CN103939918B - 一种酸性气液净化的焚烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种酸性气液净化焚烧方法，酸性气（液）利用空气在燃烧炉燃烧，将硫化物、烃类物质等充分燃烧，所述燃烧反应条件具体为燃烧温度为600℃‑1300℃，燃烧后烟气回收热量后送硫氧化物氨吸收等装置进行后道的洗涤净化。利用本工艺可使酸性气（液）中的硫化物全部转化为硫氧化物（二氧化硫、三氧化硫及其水合物），控制焚烧后的酸性尾气二氧化硫浓度低于30000mg/Nm³，硫化氢、有机硫充分燃烧后的含量小于10ppm，然后送硫氧化物吸收系统，从而实现酸性气（液）的无害化处理，应用于化工、环保等技术领域。

Description

一种酸性气液净化的焚烧方法

技术领域

本发明涉及一种酸性气（或液）净化的焚烧工艺。本发明尤其是基于氨法等烟气脱硫技术的酸性气（液）净化的焚烧工艺，应用于化工、环保等技术领域。

背景技术

处理硫化氢含量15%以上的酸性气通常通过克劳斯硫回收工艺回收硫磺后再送尾气处理装置。克劳斯硫回收工艺一般分两步，第一步是通过燃烧，将约1/3的硫化氢转化为二氧化硫，然后二氧化硫与剩余硫化氢反应生成单质硫，第二步是在催化剂存在下，硫化氢、有机硫和二氧化硫继续反应生成单质硫，催化反应级数为1-3级等。上述酸性气也可能以液体的形式出现，本发明也包括对这种酸性液的处理。

但是克劳斯硫回收工艺在处理高烃类（烃含量大于4%体积或质量比）、低硫含量（硫化氢浓度低于15%）的酸性气时有很大的不足。烃类物质对硫磺回收的主要影响是：(1)烃类物质在热反应时处于缺氧燃烧状态，烃类物质不能完全燃烧，导致积碳，影响催化剂寿命或产生黑硫磺；(2)增加空气用量，增加反应炉内COS和CS₂的生成量，其燃烧产物CO₂、H₂O对克劳斯主反应起稀释作用，燃烧产物H₂O会降低克劳斯主反应平衡转化率。因此硫磺回收装置一般要求酸性气中烃类物质的浓度小于4%。对于低浓度硫化氢的酸性气，由于热值低，即使用纯氧工艺也达不到燃烧所需的温度，需添加燃料气提高燃烧室温度，因此低浓度硫化氢的酸性气用克劳斯硫回收工艺一般是不适宜的，其投资较大，操作不易稳定，硫磺回收率低。

焚烧分为催化焚烧及热焚烧两种。如CN96104818.2公开了一种气体中硫化氢的催化焚烧工艺，将含有硫化氢气体的气体与氧气混合，进入装填活性炭为催化剂的催化焚烧反应器，在温度200-400℃下，硫化氢经催化氧化变为二氧化硫。若酸性气中硫化氢浓度高与1.5%，需用冷却水移走反应热。

CN200410050733.2公开了一种催化焚烧催化剂制备方法，催化剂载体为二氧化硅，活性组分为钒和钛的氧化物。催化剂操作温度300℃、空速5000h^-1时，硫化氢的转化率高于99%，二硫化碳和羰基硫的转化率高于85%，二氧化硫生成率高于96%。

催化焚烧温度较低，不需要消耗大量的燃料气，但是一般只能处理低浓度硫化氢的酸性气体，且当酸性气中有烃等杂质时，积碳等因素容易造成催化剂的失活。

如上所述，对于酸性气（液）包括高烃类酸性气，应该有新的方法和工艺进行处理；本发明正是基于常规工艺难以处理的酸性气（液），提出来的新工艺。该工艺适宜处理高烃（烃含量大于4%）、低硫化氢浓度（低于15%）酸性气及含硫的酸性废液，具有可处理各种复杂成分酸性气（液），且投资小、流程及工艺操作简单、运行成本低等优点。投资比常规工艺可低50%-500%。

本发明中的酸性气（液）指含硫，C₃、C₄等烃类物质的酸性气（液），主要来源于煤化工、天然气等行业。

本发明尤其是基于利用氨法等脱硫技术可高效去酸性气（液）焚烧后的硫氧化物（二氧化硫、三氧化硫及其水合物），以期通过本工艺的焚烧处理后进行烟气的高效净化实现达标排放。

