CN200965236Y - 一种高收率硫磺回收装置 - Google Patents

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Abstract

一种高收率硫磺回收装置，其特点是该装置含有热反应段、催化反应段和氧化吸收段。热反应段将含硫化氢酸气部分与空气燃烧转化为二氧化硫，在高温下硫化氢与二氧化硫发生克劳斯反应生成元素硫；催化反应段是让从热反应段出来的过程气在催化剂作用下硫化氢与二氧化硫继续发生常温和低温克劳斯反应生成元素硫，或硫化氢与二氧化硫继续发生常温克劳斯反应和硫化氢直接氧化生成元素硫；氧化吸收段是将从催化反应段出来的过程气进行焚烧，将元素硫及除二氧化硫外的硫化物全部氧化为二氧化硫，用氨水吸收二氧化硫后用空气氧化得到硫酸铵。废气排放中二氧化硫含量≤960mg/m3。

Description

一种高收率硫磺回收装置
技术领域
本实用新型涉及一种高收率的硫磺回收装置，属于气体回收装置领域。更具体地说，高收率硫磺回收装置是采用克劳斯反应将酸气中的硫化氢的绝大部分转化为元素硫并分离出来，并将过程气进行焚烧为二氧化硫，利用氨吸收烟气中的二氧化硫，得到副产物硫酸铵。
背景技术
随着经济的发展，我国对石油、天然气的需求越来越旺盛，部分石油、天然气中含硫，为了生产清洁能源，需将硫脱除，通常是以硫化氢的形式脱出来。在处理含硫化氢的酸气技术中，目前主要是尽可能将硫化氢转化为元素硫，比较经济的处理工艺是硫磺回收率在99％左右，但无法满足现行国家环保标准GB16297《大气污染物综合排放标准》的要求，即排放废气中二氧化硫的含量小于等于960mg/m3。能够满足国家环保标准要求的主要处理工艺是还原吸收法，即将常规硫磺回收装置出来的过程气进行加氢处理，将过程气中的硫化合物转化为硫化氢，然后通过溶剂吸收法将硫化氢回收，再返回硫磺回收装置的进料中，以保证排放废气中二氧化硫含量满足国家环保标准，该类工艺流程复杂、运行成本高，比较适用于硫磺回收规模大于100t/d的大型装置。如何经济地处理中、小规模的含硫化氢酸气，一直是比较棘手的问题。为此，设计一种高收率硫磺回收装置，达到处理含硫化氢酸气时，生产液体硫磺、固体硫酸铵，不产生有害废水、废渣，不产生二次污染，且废气排放满足国家环保标准的要求迫在眉睫。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供一种高收率硫磺回收装置。其特点是将含硫化氢酸气处理为液体硫磺和副产物固体硫酸铵。
本实用新型的目的由以下技术措施实现
高收率硫磺回收装置含有热反应段、催化反应段和氧化吸收段。热反应段主要由主燃烧炉、余热锅炉和一级冷凝器组成，将含硫化氢酸气在主燃烧炉中部分燃烧转化为二氧化硫，在高温下硫化氢与二氧化硫发生克劳斯反应生成元素硫，经余热锅炉和冷凝冷却器冷却得到液体硫磺。主燃烧炉一端与硫化氢酸气和空气连接，另一端通过余热锅炉与一级冷凝器连接，一级冷凝器下端与液硫管连接；催化反应段主要由多级再热炉、多级反应器和多级冷凝器组成，过程气经多级再热炉和反应器反应经冷却分离液体硫磺后进入焚烧炉，一级再热炉与一级反应器连接，一级反应器与二级冷凝器连接，二冷凝器下端与液硫管连接，二级再热炉经三通阀与二级反应器或三级反应器连接，二级反应器接三级冷凝器，三级冷凝冷却器下端与液硫管连接，三级反应器接四级冷凝器，四级冷凝器下端与液硫管连接由三通阀定期切换，使一线解吸，一线运转；氧化吸收段主要由焚烧炉、预洗涤塔和脱水器组成，焚烧炉通过换热器与预洗涤塔下端连接，吸收塔的下端与脱水器连接，吸收塔上部通过换热器与烟囱连接。
