CN116025912A - 一种硫磺回收claus尾气处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了石油化工技术领域中的硫磺回收CLAUS尾气处理方法和装置：1)自CLAUS制硫部分来的含硫尾气进入焚烧炉，将尾气中未转化完全的硫元素全部热焚烧转化为SO₂，燃烧空气由鼓风机加入炉膛；2)焚烧炉后接废热锅炉及汽包，取走烟气中部分热量并发生蒸汽后进入急冷塔，在急冷塔内利用循环急冷水降温；3)急冷后的烟气离开急冷塔顶进入双氧水洗涤塔，用双氧水洗涤烟气中的SO₂，将其氧化成SO₃，生成稀硫酸；4)自步骤3)中双氧水洗涤塔顶部出来的烟气，进入湿式静电除雾器，捕集烟气中的硫酸雾，净化后的烟气通过烟囱高空排放；5)步骤3)生成的稀硫酸外排至硫酸铵生产设施制成硫铵或送至装置外。采用本发明能够解决现有技术中总硫回收率低，污染从转移的问题。

Description

一种硫磺回收CLAUS尾气处理方法及装置

技术领域

本发明属于炼油或冶金尾气净化领域，具体涉及一种硫磺回收装置尾气处理方法及装置。

技术背景

近年来，国家环保法规对工业生产过程中SO₂的排放越来越严格，国家标准《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570-2015)中规定酸性气回收装置排放烟气中SO₂一般地区不大于400mg/Nm³，特殊地区不大于100mg/Nm³，与此同时，各级地方政府正在酝酿出台或已出台更加严格的地方标准，部分省市已要求排放烟气中SO₂含量不得高于50mg/Nm³，同时要求开停工期间排放也不允许超标排放，这对硫磺回收尾气处理工艺提出了更高的要求。为满足严苛的环保标准，各种尾气处理优化工艺层出不穷。

其中，部分炼厂在已有的尾气处理基础上增设钠碱法烟气脱硫、氨法脱硫等措施，但是存在污染从气相向液相转移、外排含盐废水、结晶堵塞、操作费用高以及氨逃逸等问题。

中国专利CN 105271132 B公开了一种硫磺回收处理的工艺及装置，该工艺将制硫尾气进行焚烧，所有含硫介质均转化为SO₂，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。该专利以解决钠减法脱硫产生的含盐废水等问题，但由于氧化因素，产生的亚硫酸钠产品纯度不高，只能作为固废处理，降低了装置的总硫回收率，此外亚硫酸钠产品结晶和回收过程能耗较高。

中国专利CN 101574614 B公开了一种酸性气脱硫工艺，具体为一种氨法脱硫尾气处理工艺，该工艺在燃煤和炼油行业均有应用，近年来逐渐应用于与硫磺回收装置，但应用不太成功，氨液循环系统需要严格控制pH值，装置抗波动能力有限，此外，氨逃逸、气溶胶等污染转移问题严重，排烟效果差，并且系统中腐蚀、结晶、堵塞问题严重。

发明内容

为解决以上问题，本发明的目的在于提供一种硫磺回收CLAUS尾气处理方法及装置，以解决现有技术中总硫回收率低，污染从转移的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种硫磺回收CLAUS尾气处理方法，其特征主要包括以下步骤：

