CN106586973B - 一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法 - Google Patents

一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法，属于克劳斯法回收硫磺技术领域。本发明通过设置三级反应器以及三级气气换热器，结合旁通调节阀和反应器温度变送器，高温酸气和低温酸气在系统中换热，回收硫磺，解决了酸气从硫冷器至反应器段的升温问题，减少了高浓度酸气进入反应器，提高硫磺回收率，减少能耗，节约成本，硫回收率提高至96‑99%，高于常规克劳斯直流法硫回收率的94‑97%。

Description

一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法
技术领域
本发明涉及一种回收硫磺的方法，更具体地说，本发明涉及一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法，属于克劳斯法回收硫磺技术领域。
背景技术
克劳斯法处理硫化氢酸气并回收硫磺是目前使用率最广，效率最高的工艺，H2S酸气经过缓冲后，在燃烧炉内，通过补充适量空气，使H2S在燃烧炉内不充分燃烧，H2S部分燃烧转化为SO2，调节空气进气量。燃烧炉中H2S和SO2比例为2:1，H2S与SO2反应在燃烧温度下发生氧化还原反应，可以得到气态单质硫（硫磺）。混合废气经过硫冷器，使气态单质硫冷却为液态硫，此时酸气包括H2S、SO2、COS、CS2、H2O及硫蒸汽等，经再热器或高温掺和阀后，酸气温度提高到克劳斯反应器所需温度，再经过低温克劳斯反应器，在催化剂的作用下，COS、CS2则与H2O发生水解反应，得到H2S，H2S和SO2再继续反应，反应后酸气经过硫冷器，进一步回收硫磺。酸气经过三级（两级）反应器后，尾气中仍然还有极少量H2S、SO2、COS、CS2、H2O及硫蒸汽等，经过捕硫器回收一定硫磺，再经过灼烧炉，充分燃烧成SO2后排放。
——常规克劳斯工艺的硫磺回收率通常只能达到94-97%，其回收率受限有如下原因：
1、由于热力学限制，硫的转化反应不可能完全，过程气仍然存有H2S、SO2，限制了硫的转化率。
2、克劳斯反应要产生一定量的水汽，随着水汽的增加，相对降低了H2S和SO2的浓度，影响了克劳斯反应的平衡，阻碍硫的生成。
3、由于酸气中CO2及烃类的存在，过程气会形成COS和CS2，必须使之发生水解反应，为此，反应器的温度必须控制在300-340℃，高温虽有利于水解，但不利于克劳斯反应的平衡，限制了硫的转化率。
4、常规克劳斯工艺硫的转化率对空气和酸气的配比失常非常敏感，若不能保持H2S：SO2=2:1的最佳比例，将导致硫的转化率降低。
现有技术中存在酸气从硫冷器至反应器段的升温问题，常规的方法有再热器、电加热、高温掺和阀，都可以将硫冷器出口酸气温度升高达到反应器进气温度要求。但三者都有其缺点，再热器和高温掺和阀会引入高温高浓酸气，从而造成反应器负荷，导致硫回收率下降，而电加热的电耗成本较高。
发明内容
本发明旨在解决现有技术克劳斯法回收硫磺方法酸气从硫冷器至反应器段的升温问题，提供一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法，既能解决酸气从硫冷器至反应器段的升温问题，还能够保证较高的硫回收率。
为了实现上述发明目的，其具体的技术方案如下：
一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法，其特征在于：包括以下方法步骤：
A、燃烧炉与余热锅炉连接，所述燃烧炉与第一气气换热器的高温酸气进口连接；所述余热锅炉与预硫冷器连接；所述燃烧炉中的高温酸气进入所述第一气气换热器，所述余热锅炉中的低温酸气通过所述预硫冷器进入所述第一气气换热器，所述第一气气换热器中两种酸气进行气气换热；
