多种目的，例如作为用于化学合成的起始物质，或用于生产硫酸。在硫冷凝时，部分硫是以液体形式获得的，而其余部分仍然是以微小液滴的形式包含在冷凝的气体中。为了促进形成大小适于分离的硫液滴，可以将冷凝的气体馈送到一个虹吸管型装置中，在该装置中，达到一种几乎完全的硫分离。

DE 2756992 C2给出一种促进含硫的燃烧气体中所含的硫得到完全冷凝的装置的一个实例。所述传授内容披露了一种用于从气流，优选地从克劳斯催化剂的反应气流中分离硫液滴的装置，这种装置由以下各项组成：一个壳体；一个管道束被安排在该壳体中的多个管板之间的管道束；在该壳体上的多个喷嘴，用于供应并且排放在该管道束周围流动的一种冷却剂；以及一个气流入口和出口喷嘴，各自在该壳体上在该管道束的流入和流出侧；还有一个该气流通过的分离单元，安排在该壳体中在该管道束的气体出口侧的管板与气体出口喷嘴之间；以及在壳体底部在该分离单元的流入和流出侧的多个出口，用于在根据本发明的分离单元的上游或其中以及下游所分离的硫。在一个实施方案中，该装置包括将液态硫从一个分离单元传送到一个硫收集罐中的多个管线，在该硫收集罐中，这些管线通过一种类似虹吸管的方式浸入。

所提到的实施方案有缺点，即从排放喷嘴退出的硫不能被储存而必须以液体形式向前输送。此外，没有提供对于例如在克劳斯设施的废热锅炉中获得的液态硫的供应选项。

因此，目的在于提供一种促进硫从含硫气体中冷凝的装置，其中该气体中所含的微小硫液滴也应该冷凝，并且应该给出对于已经从废热锅炉中冷凝的液态硫的供应选项。该装置还应该允许硫的储存。

本发明通过一种装置达到该目的，该装置由被安排在一个容器中的一个虹吸管型浸入室组成，这个容器被安排在比克劳斯设施的其他设施部分更低的一个水平面，这样使得硫可以不借助于一个附加的传送装置就进入该浸入室，并且该浸入室是按一种类似虹吸管的方式设计的，这样使得气体被浸入到该容器中的液体中。

通过被安排在虹吸管下游的出口工具，液态硫从浸入室流到容器中，液态硫可以从该容器向前输送。

要求具体地在于一种用于冷凝、分离并且储存液态硫的装置，包括：

一个气体洗涤单元，借助于该气体洗涤单元，通过使用一种吸收液进行气体洗涤而从焦炉气中去除硫化氢，使满载的吸收液再生，并且将以浓缩的形式获得的硫化氢馈送到克劳斯设施中，该克劳斯设施由克劳斯炉、废热锅炉以及克劳斯反应器组成，以及

一个克劳斯炉，在该克劳斯炉中，用大气中的氧气燃烧硫化合物以给出元素硫，

一个废热锅炉，在该废热锅炉中，将离开克劳斯炉的工艺气体冷却到硫冷凝所需的一个温度，在分离硫之后再加热并且馈送到一个克劳斯反应器中，

一个克劳斯反应器，在该克劳斯反应器中，部分残留的硫化氢被燃烧，并且所形成的二氧化硫通过与残留的硫化氢在一种催化剂存在下反应而被转化成硫，

一个冷凝室，该冷凝室涉及该克劳斯反应器，

并且该装置的特征在于：

该克劳斯设施以及（如果需要的话）还有该气体洗涤单元被支撑在一个基座或一个合适的装置上，并且一个虹吸管型浸入室被安排在这种装置下方的一个可加热的地平面容器中，并且

该克劳斯设施以及（如果需要的话）还有该气体洗涤单元位于比该容器和其中所容纳的浸入室更高高的一个水平面上，这样使得不需要传送设备将硫传送到浸入室中，其中

该克劳斯设施以及（如果需要的话）还有该气体洗涤单元位于浸入室中用于硫的最低排放点上方高出至少4.00米的一个提高的水平面上。

该容器被安排在地平面上，这应该被理解成是处于近似地平面的一种安排。不需要如在克劳斯设施中经常见到的那样，用于将容器降低到明显程度的深坑以用于储存硫的，它会产生相关的成本。

原则上，容器和浸入室可以由所希望的任何材料制成。在一个优选的实施方案中，容器和浸入室是由钢制成的，以便对液态硫的多种温度具有充分的抗腐蚀性。容器可以被加热以确保其中所含的硫恒定地保持液态。浸入室也可以被加热或绝热。

为了已一种最佳方式操作浸入室，硫即使在浸入室中也必须是液态的，这样使得虹吸管可以正常工作。在操作过程中，这可以通过供应充足量的硫冷凝物来实现。为了这一目的，浸入室还可以具备绝热的壁材料。如果不能始终确保充足的液态硫供应，那么浸入室还可以配备有一个用于加热硫以防止硫在浸入室中凝固的装置。

