CN105271132A - Swsr-6硫磺回收工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硫磺回收及尾气处理的工艺及装置，具体涉及一种SWSR-6硫磺回收工艺；含硫化氢酸性气经克劳斯反应生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收，制硫尾气进行焚烧，所有含硫介质均转化为SO2，形成含SO2烟气，含SO2烟气在烟气净化塔中与吸收剂接触，烟气中的SO2被吸收剂吸收，烟气净化塔中生成的盐溶液与碱液反应，经结晶、离心后得到亚硫酸钠，脱除SO2后的净化烟气排放。本发明脱硫工序产出符合GB？1894的无水亚硫酸钠产品，装置硫回收率接近100％，脱硫效率接近100％，保证硫磺回收装置排放气中SO2浓度＜50mg/Nm3。本发明还提供SWSR-6硫磺回收装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种硫磺回收及尾气处理的工艺及装置，具体涉及一种SWSR-6硫磺回收工艺及装置。
背景技术
我国一直倡导节能减排工作，严格控制大气二氧化硫排放量，2012年以前，国家标准规定的二氧化硫排放浓度为不高于960mg/Nm3。2015年7月1日实施的GB31570-2015《石油炼制工业污染物排放标准》中规定，硫磺回收装置SO2的排放限值为400mg/Nm3，特定地区SO2的排放限值为100mg/Nm3。中国石化积极实施绿色低碳发展战略，把降低硫磺装置烟气二氧化硫排放浓度作为炼油板块争创世界一流的重要指标之一，要求2015年二氧化硫排放浓度达到世界先进水平(200mg/Nm3)、部分企业达到世界领先水平(100mg/Nm3)。
目前国内的硫磺回收及尾气处理工艺技术采用高温热反应和两级催化反应的克劳斯(Claus)硫磺回收工艺，制硫尾气中含有少量的H2S、SO2、COS、Sx等有害物质，直接焚烧后排放达不到国家规定的环保要求。硫磺回收尾气处理方法主要有低温克劳斯法、选择氧化法、还原吸收法。加氢还原吸收工艺是将硫磺回收尾气中的元素S、SO2、COS和CS等，在很小的氢分压和极低的操作压力下(约0.01MPa～0.06MPa),用特殊的尾气处理专用加氢催化剂，将其还原或水解为H2S，再用醇胺溶液吸收，再生后的醇胺溶液循环使用。吸收了H2S的富液经再生处理，富含H2S气体返回上游单元，经吸收处理后的净化气中的总硫＜300ppm，净化气送尾气焚烧炉焚烧后烟气SO2浓度＜960mg/Nm3经烟囱排放。
该工艺流程长，装置安全控制要求较高；再生醇胺溶液需消耗大量蒸汽，装置能耗较高，运行不经济，且硫磺回收效果满足不了环保要求进一步提高的需要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种SWSR-6硫磺回收工艺，在尽可能提高装置硫磺回收率的同时，并能使排放气中二氧化硫含量降到最低，脱硫工序产出符合GB1894的无水亚硫酸钠产品，装置硫回收率接近100％，脱硫效率接近100％，保证硫磺回收装置排放气中SO2浓度＜50mg/Nm3；本发明还提供SWSR-6硫磺回收装置。
本发明所述的SWSR-6硫磺回收工艺，含硫化氢酸性气经克劳斯反应生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收，制硫尾气进行焚烧，所有含硫介质均转化为SO2，形成含SO2烟气，含SO2烟气在烟气净化塔中与吸收剂接触，烟气中的SO2被吸收剂吸收，烟气净化塔中生成的盐溶液与碱液反应，经结晶、离心后得到亚硫酸钠，脱除SO2后的净化烟气排放。
其中：
碱液为氢氧化钠溶液。
吸收剂为亚硫酸钠溶液。
通过添加氢氧化钠调节烟气净化塔内的pH值在5.5～7。