B、所述第一气气换热器的低温酸气出口与一级反应器连接，换热后的低温酸气进入所述一级反应器，换热后的高温酸气回到所述预硫冷器；进出所述第一气气换热器的低温酸气和高温酸气分别使用旁通回路，并设置一级高温酸气旁通调节阀和一级低温酸气旁通调节阀，所述一级高温酸气旁通调节阀和一级低温酸气旁通调节阀的开度都由设置在所述一级反应器上的一级反应器温度变送器控制；
C、所述一级反应器通过第二气气换热器与一级硫冷器连接；所述一级反应器后的高温酸气进入所述一级硫冷器回收硫磺，回收后的低温酸气进入所述第二气气换热器，与所述一级反应器进入所述第二气气换热器中的高温酸气换热；所述第二气气换热器的低温酸气出口与二级反应器连接，换热后的低温酸气进入所述二级反应器，换热后的高温酸气回到所述一级硫冷器；进出所述第二气气换热器的低温酸气和高温酸气分别使用旁通回路，并设置二级高温酸气旁通调节阀和二级低温酸气旁通调节阀，所述二级高温酸气旁通调节阀和二级低温酸气旁通调节阀的开度都由设置在所述二级反应器上的二级反应器温度变送器控制；
D、所述二级反应器通过第三气气换热器与二级硫冷器连接；所述二级反应器后的高温酸气进入所述二级硫冷器回收硫磺，回收后的低温酸气进入所述第三气气换热器，与所述二级反应器进入所述第三气气换热器中的高温酸气换热；所述第三气气换热器的低温酸气出口与三级反应器连接，换热后的低温酸气进入所述三级反应器，换热后的高温酸气回到所述二级硫冷器；进出所述第三气气换热器的低温酸气和高温酸气分别使用旁通回路，并设置三级高温酸气旁通调节阀和三级低温酸气旁通调节阀，所述三级高温酸气旁通调节阀和三级低温酸气旁通调节阀的开度都由设置在所述三级反应器上的三级反应器温度变送器控制；
E、所述三级反应器与三级硫冷器连接，反应后的低温酸气进入所述三级硫冷器回收硫磺。
本发明在步骤A中，所述燃烧炉中的高温酸气的温度为1000-1200℃。
本发明在步骤B中，所述余热锅炉中的低温酸气的温度为340-350℃，经过预硫冷器后低温酸气的温度为140-160℃。
本发明在步骤C中，所述进入一级反应器的低温酸气的温度为280-310℃。
本发明在步骤D中，所述进入二级反应器的低温酸气的温度为250-280℃。
本发明在步骤E中，所述进入三级反应器的低温酸气的温度为180-200℃。
本发明在步骤E中，所述三级硫冷器的低温酸气出口连接有捕硫器。
本发明所述预硫冷器、一级硫冷器、二级硫冷器、三级硫冷器以及捕硫器通过管道与硫液收集槽连接，回收的硫磺进入所述硫液收集槽贮存。
本发明所述的捕硫器还依次连接有灼烧炉和烟囱。
本发明所述的燃烧炉通过一级高温掺合阀与所述一级反应器连接，通过二级高温掺合阀与所述二级反应器连接，通过三级高温掺合阀与所述三级反应器连接。
本发明中的所有设备、装置和部件均可采用本领域的常规产品。
本发明带来的有益技术效果：
1、现有技术中再热器是引硫化氢酸气在天然气引火，与空气中氧气燃烧，放出的热量，燃烧后混合酸气与硫冷器酸气混合，以实现酸气温度的提升。因为在该处引入高浓度的酸气，增大反应器负荷，硫磺回收率降低。本发明与直流法中再热器相比，减少高浓度酸气进入反应器，提高硫磺回收率。
2、现有技术中电加热工艺是使用电加热硫冷器酸气，以达到反应器温度要求。本发明与电加热相比，减少能耗，节约了成本。
3、现有技术中高温掺合阀将硫冷器酸气和高温高浓酸气混合后，达到反应器温度需求后，输送至反应器内反应。本发明与高温掺和阀相比，减少高浓度酸气进入反应器，提高硫磺回收率。
4、本发明硫回收率提高至96-99%，高于常规克劳斯直流法硫回收率的94-97%。
附图说明
图1为本发明方法采用的系统连接示意图。