可以给克劳斯设施或容纳浸入室的容器分配多个收集或储存罐，这些罐是通过管道连接到容器或浸入室的。在一个优选的实施方案中，这一个或多个储存或收集罐也是由钢制成的。这种安排类型还允许节省相当大的空间体积。

在根据现有技术的克劳斯设施中，防止经过脱硫的气体发生不希望的逃逸的浸入圆筒不再是需要的。根据本发明，在燃烧器上安装例如用于工艺气体的安全浸入圆筒始终是可行的。

在该装置的一个实施方案中，克劳斯设施配备有若干个克劳斯反应器。这对应于现有技术中常用的实施方案。然而，在另一个实施方案中，克劳斯反应器也可能仅提供一次，如通过一种示例性方式在EP1527013 B1中所披露的那样。最后，本发明的装置还可以包括用于液态硫的多个泵或传送设备。该装置或设施例如还可以包括多个鼓风机、分离器、消音器、储存罐或脱气器。当然，容器还可以配备有多个悬挂装置用于调度。

为了允许将克劳斯设施安装在比该浸入室和该容器更高的一个水平面上，克劳斯设施被支撑在例如一个平台或一个基座上。这可以是一个栅条塔盘，例如将支撑在多个支柱上。

要求还在于一种用于从克劳斯工艺中冷凝、分离并且储存液态硫的方法。要求特别在于一种用于冷凝、分离并且储存液态硫的方法，其中：

通过使用一种吸收液进行气体洗涤而从焦炉气中去除硫化氢，使满载的吸收液再生，并且将以浓缩的形式获得的硫化氢馈送到克劳斯设施中，并且

在一个克劳斯炉中使硫化氢通过与一种含氧气体反应而转化成硫，并且将燃烧气体馈送到一个废热锅炉中，在该废热锅炉中液态硫冷凝，并且

将冷却的工艺气体馈送到一个克劳斯反应器中，在该克劳斯反应器中，一部分残留的硫化氢燃烧从而形成二氧化硫，并且使二氧化硫通过在克劳斯反应器中与硫化氢反应而转化成硫，

并且该方法的特征在于：

硫是通过一种虹吸管的方式从废热锅炉和克劳斯反应器馈送到一个浸入室中的，该浸入室被容纳在位于一个更低水平面上的一个容器中，所述容器位于整个克劳斯设施的水平面下方的地平面上，并且

该浸入室是容纳在一个容器中的，该容器从该浸入室吸收液态硫，

其中流动的硫靠重力克服至少4.00米的一个高度差。

在此上下文中，硫化氢是指含有硫化氢作为主要成分的一种气体或一种部分。这种部分可能还含有多种有机硫化合物。在一个优选的实施方案中，硫是以液体形式馈送到浸入室中并且在容器中保持在110°C与300°C之间的一个温度下。如果存在硫的充分流动，那么硫自然而然地保持液态。优选地，还可能通过在浸入室中加热硫而将它保持在110°C与300°C之间的一个温度下。这可以通过附接到浸入室的多个加热元件来实现。

本发明的装置和本发明的方法具有以下优点：不需要将液态硫从克劳斯设施传送到储存设备，因为管道由于要克服的高度差而较短；即使暂时没有从设施中获取硫，硫也可以储存在下游的可加热容器中，这样就不需要一个分开的储存罐。不需要深坑；不再需要在根据现有技术的克劳斯设施中防止经过脱硫的气体发生逃逸的浸入圆筒。

通过一个图来解释本发明，该图仅代表了本发明的一个示例性实施方案。借助于一种气体洗涤工艺(2)从一种焦炉气（1，COG）中回收一种含硫浓缩物(3)，并且在一个克劳斯炉(4)中用大气中的氧气燃烧该含硫浓缩物以给出元素硫、水以及二氧化碳。获得气体形式的元素硫(5)。将这种气体形式的元素硫馈送到一个废热锅炉(6)中。在这个废热锅炉中，通过冷凝获得一种尾气(7)和液态硫(8)，该尾气(7)仍然含有含硫气体。使这些含硫气体在一个克劳斯反应器的燃烧工段(9)中完全燃烧。获得二氧化硫(10)。在具有冷凝室的一个克劳斯反应器的催化剂工段(11)中，通过与从气体洗涤工艺供应的硫化氢反应而转化成元素硫。获得一种经过脱硫的燃烧气体(12)或排气。这个工段还生成液体形式的元素硫(13)。所有设施部分（2到11）都被支撑在一个基座(14)上，该基座例如是被支撑在多个支柱(15)上的处于一个更高水平面上的一个栅条塔盘。通过管道将来自废热锅炉的液态硫(8)和来自催化剂工段(11)的液态硫馈送到配备有一个分隔壁(17)的一个浸入室(16)中。因此，这充当一个虹吸管。通过这种方式，全部的硫都冷凝。通过持续流动并且通过加热使硫保持液态，并且通过一个排放喷嘴(18)将液态硫馈送到一个容器(19)中。在这个容器中，硫视需要以液体形式或固体形式被储存。