烟气净化塔的温度为40～270℃。
本发明所述的烟气净化塔为传统的填料塔，为公知设备。主要包括烟气急冷区、吸收区、滤清模块、气液分离器、烟囱等部分。
进入烟气净化塔的含SO2烟气水平地进入到烟气净化塔的急冷区，在此部分由喷嘴喷淋循环液(也就是吸收剂亚硫酸钠溶液)，形成与烟气进入方向垂直的高密度水帘，当烟气进入急冷区时，与循环液充分接触，大大降低烟气温度并使之饱和至50～80℃。烟气上升到吸收区，吸收区设置喷嘴4层，循环液的pH值控制在5.5～7，循环液通过循环泵送入喷嘴进行喷淋。喷淋液和烟气充分混合，烟气中的二氧化硫以及其他酸性气体被吸收，烟气得到净化。脱硫后的烟气上升进入滤清模块部分，滤清模块内部设有文丘里管，并在每个文丘里管出口配有一个喷嘴，向文丘里管发散段喷水，以进一步收集烟气中含有的酸雾。经过滤清模块的烟气上升进入气液分离区，烟气经气液分离后，分离水从气液分离器底部落入滤清模块区，脱水后的净化烟气经上部烟囱排入大气。
为保证塔底液相的PH值，需不断补充氢氧化钠溶液，为保证塔底液相平衡，塔底不平衡部分的溶液经过泵送入中和槽中，经过与碱溶液反应，经结晶、离心后得到亚硫酸钠。
本发明所述的SWSR-6(SWSR-SunWaySulfurrecovery)硫磺回收工艺是克劳斯工艺、加氢氧化工艺与钠碱湿法硫磺烟气脱硫技术优化组合形成的硫磺回收及尾气处理新工艺。
本发明所述的SWSR-6硫磺回收工艺，包括以下步骤：
(1)含硫化氢酸性气经制硫燃烧炉和克劳斯反应系统后生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收，制硫尾气送入尾气焚烧系统；
(2)制硫尾气与空气混合一起送入尾气焚烧系统进行焚烧，所有含硫介质均转化为SO2，形成含SO2烟气，然后经热能回收后进入烟气净化塔；
(3)含SO2烟气在烟气净化塔中与吸收剂接触，烟气中的SO2被吸收剂吸收，脱除SO2后的净化烟气送入烟囱排放；
(4)在烟气净化塔内生成的盐溶液排入中和槽中与氢氧化钠溶液反应，得到的中和液结晶后去离心设备进行离心分离，固体经干燥后得到符合标准要求的亚硫酸钠产品，分离液送入烟气净化塔循环使用。
其中：
氢氧化钠不断补充到净化塔和中和槽中，使净化塔中pH值控制在5.5～7，中和槽中pH值控制在6～8。
为平衡吸收过程中蒸发的液体，烟气净化塔内需要补充工艺水来满足烟气净化塔中液相液位保持在50％～80％。
烟气净化塔中的吸收剂吸收SO2后储存在净化塔底部，由净化塔底循环泵分别送往净化塔急冷区冷却喷嘴和净化塔中部的喷嘴进行循环使用。
步骤(2)中尾气焚烧系统中的焚烧为过氧燃烧工艺，使为尾气中的硫化物全部转化为SO2。
本发明脱硫机理是亚硫酸钠溶液与二氧化硫溶于水生成的亚硫酸溶液进行反应，并通过调节氢氧化钠溶液的加入量来调节循环液的pH值。吸收二氧化硫所需的液气比是依据二氧化硫的入口浓度、排放的需求和饱和气体的温度来决定，液气比优选取3～5L/m3。
反应化学式如下：
SO2+H2O→H2SO3
H2SO3+Na2SO3→2NaHSO3
NaOH+NaHSO3→Na2SO3+H2O。
作为一种优选的方案，本发明所述的SWSR-6硫磺回收工艺，具体步骤如下：
①含硫化氢酸性气发生克劳斯反应及加氢、氧化反应，回收其中的硫磺及热能。
含硫化氢酸性气经制硫燃烧炉、克劳斯反应系统、制硫过程气加氢氧化系统，生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收送入液硫储存设施，制硫尾气送入尾气焚烧系统，其中制硫过程气加氢氧化系统为可选项，可以有也可以没有，不影响烟气达标排放；
②制硫尾气送入尾气焚烧系统
制硫尾气与空气混合送入尾气焚烧系统进行焚烧，所有含硫介质均转化为SO2，形成含SO2烟气，然后经回收热能进入烟气净化塔；
