CN1163858A - 从含硫化氢气体中回收硫磺的工艺 - Google Patents

Abstract

一种从含硫化氢气体中回收硫磺的工艺。将含有硫化氢的气体与氧气混合后输入装有活性炭为催化剂的反应器中，在温度为160-350℃下，硫化氢经催化氧化变成硫蒸气随反应后的气体进入冷凝器，使硫蒸气冷却成液硫予以回收。本发明的工艺既可回收低至几千ppm的硫化氢，也可回收高浓度硫化氢的酸性气体中的硫；成本低，操作流程简单，生产连续，容易控制；不用担心催化剂失活；30％的工艺水几乎没有影响。是一种应用前景广泛的从含硫化氢气体中回收硫磺的工艺。

Description

从含硫化氢气体中回收硫磺的工艺

本发明涉及一种从含硫化氢气体中回收硫磺的工艺。

在天然气、石油和化工等许多工艺过程中，输送给用户或者排放到大气中的气体需要除去硫化物，尤其是硫化氢，通常是将硫化氢转化为元素硫并加以回收。现有技术中，从含硫化氧气体中回收硫磺常用克劳斯工艺。它是在1000℃以上的燃烧炉内，酸性气体中有三分之一的硫化氢氧化生成二氧化硫，剩余的硫化氢在热反应和催化反应级中与二氧化硫反应生成硫磺，同时将硫磺冷却回收，其反应式为：

  ----------(1)

    ----------(2)

侯祥麟主编、中国石化出版社出版的《中国炼油技术》一书对该工艺有详细的陈述。

然而，常用的克劳斯工艺有不少缺点，诸如其反应受化学平衡的控制，硫磺回收率在95％左石，尚有含5％左右的硫化物的尾气排入大气，不但浪费了资源，且污染了大气；对于硫化氢含量低的酸性气体，不宜采用克劳斯工艺，经济上也不合算；反应产生多达30％的工艺水，使得对其尾气中硫磺的回收带来了困难；要严格控制H₂S∶SO₂＝2∶1也极端困难。

为了回收克劳斯工艺尾气中的硫化物，CN87103687.8专利公开了一种催化剂，是一些活性金属如TiO₂、Fe₂O₃施加到AL₂O₃和SiO₂载体上，在200℃-300℃范围内有过量氧存在下，能将硫化氢直接氧化成元素硫，从而使硫磺回收率从克劳斯工艺的95％提高到99％。该工艺不但提高了硫磺收率，且不需要严格控制H₂S∶SO₂＝2∶1，受到入们的重规。然而，这种催化剂的价格较贵，且只能在过剩氧的情况下使用，有些还要求水份低于5％，因而广泛推广有些困难。

对于硫化氢含量低的气体，近年来用活性炭催化剂，脱除硫化氢并回收硫磺，受到广泛重视。它是在低于80℃的情况下，向气体中加入氧气和氧气，使其中的硫化氢直接变成硫磺吸附在活性炭上，待活性炭失活后，再升高至350℃下用过热水蒸气将吸附的硫磺吹扫出来。显然，该工艺只能用在硫化氢含量低于1％的场合，否则，活性炭频繁的吸附和脱附，很快失活，且工艺不连续，处理量低。

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种既能处理硫化氢含量高的气体，也能处理硫化氢含量低的气体，并直接回收硫磺的工艺。

本发明的目的是这样实现的：将含有硫化氢的气体与氧气混合进入装有活性炭为催化剂的反应器，在温度为160-350℃下，硫化氢经催化氧化变成疏蒸气，随反应后的气体进入冷凝器，使硫蒸气冷却成液硫加以回收。见图1。来自管线(1-1)的含硫化氢气体与管线(1-2)的空气混合后，经管线(1-3)进入催化氧化反应器(1-4)。在反应器(1-4)内，装有活性炭作为催化剂。硫化氢在温度为160-350℃下经催化氧化变成硫蒸气；反应后的气体由管线(1-5)进入冷凝器(1-6)；冷凝器(1-6)内由管线(1-8)通入冷却水，使硫蒸气冷却成液硫从管线(1-10)加以回收；冷却后的气体由管线(1-7)出来后再与管线(2)  的空气混合进入下一级催化氧化反应器。因为硫化氢和氧反应生成元素硫的反应为强放热反应，当进入反应器(4)内气体中硫化氢浓度高于1.5％时，催化氧化反应器(4)应装设冷却盘管，调节由管线(11)进入的冷却水量，使出口温度不至于太高，由管线(12)和(9)输出的低压蒸气并入总的蒸气管线。

硫回收装置的级数由气体中硫化氢的含量决定。当硫化氢含量低于3％时，通常采用1级就可以了；当硫化氢含量为3％-10％时，可采用2级；硫化氢含量10％-20％时，可采用3级；硫化氢含量高于20％时，需采用4级或5级。前面各级和末级的工艺条件有些不同：末级的入口温度为160-200℃，出口温度低于300℃，O₂/H₂S摩尔比控制在0.5-0.8，空速1000-2000H^-1，前面各级的入口温度为160-200℃，出口温度低于350℃，O₂/H₂S摩尔比0.1-0.5，空速为2000-3000H^-1。各级冷凝器的液硫冷却温度控制在160-170℃。如果气流中含有足够的氧气，就不要另加空气。