发明内容

本发明目的是，提出一种酸性气（液）净化的焚烧方法与工艺，以处理高高烃的酸性气（液）、低硫类酸性气（液），提出一种最合适的酸性气的工艺处理方法。

一种酸性气（液）净化焚烧工艺，酸性气（液）利用空气在燃烧炉燃烧，将硫化氢、烃类物质等充分燃烧，所述燃烧反应条件具体为燃烧温度为600℃-1300℃，优选980℃-1100℃；

通过加入冷空气、氮气、二氧化碳或喷水等方式控制燃烧温度，使燃烧温度降低；通过补充燃料提高燃烧温度，燃烧后烟气回收热量后送硫氧化物氨吸收等装置洗涤净化；

回收热量的方法依次经蒸汽过热器、余热锅炉、软水预热器、空气预热器回收热量后送硫氧化物氨吸收等装置洗涤净化；

所述高烃酸性气（液），是指含硫酸性气（液）中C₃、C₄及C₄以上总含量大于4%；

所述低硫酸性气，是硫化氢含量小于15%的酸性气。

所述酸性液是指含硫的各类废液。

燃烧反应条件的控制：燃烧反应的气体（烟气）停留时间为2s-7s，优选3s-5s；空气过剩系数为1.25-1.9，优选1.35-1.45；

所述燃烧炉为立式炉或卧式炉。经燃烧后硫和化合物主要生成二氧化硫。

本发明可处理的酸性原料气（液）种类广泛，操作弹性很大。通过本工艺将酸性气（液）焚烧后硫化氢、COS、CS₂含量低于10ppm，二氧化硫浓度小于30000mg/Nm³即可满足氨法等脱硫需要（绝大多数条件下均能够满足此范围）。二氧化硫浓度大于30000mg/Nm³时、可通过添加空气、二氧化碳气、氮气等方法调整二氧化硫浓度再进入后序氨法处理。

本发明采用热焚烧工艺，不需要焚烧催化剂。

当酸性气中硫化氢浓度较低（小于15%）时，选用常规的硫磺回收或制酸工艺，投资效益差。同时硫磺回收工艺运行需补充燃料气提高燃烧室温度，运行不易稳定。采用本发明工艺，操作简单稳定，同时投资大大降低。

本发明的酸性气（液）热焚烧投资低、流程及工艺操作简单，投资可比常规工艺低50%-500%。，焚烧烟气送硫氧化物氨法等吸收装置充分净化回收硫化物后达标排放。

本发明燃烧温度较高，需合理利用余热，高温烟气依次经过蒸汽过热器、余热锅炉、空气/软水预热器，回收热量。

本发明燃烧炉可以是立式或卧式，需内衬耐火材料，内砌筑耐酸砖或耐火浇注料。

本发明的有益效果：本发明是一种酸性气（液）净化的焚烧工艺。尤其是如甲醇煤制气等化工的废水废气含复杂有机物质，这类废水、废气普通方法难以处理，本发明采用焚烧工艺进行预洗处理，以期将合适的焚烧烟气送氨法等后处理进行吸收并回收硫化物，从而实现无害化处理。本焚烧炉中不装填焚烧催化剂。本发明采用加入冷空气、氮气、二氧化碳、水等降温的形式控制燃烧温度，或通过补充燃料提高燃烧温度。控制焚烧炉合适温度，可以保证硫化氢、有机物完全燃烧，且可以选择合适的设备材质，并且避免高温下氮氧化物的大量生成。本发明提供了一种酸性气（液），尤其是常规硫回收无法处理的高烃酸性气净化焚烧工艺，操作简单，投资低，运行成本低。

本发明比常规克劳斯硫回收、制酸工艺投资低50%-500%。硫化氢浓度较低时，本发明的投资效益比更优。

本发明还适用于含硫酸性液的无害化处理。

附图说明

图1本发明工艺流程框图。

具体实施方式

本发明具体工艺步骤如下，参见本发明工艺框图（图1）：

来自上游的酸性气（或液），利用空气在燃烧炉燃烧，将硫化氢、烃类物质等充分燃烧，通过加入冷空气/二氧化碳气/氮气/水的形式控制燃烧温度小于1300℃，或通过补充或加大助燃燃料（天然气、或柴油、重油、甲醇等燃料）来提高燃烧温度到本发明要求的范围内。焚烧后烟气再蒸汽过热器、余热锅炉、软水预热器、空气预热器等回收热量后送硫氧化物氨等吸收装置洗涤净化。