附图标记：1为燃烧炉、2为余热锅炉、3为第一气气换热器、4为预硫冷器、5为一级反应器、6为一级高温酸气旁通调节阀、7为一级低温酸气旁通调节阀、8为一级反应器温度变送器、9为第二气气换热器、10为一级硫冷器、11为二级反应器、12为二级高温酸气旁通调节阀、13为二级低温酸气旁通调节阀、14为二级反应器温度变送器、15为第三气气换热器、16为二级硫冷器、17为三级反应器、18为三级高温酸气旁通调节阀、19为三级低温酸气旁通调节阀、20为三级反应器温度变送器、21为三级硫冷器、22为捕硫器、23为硫液收集槽、24为灼烧炉、25为烟囱、26为一级高温掺合阀、27为二级高温掺合阀、28为三级高温掺合阀。
具体实施方式
实施例1
一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法，包括以下方法步骤：
A、燃烧炉与余热锅炉连接，所述燃烧炉与第一气气换热器的高温酸气进口连接；所述余热锅炉与预硫冷器连接；所述燃烧炉中的高温酸气进入所述第一气气换热器，所述余热锅炉中的低温酸气通过所述预硫冷器进入所述第一气气换热器，所述第一气气换热器中两种酸气进行气气换热；
B、所述第一气气换热器的低温酸气出口与一级反应器连接，换热后的低温酸气进入所述一级反应器，换热后的高温酸气回到所述预硫冷器；进出所述第一气气换热器的低温酸气和高温酸气分别使用旁通回路，并设置一级高温酸气旁通调节阀和一级低温酸气旁通调节阀，所述一级高温酸气旁通调节阀和一级低温酸气旁通调节阀的开度都由设置在所述一级反应器上的一级反应器温度变送器控制；
C、所述一级反应器通过第二气气换热器与一级硫冷器连接；所述一级反应器后的高温酸气进入所述一级硫冷器回收硫磺，回收后的低温酸气进入所述第二气气换热器，与所述一级反应器进入所述第二气气换热器中的高温酸气换热；所述第二气气换热器的低温酸气出口与二级反应器连接，换热后的低温酸气进入所述二级反应器，换热后的高温酸气回到所述一级硫冷器；进出所述第二气气换热器的低温酸气和高温酸气分别使用旁通回路，并设置二级高温酸气旁通调节阀和二级低温酸气旁通调节阀，所述二级高温酸气旁通调节阀和二级低温酸气旁通调节阀的开度都由设置在所述二级反应器上的二级反应器温度变送器控制；
D、所述二级反应器通过第三气气换热器与二级硫冷器连接；所述二级反应器后的高温酸气进入所述二级硫冷器回收硫磺，回收后的低温酸气进入所述第三气气换热器，与所述二级反应器进入所述第三气气换热器中的高温酸气换热；所述第三气气换热器的低温酸气出口与三级反应器连接，换热后的低温酸气进入所述三级反应器，换热后的高温酸气回到所述二级硫冷器；进出所述第三气气换热器的低温酸气和高温酸气分别使用旁通回路，并设置三级高温酸气旁通调节阀和三级低温酸气旁通调节阀，所述三级高温酸气旁通调节阀和三级低温酸气旁通调节阀的开度都由设置在所述三级反应器上的三级反应器温度变送器控制；
E、所述三级反应器与三级硫冷器连接，反应后的低温酸气进入所述三级硫冷器回收硫磺。
实施例2
在实施例1的基础上：
优选的，在步骤A中，所述燃烧炉中的高温酸气的温度为1000℃。
优选的，在步骤B中，所述余热锅炉中的低温酸气的温度为340℃，经过预硫冷器后低温酸气的温度为140℃。
优选的，在步骤C中，所述进入一级反应器的低温酸气的温度为280℃。
优选的，在步骤D中，所述进入二级反应器的低温酸气的温度为250℃。
优选的，在步骤E中，所述进入三级反应器的低温酸气的温度为180℃。
实施例3
在实施例1的基础上：
优选的，在步骤A中，所述燃烧炉中的高温酸气的温度为1200℃。
优选的，在步骤B中，所述余热锅炉中的低温酸气的温度为350℃，经过预硫冷器后低温酸气的温度为160℃。
优选的，在步骤C中，所述进入一级反应器的低温酸气的温度为310℃。
优选的，在步骤D中，所述进入二级反应器的低温酸气的温度为280℃。