处理克劳斯尾气的催化氧化反应器(4)或多级硫回收装置的最后一级可以如图2所示。设置4个换向阀，按如下循环反吹工艺操作；首先打开阀1(13)和阀2(14)，关闭阀3(15)和阀4(16)，让分离硫磺后的气体由下向上通过催化氢化反应器(4)，当出口硫化氢浓度明显提高时，打开阀3(15)和阀4(16)，关闭阀1(13)和阀2(14)，让工艺气由上向下反吹，此时催化剂上部分含硫低、温度低，因而会沉积大量元素硫，大量的反应热将使沉积在催化剂下部分的元素硫气化带出反应器(4)，同时也吸收了大量热，使温度不至于急剧增加。如此循环反吹操作，反应器(4)不用冷却盘管，也省去了工艺气的予热；又由于反应的平均温度降低，二氧化硫的生成也减少了。

采用本发明的回收硫磺工艺，既可回收低至几千ppm的疏化氢，也可回收高浓度硫化氢的酸性气体中的硫，操作流程简单，生产连续，容易控制，如果氧气过量或不足，温度超过等误操作不会使催化剂失活，也不用担心生成硫酸盐或硫化物使催化剂失活；30％的工艺水几乎没有影响，成本低，是一种应用前景广泛的从含硫化氢气体中回收硫磺的工艺。

附图的图面说明如下：

图1是本发明的回收硫磺工艺流程图；

图2是回收疏磺的循环反吹工艺流程图。

通过下面的实施例对本发明的工艺作进一步的陈述。

实施例1

在内径为7毫米的玻璃管中，装入1毫升活性炭，两头用玻璃棉堵住。采用河南宇新活性炭厂生产的JH活性炭，经磨碎，筛出5-60目部分作为本实施例的催化剂。催化氧化反应玻璃管装入加热管式炉中，严格控制温度。工艺气用二氧化碳、氮气和硫化氢配制而成，经与加入的氧气混合后，进入催化氧化玻璃管中，测定进入玻璃管前后的硫化氢量，即可算出硫化氢的转化率。而选择性定义为从硫化氢转化成硫的百分含量。实验结果列于表1中。

表1

H2S含量(体积％)	H2O含量％	反应温度℃	空速H-1	O2/H2S摩尔比	H2S转化率％	选择性％	硫收率％
								5.7	4	300	3000	0.20	35	98	34
5.7	4	250	3000	0.40	58.5	97	57
								5.7	4	250	3000	0.65	91	88	80
5.7	4	200	1000	0.80	85	90	76.5
								5.7	4	250	1000	0.58	90.2	94	84.5
1	4	250	1000	0.7	93.1	87	81
								1	28	250	1000	0.7	89.6	87	78

从表1的数据可以看出，工艺气通过催化氧化反应器一次，元素硫的收率可达80％以上，而采用循环反吹还可适当提高，因此，本发明的工艺用于处理常规克劳斯工艺的尾气时，硫磺收率可达99％。还可以看出，本发明的工艺用于回收高浓度酸性气体中的硫时，采用4级回收硫磺装置，前三级在O₂/H₂S摩尔比0.2的条件下操作，硫磺收率可达94％左右。

实施例2

在2级克劳斯工艺的反应器后，加1级本发明的回收硫磺装置，用于处理常规克劳斯工艺的尾气。对前级的工艺气不要求H₂S/SO₂＝2∶1，只要求疏化氢过剩0.8-3％，这部分硫化氢在本发明的催化氧化反应器中80％以上被氧化为元素硫，使整个装置的硫磺收率由原来的95％提高到99％，排放的二氧化硫显著减少，空气和酸气的调节比例范围增大，操作更方便。

Claims (8)

1.一种从含硫化氢气体中回收硫磺的工艺，其特征在于将含有硫化氢的气体与氧气混合后，进入装有活性炭为催化剂的催化氧化反应器中，在温度为160-350℃下，硫化氢经催化氧化变成硫蒸气随反应后的气体进入冷凝器，使硫蒸气冷却成液硫予以回收。

2.按权利要求1所述的回收硫磺工艺，其特征在于调节流经催化氧化反应器中盘管的冷却水量，控制其反应温度。

3.按权利要求1所述的回收硫磺工艺，其特征在于冷凝器的温度为160-170℃。

4.按权利要求1所述的回收硫磺工艺，其特征在于采用多级装置回收硫磺。

5.接权利要求1和4所述的回收硫磺工艺，其特征在于末级的催化氧化反应器入口温度为160-200℃，出口温度低于300℃。O₂/H₂S摩尔比0.5-0.8，空速1000-2000H^-1。

6.按权利要求1和4所述的回收硫磺工艺，其特征在于前面各级催化氧化反应器入口温度为160-200℃，出口温度低于350℃，O₂/H₂S摩尔比0.1-0.5，空速2000-3000H^-1。

7.按权利要求1所述的回收硫磺工艺，其特征在于含硫化氢气体通过催化剂是连续的。

8.按权利要求1所述的回收硫磺工艺，其特征在于按循环反吹工艺操作。

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