1)自CLAUS制硫部分来的含硫尾气进入焚烧炉，将尾气中未转化完全的硫元素全部热焚烧转化为SO₂，燃烧空气由鼓风机加入炉膛；

2)焚烧炉后接废热锅炉及汽包，取走烟气中部分热量并发生蒸汽，同时降低烟气温度，烟气再经喷淋降温后进入急冷塔，在急冷塔内利用循环急冷水降温；

3)急冷后的烟气离开急冷塔顶进入双氧水洗涤塔，用双氧水洗涤烟气中的SO₂，将其氧化成SO₃，生成稀硫酸外排，浓缩清液返回双氧水洗涤塔；

4)自步骤3)中双氧水洗涤塔顶部出来的烟气，进入湿式静电除雾器，捕集烟气中的硫酸雾，净化后的烟气通过烟囱高空排放；

5)步骤3)生成的稀硫酸外排至硫酸铵生产设施制成硫铵或送至装置外。

本发明一种硫磺回收CLAUS尾气处理方法，其进一步特征在于：步骤1)所述含硫尾气进入焚烧炉，将尾气中未转化完全的硫元素全部热焚烧转化为SO₂，燃烧空气经鼓风机加入炉膛，此外需外补一定量的燃料气，维持炉膛温度700～750℃，烟气中O₂含量控制在3％(体积分数)左右。

本发明一种硫磺回收CLAUS尾气处理方法，其进一步特征在于：在步骤2)所述焚烧炉设置废热锅炉及汽包，取走烟气中部分热量并发生中压蒸汽，同时将烟气温度降至170℃～200℃，然后经喷淋降温后进入急冷塔，设置急冷水循环泵、急冷水空冷器，将烟气温度控制在50～60℃。

本发明一种硫磺回收CLAUS尾气处理方法，其进一步特征在于：步骤3)中所述自急冷塔顶出来的烟气直接进入双氧水洗涤塔，用浓度为10～30wt％的双氧水洗涤烟气中的SO₂，将其氧化成SO₃，生成稀硫酸，控制稀硫酸浓度，外排至硫酸铵生产设施制成硫铵。

本发明一种硫磺回收CLAUS尾气处理方法，其进一步特征在于：步骤4)所述自双氧水洗涤塔顶部出来的烟气，进入湿式静电除雾器，捕集工艺气中的硫酸雾、液滴和其他颗粒物杂质等，同时湿式静电除雾器下部设置循环泵，在底部补充少量10～30wt％双氧水，进一步将中烟气中的SO₂氧化成SO₃，生成稀硫酸，使硫酸雾降至5mg/Nm³以下，烟气中SO₂降至35mg/Nm³以下，直接由烟囱高空排放。所述工艺气为脱除了SO₂的净化烟气。

本发明一种硫磺回收CLAUS尾气处理方法，其进一步特征在于：所述稀硫酸进入硫酸铵回收设施，用氨水中和，生产硫酸铵，避免烟气中出现的氨逃逸问题。

为了实现本发明的工艺流程，本发明还提供了一种硫磺回收CLAUS尾气处理装置。

一种硫磺回收CLAUS尾气处理装置，包括以工艺顺序连接的焚烧炉、废热锅炉及汽包、急冷塔、双氧水洗涤塔、湿式静电除雾器和烟囱，其特征为：在所述焚烧炉进气管路上接CLAUS制硫部分，焚烧炉后接废热锅炉及汽包，废热锅炉下游连接急冷塔；所述急冷塔气相上游连接废热锅炉，气相下游连接双氧水洗涤塔，急冷塔底部液相设置急冷水泵、急冷水空冷器；所述双氧水洗涤塔顶部下接湿式静电除雾器，底部液相下接硫酸铵回收设施；所述湿式静电除雾器上接双氧水洗涤塔气相管路，顶部气相连接烟囱。

本发明一种硫磺回收CLAUS尾气处理装置，其进一步特征在于：在所述废热锅炉和急冷塔之间烟气管线上设有喷淋降温设施。

本发明一种硫磺回收CLAUS尾气处理装置，其进一步特征在于：所述双氧水洗涤塔气相管路上接急冷塔，顶部气相管路下接湿式静电除雾器，底部液相设置洗涤循环泵。

本发明一种硫磺回收CLAUS尾气处理装置，其进一步特征在于：在所述湿式静电除雾器底部设置有循环系统，并设置双氧水补充设施。所述循环系统为除雾器循环泵。

本发明一种硫磺回收CLAUS尾气处理装置，其进一步特征在于：还设置有硫酸铵回收设施。

与现有技术相比，本发明有如下特点：

1)满足《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570-2015)中酸性气回收装置SO₂特别排放限值要求，也可满足更低排放指标；