③含SO2烟气经烟气净化塔脱除SO2
含SO2烟气在烟气净化塔中与吸收剂(亚硫酸钠溶液)接触，烟气中的SO2被吸收剂吸收，吸收剂液进入塔底，脱除SO2后的净化烟气送入烟囱排放；
④吸收液补充循环系统
吸收液的补充和循环部分主要包括水的补充、碱液(氢氧化钠)的补充、循环液(吸收剂)的循环等。
a)水的补充
为平衡吸收过程中蒸发的液体，烟气净化塔内需要补充工艺水来，通过液位计控制补充水管道上的调节阀，保持净化塔底循环液的液位保持在50％～80％。
b)碱液的补充
本发明所使用的吸收剂为亚硫酸钠溶液(循环液)，为保持烟气净化塔中吸收液的pH值，满足吸收二氧化硫的要求，需连续不断的将氢氧化钠补充到净化塔底吸收液和中和槽中以满足结晶需要。通过碱液管道上的调节阀调节进入净化塔和中和槽的碱液量，使净化塔中pH值控制在5.5～7，中和槽中PH值控制在6～8；
氢氧化钠溶液从上游装置通过系统管道送入碱液罐，然后用碱液泵加压后分为两路，其中一路送往净化塔底，一路送往中和槽；
c)吸收剂的循环
塔底循环液(吸收剂)是由循环泵完成循环的，烟气净化塔中的吸收剂吸收SO2后储存在净化塔底部，由净化塔底循环泵分别送往净化塔急冷区冷却喷嘴和净化塔中部的喷嘴进行循环使用；
⑤溶液中和结晶系统
在烟气净化塔内生成的盐溶液连续排入中和槽与不断补入氢氧化钠溶液反应，中和液结晶后去离心设备进行连续离心分离，固体去干燥设备经干燥后制造成符合标准要求的亚硫酸钠产品，在提浓系统中滤出的液体送入烟气净化塔循环使用。
含硫化氢酸性气通过制硫燃烧炉、克劳斯反应系统及制硫过程气加氢氧化反应后，硫磺回收率可达99％～99.7％，降低尾气焚烧及烟气净化塔的负荷，减少装置燃料气及化学品的消耗。
一种SWSR-6硫磺回收装置，包括通过管道依次连接的制硫燃烧炉、克劳斯反应系统、尾气焚烧系统和烟气净化塔，制硫燃烧炉上设有含硫化氢酸性气进口，烟气净化塔顶部设有净化烟气出口，烟气净化塔底部出口通过管道连接烟气净化塔一侧进口，此管道上设有净化塔底循环泵，烟气净化塔一侧还设有氢氧化钠进口，烟气净化塔底部通过管道连接中和槽，中和槽上设有氢氧化钠进口，中和槽出口连接离心设备，离心设备的固体出口连接干燥设备，离心设备的液体出口连接烟气净化塔。
该装置可用于本发明所述的SWSR-6硫磺回收工艺。
克劳斯反应系统和尾气焚烧系统之间设有制硫过程气加氢氧化系统。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)本发明首次将克劳斯硫磺回收工艺、制硫过程气加氢氧化工艺与钠碱湿法烟气脱硫技术相结合，并使用在硫磺回收及尾气处理过程中，属于国际首创，在尽可能提高装置硫磺回收率的同时，并能使排放气中二氧化硫含量降到最低，其达到的效果远远优于两者各自工作时所能起到的效果。
(2)本发明脱硫液主要为循环使用的亚硫酸钠溶液，只要适当补充为氢氧化钠溶液调节脱硫液的pH值就完全可以满足脱硫需要，由于大多数工厂中有氢氧化钠溶液，占地省，流程简单，操作方便。
(3)本发明制硫工序产出符合GB/T2449中一等品以上的硫磺产品，脱硫工序产出符合GB1894的无水亚硫酸钠产品，装置硫回收率接近100％，脱硫效率接近100％，保证硫磺回收装置排放气中SO2浓度＜50mg/Nm3。
(4)本发明负荷适应能力强，可满足硫磺回收装置不同工况下的持续安全运行，同时可保证在装置开、停工期间保证烟气达标排放。
(5)本发明除脱硫后的净化烟气外，无多余的废渣、废水、废气产生，不产生二次污染。
(6)本发明设备投入低，物料安全性高，工艺流程短，能耗低，占地省，工艺过程安全可靠，不存在危险性较大的工艺与设备；节省蒸汽、燃料气消耗，运行成本低。
