CN106512650A - 一种处理克劳斯工艺尾气的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及尾气净化领域，具体涉及一种处理克劳斯工艺尾气的方法和系统。该方法包括，来自克劳斯工艺的尾气经加氢还原后经冷却加压分离进入吸收塔中，在吸收塔内通过采用吸收剂吸收尾气中的H2S、COS等，净化后的尾气直接排放至大气中，液体进入再生器，再生出来的气体返回到克劳斯工艺装置，液体返回到吸收塔中。本发明所提供的方法适用于所有克劳斯工艺装置的尾气处理，流程简单，应用范围广，具有很好的市场前景。

Description

一种处理克劳斯工艺尾气的方法和系统
技术领域
本发明属于尾气净化领域，具体涉及一种处理克劳斯工艺尾气的方法和系统。
背景技术
克劳斯法是为去除化石燃料燃烧及地热发电时生成的硫化氢所用的方法之一。原理是使硫化氢不完全燃烧，再使生成的二氧化硫与硫化氢反应而生成硫磺。若空气与硫化氢混合比例适当，可使所有的硫化氢变成硫磺和水。此法广泛用于煤、石油、天然气的加工过程(如合成氨原料气生产、炼厂气加工等)，在脱硫产生的含硫化氢气体中回收硫，并可解决炼厂废气对大气的污染问题。
克劳斯硫回收工艺经过多年的发展，已经成为世界上最成熟的含硫酸性气处理工艺。但是，由于受到化学平衡的限制，即使是三级克劳斯硫回收率最高也只有97％，其尾气中仍含有1-3％的含硫化合物，主要为H2S，SO2，COS等，远远不能达到环保标准。由于处理的困难，市场上常规的做法都是焚烧排放，给环境造成了严重的污染。即使目前有技术进行尾气处理，如处理效果比较好的SCOT技术，虽然降低了H2S的排放，但有机硫依然无法清除，尾气中的总硫含量依然不能达到环保要求。
专利CN102631827 A和专利CN203781843 U均采用低温甲醇处理克劳斯工艺尾气的方法。但是这两种方法均与低温甲醇洗装置相连，会破坏低温甲醇洗装置的运行，不利于在实际生产中应用。且对于那些没有低温甲醇洗装置来说，不便于推广应用。
发明内容
本发明目的是提供一种处理克劳斯工艺尾气的方法和系统，适用于所有含硫尾气的处理，应用更灵活，适用范围更广。
本发明技术方案如下：
一种处理克劳斯工艺尾气的系统，包括：与克劳斯硫回收单元的尾气出口依次连接的加氢反应器1、激冷塔3、压缩机4、水分离装置6、吸收塔7；所述吸收塔7顶部设有用于排出净化尾气的出口；所述吸收塔7底部还设有吸收剂出口、与再生器9侧壁上端的吸收剂入口相连接，使吸收塔7中使用后的吸收剂减压后进入再生器9中；所述再生器9底部设有吸收剂出口、与所述吸收塔7侧壁上端的吸收剂入口相连接，使再生器9中再生后的吸收剂进入吸收塔7中；所述再生器9顶部还设有再生气体出口，与所述克劳斯硫回收单元进料口相连接，使再生器9中产生的气体输送至所述克劳斯硫回收单元。
进一步地，上述处理克劳斯工艺尾气的系统还包括克劳斯硫回收单元，用于处理硫化氢等含硫尾气或处理来自界区的酸性气体，处理后的尾气即克劳斯工艺尾气进入加氢反应器。
进一步地，所述激冷塔3的冷媒为水。
进一步地，上述处理克劳斯工艺尾气的系统还包括向所述吸收塔7供给吸收剂的吸收剂供给装置。
进一步地，所述吸收剂供给装置的吸收剂供给管道与再生器9向吸收塔7输送吸收剂的管道并联。
进一步地，所述吸收剂优选为低温甲醇。
进一步地，所述加氢反应器1与所述激冷塔3之间还设有余热回收器2，用于回收加氢过程多余热量。
进一步地，所述激冷塔底部还连接有洗涤泵10，用于将激冷塔3中的多余的洗涤液送出界区处理。
进一步地，在所述洗涤泵与所述激冷塔侧壁上部之间还设有洗涤液冷却器11，用于冷却返回至激冷塔的洗涤液。
进一步地，所述水分离装置6为机械式离心脱水器。