2)适应性强，对原料酸性气中H₂S浓度要求不苛刻，且能满足装置开停工工况排放需求；

3)操作弹性大，可达30～120％；

4)总硫回收率高，可以大于99.99％，对CLAUS制硫部分硫转化率要求不苛刻；

5)不产生外排废水，没有氨逃逸现象，不存在污染转移等问题，能够实现“清洁生产”；

6)设备数量少，同时烟囱可采用玻璃钢材质，装置建设投资低。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但并不限制本发明的使用范围。

附图说明

图1为本发明一种硫磺回收CLAUS尾气处理装置结构示意图。

其中所示附图标记为：1-焚烧炉；2-废热锅炉；3-汽包；4-鼓风机；5-急冷塔、6-急冷水泵；7-急冷水空冷器；8-喷淋设施；9-双氧水洗涤塔；10-洗涤循环泵；11-湿式静电除雾器；12-除雾器循环泵；13-烟囱；14-双氧水加入设施；15-硫酸铵生产设施；

16-CLAUS尾气；17-燃料气；18-空气；19-氨水；20-硫酸铵；21-双氧水；22-原水或除盐水；119-氨气。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

含H₂S酸性气经过CLAUS制硫部分，生成硫磺，硫转化率可达93％～95％，经尾气捕集器捕集硫雾后的CLAUS尾气，其中硫元素约为1.5％～2％(体积分数)，主要为H₂S、SO₂、COS、CS₂等无机硫，该部分尾气进入本工艺过程进行处理。

如图所示，为本发明结构示意图，含硫尾气在焚烧炉1内充分燃烧，将尾气中的无机硫元素全部转化成SO₂，补充一定量的燃料气17，炉膛温度维持700～750℃，燃烧空气18由焚烧炉鼓风机4升压加入，焚烧后烟气中氧浓度约3％(体积分数)，此后烟气经废热锅炉2取热，汽包3发生中压蒸汽，烟气温度降至170℃，经喷淋设施8降温后进入急冷塔5，在急冷塔内利用循环急冷水来降温，50～60℃的急冷水自急冷塔底部流出，由急冷水泵6加压后，经急冷水空冷器7冷却至50～60℃后，循环回急冷塔5顶，为了防止酸性水对设备的腐蚀，可向急冷水中注氨气119，操作中根据pH值大小，控制在6.5～7.0范围内，确定注入的氨量。

急冷后的烟气离开急冷塔5顶进入双氧水洗涤塔9，用浓度为20％(wt)的双氧水洗涤烟气中的SO₂，将其氧化成SO₃，生成稀硫酸，双氧水洗涤塔9塔底设置洗涤循环泵10，对烟气进行循环洗涤，洗涤塔采用填料塔，填料可采用陶瓷或者聚丙烯(PP)，控制稀硫酸浓度，外排至硫酸铵生产设施15进一步处理，双氧水21由双氧水加入设施14补充。

自双氧水洗涤塔9塔顶部出来的烟气，进入湿式静电除雾器11，捕集烟气中的硫酸雾，使其降至5mg/Nm³以下，减少环境污染。湿式静电除雾器11下部设置除雾器循环泵12，在底部补充少量20wt％双氧水，进一步将中烟气中的SO₂氧化成SO₃，生成稀硫酸，经过两级净化烟气中SO₂降至35mg/Nm³以下，直接由烟囱13高空排放。

自双氧水洗涤塔9排放的稀硫酸，进入硫酸铵生产设施15，加入氨水19与稀硫酸反应生成硫酸铵，该设施内设有硫酸铵结晶设备，直接以硫酸铵(固体)产品出厂，废水送至急冷塔5，整个装置不产生废水，没有氨逃逸现象，实现装置“清洁生产”。

同样的，以上所述稀硫酸也可直接送至装置外处理或利用。

Claims (10)