(7)本发明工艺流程简单，开、停工及正常操作简单，经济性能高，占地面积小，投资费用少，日常运行成本低，可以保持长周期稳定运行；安全性能高，系统不使用任何有毒的化学物质，硫磺产品中没有H2S气体。
附图说明
图1是本发明所述的SWSR-6硫磺回收装置的结构示意图；
图中：1-制硫燃烧炉，2-含硫化氢酸性气进口，3-克劳斯反应系统，4-制硫过程气加氢氧化系统，5-净化烟气出口，6-烟气净化塔，7-第一氢氧化钠进口，8-净化塔底循环泵，9-第二氢氧化钠进口，10-中和槽，11-离心设备，12-干燥设备，13-尾气焚烧系统。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种SWSR-6硫磺回收装置，包括通过管道依次连接的制硫燃烧炉1、克劳斯反应系统3、尾气焚烧系统13和烟气净化塔6，制硫燃烧炉1上设有含硫化氢酸性气进口2，烟气净化塔6顶部设有净化烟气出口5，烟气净化塔6底部出口通过管道连接烟气净化塔6一侧进口，此管道上设有净化塔底循环泵8，烟气净化塔6一侧还设有第一氢氧化钠进口7，烟气净化塔6底部通过管道连接中和槽10，中和槽10上设有第二氢氧化钠进口9，中和槽10出口连接离心设备11，离心设备11的固体出口连接干燥设备12，离心设备11的液体出口连接烟气净化塔6；克劳斯反应系统3和尾气焚烧系统13之间设有制硫过程气加氢氧化系统4。
一种SWSR-6硫磺回收工艺，具体步骤如下：
①含硫化氢酸性气发生克劳斯反应并回收其中的硫磺及热能
含硫化氢酸性气由含硫化氢酸性气进口2进入制硫燃烧炉1燃烧后，再进入克劳斯反应系统3，克劳斯反应后的过程气进入制硫过程气加氢氧化系统4生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收送入液硫储存设施，制硫尾气送入尾气焚烧系统13；
②制硫尾气送入尾气焚烧系统
制硫尾气与空气混合送入尾气焚烧系统13进行焚烧，所有含硫介质均转化为SO2，形成含SO2烟气，烟气温度约180℃，然后经回收热能进入烟气净化塔6；
③含SO2烟气经烟气净化塔脱除SO2
含SO2烟气在烟气净化塔6中与循环液(亚硫酸钠溶液)接触，烟气中的SO2被循环液吸收，循环液进入塔底，由净化塔底循环泵分别送往净化塔急冷区冷却喷嘴和净化塔中部的喷嘴循环使用；脱除SO2后的净化烟气送入净化烟气出口5排放，排放烟气中SO2浓度＜50mg/Nm3，循环液不平衡部分送入中和槽10；
④吸收液补充循环
为平衡吸收过程中蒸发的液体，烟气净化塔6内需要补充工艺水来满足烟气净化塔中液相液位保持在50％；
通过第一氢氧化钠进口7向烟气净化塔6中添加氢氧化钠，使烟气净化塔6中pH值控制在5.5，通过第二氢氧化钠进口9向中和槽10中添加氢氧化钠，控制中和槽10中pH值在6；
⑤溶液提浓结晶系统
在烟气净化塔6内生成的盐溶液连续排入中和槽10与不断补入氢氧化钠溶液反应，中和液结晶后去离心设备11进行连续离心分离，固体去干燥设备12制造成符合标准要求的亚硫酸钠产品作为化工产品销售，在中和槽10中滤出的液体送入烟气净化塔6循环使用。
实施例1制硫工序产出符合GB/T2449中一等品以上的硫磺产品，脱硫工序产出符合GB1894的无水亚硫酸钠产品，装置硫回收率为99.98％，烟气脱硫部分脱硫效率为95.5％，排放气中SO2浓度为23mg/Nm3。
实施例2
实施例2所用的SWSR-6硫磺回收工艺和SWSR-6硫磺回收装置均与实施例1相同，唯一的不同在于：SWSR-6硫磺回收工艺中步骤④中为平衡吸收过程中蒸发的液体，烟气净化塔6内需要补充工艺水来满足烟气净化塔中液相液位保持在80％；通过第一氢氧化钠进口7向烟气净化塔6中添加氢氧化钠，使烟气净化塔6中pH值控制在7，通过第二氢氧化钠进口9向中和槽10中添加氢氧化钠，控制中和槽10中pH值在8。