进一步地，在所述压缩机4(也称气体升压器)与水分离装置6之间还设有冷却器5，用于冷却压缩后的气体。
进一步地，在所述吸收塔7吸收剂出口与所述再生器9吸收剂入口之间的管道上还设有吸收液泵8，用于将吸收后的溶液送入再生器。
本发明所述克劳斯硫回收单元、加氢反应器、余热回收器、激冷塔、洗涤泵、洗涤液冷却器、压缩机、气体升压器、水分离装置、离心脱水器、吸收塔、吸收液泵、再生器等设备、装置均为本领域常用设备。
本发明所述连接一般是指管道连接。
上述处理克劳斯工艺尾气的系统是一个独立的、封闭的系统，适用于所有含硫尾气处理。
作为上述处理克劳斯工艺尾气的系统的替代方案，所述再生器由低温甲醇洗装置代替，吸收塔中吸收处理后的吸收剂返回至低温甲醇洗装置。
本发明还提供一种处理克劳斯工艺尾气的方法，包括将克劳斯工艺尾气经加氢还原、冷却加压、分离脱水后进入吸收塔中进行吸收，将含硫物质被吸收后的净化尾气直接排放到大气中，将吸收塔中使用后的吸收剂减压后进入再生器中，将再生器中再生后的气体返回至克劳斯回收单元(即克劳斯装置)继续处理，将再生器中再生后的液体作为吸收剂返回至所述吸收塔中。
其中，所述克劳斯工艺尾气为本领域通常含义，一般是指来自界区的酸性气体进入克劳斯工艺装置进行硫磺回收后的尾气。
所述克劳斯工艺尾气中的含硫物质或含硫化合物主要为H2S，SO2，COS等。
所述加氢还原为本领域通常含义，具体是指将所述克劳斯工艺尾气中的SO2、COS等含硫化合物加氢还原为H2S，以方便后续步骤洗涤吸收。
加氢还原后的尾气经回收余热后，首先进入激冷塔内进行冷却，冷却后的气体经压缩机升压至3-8barg后冷却分离脱水，分离脱水后的气体进入吸收塔。所述的脱水优选采用机械式脱水，具体为离心脱水器。机械式脱水的优点是无需额外处理脱水剂，不会对环境造成二次污染。
将脱水后的气体进入吸收塔中进行吸收处理，根据尾气中不同组分的溶解度不同通过吸收剂将尾气中的H2S以及未转化的COS吸收下来。所述的吸收剂优选采用低温甲醇。
吸收处理后的尾气中总硫的含量可降低至5ppm，可直接排放到大气中；且吸收剂可以循环利用，真正达到零排放。
作为上述方法的替代方案，吸收塔中吸收处理后的吸收剂可以返回至低温甲醇洗装置。
本发明提供的处理克劳斯工艺尾气的方法及系统采用纯物理吸收方法，流程简单，适用范围广，应用灵活，投资省，运行费用具有竞争性，具有良好的市场前景。既可应用于有低温甲醇洗装置的环境，也可适用于没有低温甲醇洗装置的环境。本发明适用于所有含硫尾气的处理，吸收处理后的尾气中总硫的含量可降低至5ppm，可直接排放到大气中；且吸收剂可以循环利用，真正达到零排放，属于环保友好型绿色技术。
本发明提供的系统对现有化工设备进行了有效组合，得到了适合本发明尾气处理方法的工艺系统，成本低，安全性高，具有大规模工业化应用前景。
附图说明
图1是本发明处理克劳斯工艺尾气的系统示意图；
其中，1为加氢反应器，2为余热回收器，3为激冷塔，4为压缩机，5为冷却器，6为水分离装置，7为吸收塔，8为吸收液泵，9为再生器，10为洗涤泵，11为洗涤液冷却器。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。其中所使用的试剂如无特别说明则应理解为常规市售试剂或根据现有技术制得；其中所使用的操作方法如无特别说明则应理解为本领域常规操作。
如图1所示，本发明一种处理克劳斯工艺尾气的系统，包括：与克劳斯硫回收单元的尾气出口依次连接的加氢反应器1、激冷塔3、压缩机4、水分离装置6、吸收塔7；所述吸收塔7顶部设有用于排出净化尾气的出口；所述吸收塔7底部还设有吸收剂出口、与再生器9侧壁上端的吸收剂入口相连接，使吸收塔7中使用后的吸收剂减压后进入再生器9中；所述再生器9底部设有吸收剂出口、与所述吸收塔7侧壁上端的吸收剂入口相连接，使再生器9中再生后的吸收剂进入吸收塔7中；所述再生器9顶部还设有再生气体出口，与所述克劳斯硫回收单元进料口相连接，使再生器9中产生的气体输送至所述克劳斯硫回收单元。