酸性气（液）在掺入空气并补充必要的助燃燃料后在燃烧炉燃烧，将硫化氢、烃类物质等充分燃烧，通过加入冷空气、氮气、二氧化碳、水等方式控制燃烧温度。若热量不够，通过补充燃料提高燃烧温度。焚烧烟气再通过蒸汽过热器、余热锅炉、软水预热器、空气预热器回收热量后送硫氧化物氨法吸收装置洗涤净化。采用本发明焚烧工艺，将硫化氢、烃完全焚烧，焚烧烟气通入硫氧化物氨法吸收工艺是非常适宜的工艺选择。

对于高烃（烃含量大于4%）、低硫含量（硫化氢浓度低于15%）的酸性气，采用常规克劳斯回收硫磺技术，将带来硫回收装置运行不稳定、硫磺回收率低，甚至装置不能正常开车。采用本发明焚烧工艺，可以将硫化氢、烃类物质等完全燃烧转化，焚烧烟气通入氨法吸收装置。

本发明也适宜对含硫酸性液进行无害化处理。

控制焚烧反应条件保证硫化氢、烃类物质（本发明的烃类物质是泛指，还指芳类、酚类、杂环等各种有机化合物，典型是甲醇煤制气废水所含的复杂有机物质）等完全燃烧，硫化氢、COS、CS₂含量之和低于10ppm。

本发明焚烧反应条件为焚烧温度为600℃-1300℃，优选980℃-1100℃；烟气停留时间为2s-7s，优选3s-5s；空气过剩系数为1.25-1.9，优选1.35-1.45。

应用实例：

1）某煤化工项目酸性气焚烧装置

酸性气总量：2400Nm³/h，酸性气温度：28℃，压力0.05MPa（g）。酸性气H₂S含量25.8%（v），丙烷含量5.4%，丁烷含量8.2%。其余为氮气、二氧化碳。

该实例中烃含量13.6%，无法采用常规克劳斯硫回收技术，采用本发明所述焚烧工艺，运行稳定可靠，投资及运行成本低。燃烧后的尾气送本申请人已经公开成熟的硫氧化物氨法吸收装置处理。

运行情况如下表：

表1某煤化工项目酸性气焚烧运行参数表

2）某天然气项目酸性气焚烧装置

酸性气总量：5067Nm³/h，酸性气温度：30℃，压力0.08MPa（g）。酸性气中H₂S含量15%（v），丙烷含量18%，其余为氮气、二氧化碳。

该实例酸性气中丙烷含量高，无法采用常规克劳斯回收硫磺工艺，而采用本发明所述的焚烧工艺，降低投资及运行成本。尾气送硫氧化物氨法吸收装置。

运行情况如下表：

表2某天然气项目酸性气焚烧运行参数表

3）某化工项目酸性液焚烧装置

酸性液总量：6.5m³/h，酸性液温度20℃，压力0.1MPa（g）。酸性液中H₂S含量3%（v），甲醇含量15%，N-甲基二乙醇胺20%，水含量30%，其余为苯酚、二元酚、轻油等多种有机物。

流程：

该实例酸性液成分复杂，难以处理。采用本发明所述的焚烧工艺，降低投资及运行成本。尾气送硫氧化物氨法吸收装置。

运行情况如下表：

表3某化工项目酸性液焚烧运行参数表

Claims (4)

1.一种酸性气液净化焚烧方法，其特征是酸性气或液利用空气在燃烧炉燃烧，将硫化物、烃类物质充分燃烧，所述燃烧反应条件具体为燃烧温度为600℃-1300℃，燃烧后烟气回收热量后送硫氧化物氨吸收装置进行后道的洗涤净化；通过加入冷空气、氮气、二氧化碳或喷水方式控制燃烧温度，使燃烧温度降低；通过补充或加大燃料供应提高燃烧温度；所述酸性气液是指含硫、烃类物质的酸性气体或酸性液体，含硫、烃类物质的酸性气体或酸性液体是C3、C4及C4以上总含量大于4%的酸性气液；

回收热量的方法依次经蒸汽过热器、余热锅炉、软水预热器、空气预热器回收热量后送硫氧化物氨吸收装置洗涤净化；

燃烧反应条件的控制：燃烧反应的气体即烟气停留时间为2s-7s；空气过剩系数为1.25-1.9。

2.根据权利要求1所述的酸性气液净化焚烧方法，其特征是燃烧温度为980℃-1100℃。

3.根据权利要求1所述的酸性气液净化焚烧方法，其特征是燃烧反应的气体即烟气停留时间为3s-5s；空气过剩系数为1.35-1.45。

4.根据权利要求2所述的酸性气液净化焚烧方法，其特征是通过加入冷空气、氮气、二氧化碳或喷水方式控制燃烧温度，使燃烧温度降低；通过补充或加大燃料供应提高燃烧温度。