优选的，在步骤E中，所述进入三级反应器的低温酸气的温度为200℃。
实施例4
在实施例1的基础上：
优选的，在步骤A中，所述燃烧炉中的高温酸气的温度为1100℃。
优选的，在步骤B中，所述余热锅炉中的低温酸气的温度为345℃，经过预硫冷器后低温酸气的温度为150℃。
优选的，在步骤C中，所述进入一级反应器的低温酸气的温度为295℃。
优选的，在步骤D中，所述进入二级反应器的低温酸气的温度为265℃。
优选的，在步骤E中，所述进入三级反应器的低温酸气的温度为190℃。
实施例5
在实施例1的基础上：
优选的，在步骤A中，所述燃烧炉中的高温酸气的温度为1150℃。
优选的，在步骤B中，所述余热锅炉中的低温酸气的温度为342℃，经过预硫冷器后低温酸气的温度为155℃。
优选的，在步骤C中，所述进入一级反应器的低温酸气的温度为300℃。
优选的，在步骤D中，所述进入二级反应器的低温酸气的温度为270℃。
优选的，在步骤E中，所述进入三级反应器的低温酸气的温度为185℃。
实施例6
在实施例1的基础上：
优选的，在步骤E中，所述三级硫冷器的低温酸气出口连接有捕硫器。
进一步的，所述预硫冷器、一级硫冷器、二级硫冷器、三级硫冷器以及捕硫器通过管道与硫液收集槽连接，回收的硫磺进入所述硫液收集槽贮存。
进一步的，所述的捕硫器还依次连接有灼烧炉和烟囱。
优选的，所述的燃烧炉通过一级高温掺合阀与所述一级反应器连接，通过二级高温掺合阀与所述二级反应器连接，通过三级高温掺合阀与所述三级反应器连接。
每一级反应、回收中：
反应器后酸气从气气换热器高温进口进入，与硫冷器出口低温酸气换热，使硫冷器酸气温度升高。高温酸气换热后，进入硫冷器。进出气气换热器的高温酸气和低温酸气分别设置旁通调节阀，当进入反应器酸气温度过高或者过低，不满足下一反应器温度要求时，反应器温度变送器控制旁通调节阀开度，使温度符合下一反应器的要求。若旁通调节阀的开闭仍不能达到要求温度时，使用高温掺合阀升高进入反应器的酸气温度。
实施例7
燃烧炉1中的高温酸气的温度为1000-1200℃，经燃烧炉1、余热锅炉2后余热锅炉2中的低温酸气温度为340-350℃，进入预硫冷器4冷凝回收硫磺后，低温酸气的温度为140-160℃，经第一气气换热器3加热后，温度上升至280-310℃，进入一级反应器5，经反应后，酸气温度升高至340-350℃，经一级硫冷器10后温度降低至140-160℃，经第二气气换热器9后，温度上升至250-280℃，进入二级反应器11，经反应后，酸气温度为290-310℃，经二级硫冷器16冷凝回收硫磺后，温度降低至140-160℃，再经第三气气换热器15后，温度上升至180-200℃，进入三级反应器17，经反应后，酸气温度为190-220℃，再经三级硫冷器21冷凝回收硫磺后，温度降低至140-160℃。三级硫冷器21出口酸气进入捕硫器22，捕集酸气中硫蒸汽回收部分硫磺。

Claims (10)

1.一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法，其特征在于：包括以下方法步骤：
A、燃烧炉与余热锅炉连接，所述燃烧炉与第一气气换热器的高温酸气进口连接；所述余热锅炉与预硫冷器连接；所述燃烧炉中的高温酸气进入所述第一气气换热器，所述余热锅炉中的低温酸气通过所述预硫冷器进入所述第一气气换热器，所述第一气气换热器中两种酸气进行气气换热；
B、所述第一气气换热器的低温酸气出口与一级反应器连接，换热后的低温酸气进入所述一级反应器，换热后的高温酸气回到所述预硫冷器；进出所述第一气气换热器的低温酸气和高温酸气分别使用旁通回路，并设置一级高温酸气旁通调节阀和一级低温酸气旁通调节阀，所述一级高温酸气旁通调节阀和一级低温酸气旁通调节阀的开度都由设置在所述一级反应器上的一级反应器温度变送器控制；