进一步地，上述处理克劳斯工艺尾气的系统还包括克劳斯硫回收单元，用于处理硫化氢等含硫尾气或处理来自界区的酸性气体，处理后的尾气即克劳斯工艺尾气进入加氢反应器。
进一步地，所述激冷塔3的冷媒为水。
进一步地，上述处理克劳斯工艺尾气的系统还包括向所述吸收塔7供给吸收剂的吸收剂供给装置。
进一步地，所述吸收剂供给装置的吸收剂供给管道与再生器9向吸收塔7输送吸收剂的管道并联。
进一步地，所述吸收剂优选为低温甲醇。
进一步地，所述加氢反应器1与所述激冷塔3之间还设有余热回收器2，用于回收加氢过程多余热量。
进一步地，所述激冷塔底部还连接有洗涤泵10，用于将激冷塔3中的多余的洗涤液送出界区处理。
进一步地，在所述洗涤泵与所述激冷塔侧壁上部之间还设有洗涤液冷却器11，用于冷却返回至激冷塔的洗涤液。
进一步地，所述水分离装置6为机械式离心脱水器。
进一步地，在所述压缩机4(也称气体升压器)与水分离装置6之间还设有冷却器5，用于冷却压缩后的气体。
进一步地，在所述吸收塔7吸收剂出口与所述再生器9吸收剂入口之间的管道上还设有吸收液泵8，用于将吸收后的溶液送入再生器。
本发明所述克劳斯硫回收单元、加氢反应器、余热回收器、激冷塔、洗涤泵、洗涤液冷却器、压缩机、气体升压器、水分离装置、离心脱水器、吸收塔、吸收液泵、再生器等设备、装置均为本领域常用设备。
本发明所述连接一般是指管道连接。
上述处理克劳斯工艺尾气的系统是一个独立的、封闭的系统，适用于所有含硫尾气处理。
进一步地，作为上述处理克劳斯工艺尾气的系统的替代方案，所述再生器由低温甲醇洗装置代替，吸收塔中吸收处理后的吸收剂返回至低温甲醇洗装置。
进一步地，上述处理克劳斯工艺尾气的系统还包括克劳斯硫回收单元，用于处理硫化氢等含硫尾气或处理来自界区的酸性气体，处理后的尾气即克劳斯工艺尾气进入加氢反应器。
上述系统工作时，将来自克劳斯工艺的尾气进入加氢还原器，使其中的含硫物质或含硫化合物(主要为SO2，COS等)加氢还原后生成H2S；回收余热后，尾气首先进入激冷塔内进行冷却，冷却后的气体经压缩机升压至3-8barg后冷却分离脱水，分离脱水后的气体进入吸收塔。所述的脱水优选采用机械式脱水，具体为离心脱水器。机械式脱水的优点是无需额外处理脱水剂，不会对环境造成二次污染。将脱水后的气体进入吸收塔中进行吸收处理，根据尾气中不同组分的溶解度不同通过吸收剂将尾气中的H2S以及未转化的COS吸收下来。所述的吸收剂优选采用低温甲醇。吸收处理后的尾气中总硫的含量可降低至5ppm，可直接排放到大气中；且吸收剂可以循环利用，真正达到零排放。吸收塔中吸收后的吸收剂减压进入再生器，再生出来的气体返回到克劳斯工艺装置，吸收剂再返回到吸收塔中，重复利用。
本发明整个系统除了可以应用于有低温甲醇洗的装置外也适用于没有低温甲醇洗的装置。对于含有低温甲醇洗的装置，在吸收洗涤后的液体可不进入再生器，可以返回至低温甲醇洗装置。对于不含有低温甲醇洗的装置，吸收洗涤后的液体(吸收剂)进入再生器再生后的气体返回至克劳斯装置，液体(吸收剂)返回至吸收塔内继续吸收洗涤含硫物质。
本发明实施方式还提供一种处理克劳斯工艺尾气的方法，包括将克劳斯工艺尾气经加氢还原、冷却加压、分离脱水后进入吸收塔中进行吸收，将含硫物质被吸收后的净化尾气直接排放到大气中，将吸收塔中使用后的吸收剂减压后进入再生器中，将再生器中再生后的气体返回至克劳斯回收单元(即克劳斯装置)继续处理，将再生器中再生后的液体作为吸收剂返回至所述吸收塔中。