参考号和名称的清单

1        焦炉气

2        气体洗涤器

3        含硫浓缩物

4        克劳斯炉

5        元素气态硫

6        废热锅炉

7        含硫尾气

8        来自废热锅炉的液态元素硫

9        克劳斯反应器的燃烧工段

10       二氧化硫

11       具有冷凝室的克劳斯反应器的催化剂工段

12       经过脱硫的燃烧气体

13       来自克劳斯反应器的液态元素硫

14       基座

15       支柱

16       浸入室

17       分隔壁

18       排放喷嘴

19       容器

Claims (9)

1.用于冷凝、分离并且储存液态硫的装置，包括：

一个气体洗涤（2）单元，借助于该气体洗涤单元，通过使用一种吸收液进行气体洗涤（2）而从焦炉气中去除硫化氢，使满载的吸收液再生，并且将以浓缩的形式获得的硫化氢馈送到克劳斯(Claus)设施中，该克劳斯设施由克劳斯炉（4）、废热锅炉（6）以及克劳斯反应器（9）组成，以及

一个克劳斯炉（4），在该克劳斯炉中，用大气中的氧气使这些硫化合物燃烧以给出元素硫，

一个废热锅炉（6），在该废热锅炉中，将离开该克劳斯炉（4）的工艺气体冷却到该硫的冷凝所需的一个温度，在分离该硫之后再加热并且馈送到一个克劳斯反应器（9）中，

一个克劳斯反应器（9），在该克劳斯反应器中，一部分残留的硫化氢被燃烧，并且所形成的二氧化硫通过与残留的硫化氢在一种催化剂存在下反应而被转化成硫，

一个冷凝室（11），该冷凝室涉及该克劳斯反应器（9），

该装置的特征在于：

如果需要的话，该克劳斯设施以及还有该气体洗涤（2）单元被支撑在一个基座（14）或一个合适的装置上，并且一个虹吸管型浸入室（16）被安排在这种装置（14）下方的一个可加热的地平面容器（19）中，并且

如果需要的话，该克劳斯设施以及还有该气体洗涤（2）单元位于比该容器（19）和其中所容纳的该浸入室（16）更高的一个水平面上，这样使得不需要传送设备将该硫传送到该浸入室（16）中，

如果需要的话,其中该克劳斯设施以及还有该气体洗涤（2）单元位于该浸入室（16）中用于硫的最低排放点上方高出至少4.00米的一个提高的水平面上。

2.根据权利要求1所述的用于冷凝、分离并且储存液态硫的装置，其特征在于该容器（19）和该浸入室（16）是由钢制成的。

3.根据权利要求1或2所述的用于冷凝、分离并且储存液态硫的装置，其特征在于该浸入室（16）还配备有一个用于加热硫的装置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于冷凝、分离并且储存液态硫的装置，其特征在于多个收集或储存罐被分配给该克劳斯设施或容纳该浸入室（16）的容器（19），这些罐是通过管道连接到该容器的。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于这一个或多个储存或收集罐是由钢制成的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于冷凝、分离并且储存液态硫的装置，其特征在于存在若干个克劳斯反应器。

7.用于冷凝、分离并且储存液态硫的方法，其中：

通过使用一种吸收液进行气体洗涤（2）而从焦炉气中去除硫化氢，使满载的吸收液再生，并且将以浓缩的形式获得的硫化氢馈送到克劳斯设施中，并且

在一个克劳斯炉（4）中使硫化氢通过与一种含氧气体反应而转化成硫，并且将燃烧气体馈送到一个废热锅炉（6）中，在该废热锅炉中该液态硫冷凝，并且

将冷却的工艺气体馈送到一个克劳斯反应器（9）中，在该克劳斯反应器中，燃烧部分残留的硫化氢从而形成二氧化硫，并且使该二氧化硫通过在该克劳斯反应器（9）中与硫化氢反应而转化成硫，

该方法的特征在于：

该硫是通过一种虹吸管的方式从该废热锅炉（6）和该克劳斯反应器（9）馈送到一个浸入室（16）中的，该浸入室被容纳在位于一个更低的水平面上的一个容器中，所述容器（19）位于整个克劳斯设施的水平面下方的地平面上，并且

该浸入室（16）是容纳在一个容器（19）中的，该容器从该浸入室（16）吸收该液态硫，

其中流动的硫靠重力克服至少4.00米的一个高度差。

8.根据权利要求7所述的用于冷凝、分离并且储存液态硫的方法，其特征在于该硫被馈送到处于110°C与300°C之间的一个温度下的该浸入室（16）中。

9.根据权利要求7或8所述的用于冷凝、分离并且储存液态硫的方法，其特征在于该硫是通过在该浸入室（16）和该容器（19）中对它进行加热而保持在110°C与300°C之间的一个温度下的。

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