主燃烧炉、一级再热炉、二级再热炉和焚烧炉分别用燃气管和空气管连接。
二级反应器和三级反应器内装有催化剂。
吸收塔与氨气管、空气管和水管连接。
主燃烧炉，一级再燃烧炉，二级再热炉和焚烧炉的温度可分别控制为1100℃、300℃、230℃、600℃左右。
二级反应器和三级反应器经三通阀自动定期切换反应进料，只保持一个反应器运行，一个反应器催化剂再生。
高收率硫磺回收装置催化反应段另一种技术措施是一级再热炉和一级反应器与二级冷凝器连接，二级冷凝器下端与液硫管连接，二级冷凝器上端通过二级再热炉，二级再热炉与二级反应器和三级冷凝器连接，三级冷凝器下端与液硫管连接，三级冷凝器出口过程气经注入空气后直接和三级反应器连接，反应器和四级冷凝器连接，四级冷凝器下端与液硫管连接。
二级反应器和三级反应器内装有不同的催化剂。
本实用新型具有如下优点：
1解决了中、小型硫磺回收装置尾气达到国家排放标准的技术经济问题。
2副产物硫磺和硫酸铵有较高附加值，且无二次污染。
附图说明
图1是本发明实施例1的示意图
图1中：主燃烧炉1，余热锅炉2，一级硫磺冷凝冷却器3，一级再热炉4，一级反应器5，二级硫磺冷凝冷却器6，二级再热炉7，二级反应器8，三级硫磺冷凝冷却器9，三通切换阀10，三通切换阀11，三级反应器12，四级硫磺冷凝冷却器13，三通切换阀14，焚烧炉15，预洗涤塔16，吸收塔17，脱水器18，换热器19，烟囱20。
图2是本发明实施例2的示意图
图2中：主燃烧炉1，余热锅炉2，一级硫磺冷凝冷却器3，一级再热炉4，一级反应器5，二级硫磺冷凝冷却器6，二级再热炉7，二级反应器8，三级硫磺冷凝冷却器9，三级再热炉10、三级反应器11，四级硫磺冷凝冷却器12，焚烧炉13，预洗涤塔14，吸收塔15，脱水器16，换热器17，烟囱18。
具体实施方式
下面通过实施例对本实用新型进行具体的描述，但不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
实施例1
如图1所示，高收率硫磺回收装置含有热反应段、催化反应段和氧化吸收段，热反应段的主燃烧炉1一端与硫化氢酸气管21和空气管22连接，另一端通过余热锅炉2与一级冷凝器3连接，一级冷凝器下端与液硫管27连接；催化反应段是一级冷凝器上端通过一级再热炉4、一级反应器5与二级冷凝器6连接，二级冷凝器下端与液硫管27连接，二级冷凝器上端通过二级再热炉7，经三通阀10与二级反应器8和三级冷凝器9连接，三级冷凝器下端与液硫管27连接，三级冷凝器上端通过三通阀11与焚烧炉15连接，或者切换二级冷凝器上端通过二级再热炉7，经三通阀10与三级反应器12和四级冷凝器13连接，四级冷凝器下端与液硫管27连接，四级冷凝器上端通过三通阀14与焚烧炉15连接，使一线解级，一线运转；氧化吸收段是焚烧炉通过换热器19与预洗涤塔下端与脱水器18连接，吸收塔部通过预洗涤塔与脱水器18连接，吸收塔上部通过换热器19与烟囱20连接。
一级再热炉4、二级再热炉7和焚烧炉15分别用燃气管23和空气管22连接。