其中，所述克劳斯工艺尾气为本领域通常含义，一般是指来自界区的酸性气体进入克劳斯工艺装置进行硫磺回收后的尾气。
所述克劳斯工艺尾气中的含硫物质或含硫化合物主要为H2S，SO2，COS等。
所述加氢还原为本领域通常含义，具体是指将所述克劳斯工艺尾气中的SO2、COS等含硫化合物加氢还原为H2S，以方便后续步骤洗涤吸收。所述冷却加压为将冷却后的气体加压至3-8barg；和/或，所述脱水为机械式脱水；和/或，所述吸收剂为低温甲醇。
本发明方法吸收处理后的尾气中总硫的含量可降低至5ppm，可直接排放到大气中；且吸收剂可以循环利用，真正达到零排放。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种处理克劳斯工艺尾气的系统，其特征在于，包括：与克劳斯硫回收单元的尾气出口依次连接的加氢反应器、激冷塔、压缩机、水分离装置、吸收塔；所述吸收塔顶部设有用于排出净化尾气的出口；所述吸收塔底部还设有吸收剂出口、与再生器侧壁上端的吸收剂入口相连接，使吸收塔中使用后的吸收剂减压后进入再生器中；所述再生器底部设有吸收剂出口、与所述吸收塔侧壁上端的吸收剂入口相连接，使再生器中再生后的吸收剂进入吸收塔中；所述再生器顶部还设有再生气体出口，与所述克劳斯硫回收单元进料口相连接，使再生器中产生的气体输送至所述克劳斯硫回收单元。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括向所述吸收塔供给吸收剂的吸收剂供给装置；优选地，所述吸收剂供给装置的吸收剂供给管道与再生器向吸收塔输送吸收剂的管道并联。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括克劳斯硫回收单元。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述加氢反应器与所述激冷塔之间还设有余热回收器，用于回收加氢过程多余热量。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述水分离装置为机械式离心脱水器。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述激冷塔底部还连接有洗涤泵，用于将激冷塔中的多余的洗涤液送出界区处理；和/或，在所述洗涤泵与所述激冷塔侧壁上部之间还设有洗涤液冷却器，用于冷却返回至激冷塔的洗涤液。
7.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，在所述压缩机与水分离装置之间还设有冷却器，用于冷却压缩后的气体；和/或，在所述吸收塔吸收剂出口与所述再生器吸收剂入口之间的管道上还设有吸收液泵，用于将吸收后的溶液送入再生器。
8.根据权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，所述再生器由低温甲醇洗装置代替，吸收塔中吸收处理后的吸收剂返回至低温甲醇洗装置。
9.一种处理克劳斯工艺尾气的方法，其特征在于，包括将克劳斯工艺尾气经加氢还原、冷却加压、分离脱水后进入吸收塔中进行吸收，将含硫物质被吸收后的净化尾气直接排放到大气中，将吸收塔中使用后的吸收剂减压后进入再生器中，将再生器中再生后的气体返回至克劳斯回收单元继续处理，将再生器中再生后的液体作为吸收剂返回至所述吸收塔中。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述冷却加压为将冷却后的气体加压至3-8barg；和/或，所述脱水为机械式脱水；和/或，所述吸收剂为低温甲醇。
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