C、所述一级反应器通过第二气气换热器与一级硫冷器连接；所述一级反应器后的高温酸气进入所述一级硫冷器回收硫磺，回收后的低温酸气进入所述第二气气换热器，与所述一级反应器进入所述第二气气换热器中的高温酸气换热；所述第二气气换热器的低温酸气出口与二级反应器连接，换热后的低温酸气进入所述二级反应器，换热后的高温酸气回到所述一级硫冷器；进出所述第二气气换热器的低温酸气和高温酸气分别使用旁通回路，并设置二级高温酸气旁通调节阀和二级低温酸气旁通调节阀，所述二级高温酸气旁通调节阀和二级低温酸气旁通调节阀的开度都由设置在所述二级反应器上的二级反应器温度变送器控制；
D、所述二级反应器通过第三气气换热器与二级硫冷器连接；所述二级反应器后的高温酸气进入所述二级硫冷器回收硫磺，回收后的低温酸气进入所述第三气气换热器，与所述二级反应器进入所述第三气气换热器中的高温酸气换热；所述第三气气换热器的低温酸气出口与三级反应器连接，换热后的低温酸气进入所述三级反应器，换热后的高温酸气回到所述二级硫冷器；进出所述第三气气换热器的低温酸气和高温酸气分别使用旁通回路，并设置三级高温酸气旁通调节阀和三级低温酸气旁通调节阀，所述三级高温酸气旁通调节阀和三级低温酸气旁通调节阀的开度都由设置在所述三级反应器上的三级反应器温度变送器控制；
E、所述三级反应器与三级硫冷器连接，反应后的低温酸气进入所述三级硫冷器回收硫磺。
2.根据权利要求1所述的一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法，其特征在于：在步骤A中，所述燃烧炉中的高温酸气的温度为1000-1200℃。
3.根据权利要求1所述的一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法，其特征在于：在步骤A中，所述余热锅炉中的低温酸气的温度为340-350℃，经过预硫冷器后低温酸气的温度为140-160℃。
4.根据权利要求1所述的一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法，其特征在于：在步骤B中，所述进入一级反应器的低温酸气的温度为280-310℃。
5.根据权利要求1所述的一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法，其特征在于：在步骤C中，所述进入二级反应器的低温酸气的温度为250-280℃。
6.根据权利要求1所述的一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法，其特征在于：在步骤D中，所述进入三级反应器的低温酸气的温度为180-200℃。
7.根据权利要求1所述的一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法，其特征在于：在步骤E中，所述三级硫冷器的低温酸气出口连接有捕硫器。
8.根据权利要求7所述的一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法，其特征在于：所述预硫冷器、一级硫冷器、二级硫冷器、三级硫冷器以及捕硫器通过管道与硫液收集槽连接，回收的硫磺进入所述硫液收集槽贮存。
9.根据权利要求7或8所述的一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法，其特征在于：所述的捕硫器还依次连接有灼烧炉和烟囱。
10.根据权利要求1所述的一种用于克劳斯直流法回收硫磺的方法，其特征在于：所述的燃烧炉通过一级高温掺合阀与所述一级反应器连接，通过二级高温掺合阀与所述二级反应器连接，通过三级高温掺合阀与所述三级反应器连接。
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