实施例2制硫工序产出符合GB/T2449中一等品以上的硫磺产品，脱硫工序产出符合GB1894的无水亚硫酸钠产品，装置硫回收率为99.97％，烟气脱硫部分脱硫效率为95.8％，排放气中SO2浓度为22mg/Nm3。
Claims (10)
1.一种SWSR-6硫磺回收工艺，其特征在于：含硫化氢酸性气经克劳斯反应生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收，制硫尾气进行焚烧，所有含硫介质均转化为SO2，形成含SO2烟气，含SO2烟气在烟气净化塔中与吸收剂接触，烟气中的SO2被吸收剂吸收，烟气净化塔中生成的盐溶液与碱液反应，经结晶、离心后得到亚硫酸钠，脱除SO2后的净化烟气排放。
2.根据权利要求1所述的SWSR-6硫磺回收工艺，其特征在于：碱液为氢氧化钠溶液。
3.根据权利要求1所述的SWSR-6硫磺回收工艺，其特征在于：吸收剂为亚硫酸钠溶液。
4.根据权利要求1所述的SWSR-6硫磺回收工艺，其特征在于：通过添加氢氧化钠调节烟气净化塔内的pH值在5.5～7；烟气净化塔的温度为40～270℃。
5.根据权利要求1-4任一所述的SWSR-6硫磺回收工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)含硫化氢酸性气经制硫燃烧炉和克劳斯反应系统后生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收，制硫尾气送入尾气焚烧系统；
(2)制硫尾气与空气混合一起送入尾气焚烧系统进行焚烧，所有含硫介质均转化为SO2，形成含SO2烟气，然后经热能回收后进入烟气净化塔；
(3)含SO2烟气在烟气净化塔中与吸收剂接触，烟气中的SO2被吸收剂吸收，脱除SO2后的净化烟气送入烟囱排放；
(4)在烟气净化塔内生成的盐溶液排入中和槽中与氢氧化钠溶液反应，得到的中和液结晶后去离心设备进行离心分离，固体经干燥后得到符合标准要求的亚硫酸钠产品，分离液送入烟气净化塔循环使用。
6.根据权利要求5所述的SWSR-6硫磺回收工艺，其特征在于：氢氧化钠不断补充到净化塔和中和槽中，使净化塔中pH值控制在5.5～7，中和槽中pH值控制在6～8。
7.根据权利要求5所述的SWSR-6硫磺回收工艺，其特征在于：烟气净化塔内需要补充工艺水来满足烟气净化塔中液相液位保持在50％～80％。
8.根据权利要求5所述的SWSR-6硫磺回收工艺，其特征在于：烟气净化塔中的吸收剂吸收SO2后储存在净化塔底部，由净化塔底循环泵分别送往净化塔急冷区冷却喷嘴和净化塔中部的喷嘴进行循环使用。
9.一种SWSR-6硫磺回收装置，其特征在于：包括通过管道依次连接的制硫燃烧炉(1)、克劳斯反应系统(3)、尾气焚烧系统(13)和烟气净化塔(6)，制硫燃烧炉(1)上设有含硫化氢酸性气进口(2)，烟气净化塔(6)顶部设有净化烟气出口(5)，烟气净化塔(6)底部出口通过管道连接烟气净化塔(6)一侧进口，此管道上设有净化塔底循环泵(8)，烟气净化塔(6)一侧还设有第一氢氧化钠进口(7)，烟气净化塔(6)底部通过管道连接中和槽(10)，中和槽(10)上设有第二氢氧化钠进口(9)，中和槽(10)出口连接离心设备(11)，离心设备(11)的固体出口连接干燥设备(12)，离心设备(11)的液体出口连接烟气净化塔(6)。
10.根据权利要求9所述的SWSR-6硫磺回收装置，其特征在于：克劳斯反应系统(3)和尾气焚烧系统(13)之间设有制硫过程气加氢氧化系统(4)。
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| CN105271132B (zh) | 2017-10-13 |
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