二级反应器8三级反应器12内装有催化剂。
吸收塔17与氨气管24、空气管22和水管25连接。
主燃烧炉1，一级再燃烧炉4，二级再热炉8和焚烧炉15的温度可分别控制为1100℃、300℃、230℃、600℃左右。
二级反应器8和三级反应器12自动定期切换反应进料，只保持一个反应器运行，一个催化剂再生。
本实用新型是这样实现的
热反应段：含硫化氢酸气与空气在主燃烧炉1中燃烧，部分硫化氢转化成二氧化硫，并在高温下发生克劳斯反应，大部分硫化氢与二氧化硫反应生成元素硫，然后进入余热锅炉2和一级硫磺冷凝冷却器3将过程气冷却并分离出液硫。
催化反应段：热反应段来的过程气进入一级再热炉4加热后进入一级反应器5，继续进行克劳斯反应，然后进入二级硫磺冷凝冷却器6进行冷却并分离出液硫，二级硫磺冷凝冷却器6出口过程气进入二级再热炉7加热后，(由于二级反应器8和三级反应器12需定期切换操作，为叙述方便，此处假设二级反应器8处于再生态，三级反应器12处于吸附态)通过三通切换阀10进入二级反应器8，继续进行克劳斯反应，并将上一周期吸附在催化剂上的液硫解吸出来，二级再热炉7的出口温度采用程序控制，在切换初期为了将二级反应器8的催化剂上吸附的液硫解吸出来，将二级再热炉7的出口温度控制得较高，二级反应器8的催化剂再生好后，就将二级再热炉7的出口温度降低，以提高二级反应器8中硫化氢的转化率，从二级反应器8出来的过程气进入三级硫磺冷凝冷却器9冷却并分离出液硫，三级硫磺冷凝冷却器9出口过程气通过三通切换阀11进入三级反应器12，继续进行低温克劳斯反应，反应生成的液硫绝大部分吸附在三级反应器12内的催化剂上，出三级反应器12的过程气进入四级硫磺冷凝冷却器13冷却并分离出液硫。二级反应器8和三级反应器12一个处于再生态，另一个则处于吸附态，定期切换(一般每24小时切换一次)，切换过程由三通切换阀10、11、14来程序控制自动实现。
氧化吸收段：从催化反应段来的过程气进入焚烧炉15进行焚烧，将除二氧化硫以外的所有硫和硫化物全部转化为二氧化硫。从焚烧炉15出来的烟气与净化后的烟气换热后从预洗涤塔16底部进入，烟气在塔中向上流动，通过塔中的填料和/或塔板时和硫酸铵溶液接触，烟气被降温并增湿，硫酸铵溶液被提浓并部分结晶，从预洗涤塔16顶出来的烟气进入吸收塔17底部，烟气在塔中向上流动，通过塔中的填料和/或塔板时和氨吸收溶液接触，发生气液传质，烟气中的二氧化硫进入氨吸收溶液中，从而得到了净化，净化后的烟气经换热器19与焚烧炉15出来的烟气换热升温后通过烟囱20排入大气。从吸收塔17底部出来的硫酸铵溶液进入预洗涤塔16顶部。从预洗涤塔16底部出来的含硫酸铵结晶的溶液进入脱水器18脱水后得到硫酸铵晶体，可以作为化肥，脱水器18脱出的液体返回预洗涤塔16中。
实施例2
高收率硫磺回收装置含有热反应段、催化反应段和氧化吸收段，热反应段的主燃烧炉1一端与硫化氢酸气管19和空气管20连接，另一端通过余热锅炉2与一级冷凝器3连接，一级冷凝器下端与液硫管25连接；催化反应段是经多级再热炉和反应器反应后进入焚烧炉的，一级冷凝器上端通过一级再热炉4、一级再热炉4与一级反应器5连接，一级反应器5与二级冷凝器6连接，二级冷凝器下端与液硫管25连接，二级冷凝器上端通过二级再热炉7，经二级反应器8和三级冷凝器9连接，三级冷凝器下端与液硫管25连接，三级冷凝器上端通过三级再热器10和三级反应器11连接，三级反应器11和四级冷凝器12连接，四级冷凝器下端与液硫管25连接，四级冷凝器上端通过12与焚烧炉13连接，氧化吸收段是焚烧炉通过换热器17与预洗涤塔14连接，预洗涤塔上端与吸收塔15连接，吸收塔下端通过预洗涤塔与脱水器16连接，吸收塔上部通过换热器与烟囱18连接。