1.一种硫磺回收CLAUS尾气处理方法，其特征主要包括以下步骤：

1)自CLAUS制硫部分来的含硫尾气进入焚烧炉，将尾气中未转化完全的硫元素全部热焚烧转化为SO₂，燃烧空气由鼓风机加入炉膛；

2)焚烧炉后接废热锅炉及汽包，取走烟气中部分热量并发生蒸汽，同时降低烟气温度，烟气再经喷淋降温后进入急冷塔，在急冷塔内利用循环急冷水降温；

3)急冷后的烟气离开急冷塔顶进入双氧水洗涤塔，用双氧水洗涤烟气中的SO₂，将其氧化成SO₃，生成稀硫酸，浓缩清液返回双氧水洗涤塔；

4)自步骤3)中双氧水洗涤塔顶部出来的烟气，进入湿式静电除雾器，捕集烟气中的硫酸雾，净化后的烟气通过烟囱高空排放；

5)步骤3)生成的稀硫酸外排至硫酸铵生产设施制成硫铵或送至装置外。

2.根据权利要求1所述的尾气处理方法，其特征在于：步骤1)所述含硫尾气进入焚烧炉，将尾气中未转化完全的硫元素全部热焚烧转化为SO₂，燃烧空气经鼓风机加入炉膛，此外需外补一定量的燃料气，维持焚烧炉的炉膛温度为700～750℃，烟气中O₂含量控制在3％。

3.根据权利要求1所述的尾气处理方法，其特征在于：在步骤2)所述焚烧炉设置废热锅炉及汽包，取走烟气中部分热量并发生中压蒸汽，同时将烟气温度降至170℃～200℃，然后经喷淋降温后进入急冷塔，设置急冷水循环泵、急冷水空冷器，将烟气温度控制在50～60℃。

4.根据权利要求1所述的尾气处理方法，其特征在于：从步骤3)进入双氧水洗涤塔的烟气，用浓度为10～30wt％的双氧水洗涤烟气中的SO₂，将其氧化成SO₃，生成稀硫酸，控制稀硫酸浓度，外排至硫酸铵生产设施制成硫铵。

5.根据权利要求1所述的尾气处理方法，其特征在于：步骤4)所述自双氧水洗涤塔顶部出来的烟气，进入湿式静电除雾器，捕集工艺气中的硫酸雾、液滴和其他颗粒物杂质，同时湿式静电除雾器下部设置循环泵，在底部补充少量10～30wt％双氧水，进一步将烟气中的SO₂氧化成SO₃，生成稀硫酸，使硫酸雾降至5mg/Nm³以下，烟气中SO₂降至35mg/Nm³以下。

6.一种硫磺回收CLAUS尾气处理装置，包括以工艺顺序连接的焚烧炉、废热锅炉及汽包、急冷塔、双氧水洗涤塔、湿式静电除雾器和烟囱，其特征为：在所述焚烧炉进气管路上接CLAUS制硫部分，焚烧炉后接废热锅炉及汽包，废热锅炉下游连接急冷塔；所述急冷塔气相上游连接废热锅炉，气相下游连接双氧水洗涤塔，急冷塔底部液相设置急冷水泵、急冷水空冷器；所述双氧水洗涤塔顶部下接湿式静电除雾器，底部液相下接硫酸铵回收设施；所述湿式静电除雾器上接双氧水洗涤塔气相管路，顶部气相连接烟囱。

7.根据权利要求6所述的尾气处理方法，其特征在于：在所述废热锅炉和急冷塔之间烟气管线上设有喷淋降温设施。

8.根据权利要求6所述的尾气处理方法，其特征在于：所述双氧水洗涤塔气相管路上接急冷塔，顶部气相管路下接湿式静电除雾器，底部液相设置洗涤循环泵。

9.根据权利要求6所述的尾气处理方法，其特征在于：所述双氧水洗涤塔气相管路上接急冷塔，顶部气相管路下接湿式静电除雾器，底部液相设置洗涤循环泵。

10.根据权利要求6所述的尾气处理方法，其特征在于：在所述湿式静电除雾器底部设置有循环系统，并设置双氧水补充设施；所述循环系统为除雾器循环泵。

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