一级再热炉4、二级再热炉7、三级再热炉10和焚烧炉13分别用燃气管21和空气管20连接。
二级反应器8三级反应器11内装有催化剂。
吸收塔15与氨气管22、空气管20和水管23连接。
主燃烧炉1，一级再燃烧炉4，二级再热炉7和焚烧炉15的温度可分别控制为1100℃、300℃、230℃、600℃左右。
二级反应器8和三级反应器12自动定期切换反应进料，只保持一个反应器运行，一个催化剂再生。
本实用新型是这样实现的
热反应段：含硫化氢酸气部分与空气在主燃烧炉1中燃烧，部分硫化氢转化成二氧化硫，并在高温下发生克劳斯反应，大部分硫化氢与二氧化硫反应生成元素硫，然后进入余热锅炉2和一级硫磺冷凝冷却器3将过程气冷却并分离出液硫。
催化反应段：从热反应段来的过程气进入一级再热炉4加热后进入一级反应器5，继续进行克劳斯反应，然后进入二级硫磺冷凝冷却器6进行冷却并分离出液硫，二级硫磺冷凝冷却器6出口过程气进入二级再热炉7加热后进入二级反应器8，继续进行克劳斯反应，从二级反应器8出来的过程气进入三级硫磺冷凝冷却器9冷却并分离出液硫，从三级硫磺冷凝冷却器9出来的过程气进入三级再热炉10加热并加入一定量的空气后进入三级反应器11，进行直接氧化反应，出三级反应器11的过程气进入四级硫磺冷凝冷却器12冷却并分离出液硫。
氧化吸收段：从催化反应段来的过程气进入焚烧炉13进行焚烧，将除二氧化硫以外的所有硫和硫化物全部转化为二氧化硫。从焚烧炉13出来的烟气与净化后的烟气换热后从预洗涤塔14底部进入，烟气在塔中向上流动，通过塔中的填料和/或塔板时和硫酸铵溶液接触，烟气被降温并增湿，硫酸铵溶液被提浓并部分结晶，从预洗涤塔14顶出来的烟气进入吸收塔15底部，烟气在塔中向上流动，通过塔中的填料和/或塔板时和氨吸收溶液接触，发生气液传质，烟气中的二氧化硫进入氨吸收溶液中，从而得到了净化，净化后的烟气经换热器17与焚烧炉13出来的烟气换热升温后通过烟囱18排入大气。从吸收塔15底部出来的硫酸铵溶液进入预洗涤塔14顶部。从预洗涤塔14底部出来的含硫酸铵结晶的溶液进入脱水器16脱水后得到硫酸铵晶体，可以作为化肥，脱水器16脱出的液体返回预洗涤塔14中。

Claims (6)

1、一种高收率硫磺回收装置，其特征在于该装置含有热反应段、催化反应段和氧化吸收段，热反应段的主燃烧炉(1)一端与硫化氢酸气管(21)和空气管(22)连接，另一端通过余热锅炉(2)与一级冷凝器(3)连接，一级冷凝器下端与液硫管(27)连接；催化反应段是经多级再热炉和反应器反应后进入焚烧炉的，一级冷凝器上端通过一级再热炉(4)、一级再热炉(4)与一级反应器(5)连接，一级反应器(5)与二级冷凝器(6)连接，二级冷凝器下端与液硫管(27)连接，二级冷凝器上端通过二级再热炉(7)，经三通阀(10)与二级反应器(8)和三级冷凝器(9)连接，三级冷凝器下端与液硫管(27)连接，三级冷凝器上端通过三通阀(11)与焚烧炉(15)连接，或者切换二级冷凝器上端通过二级再热炉(7)，经三通阀(10)与三级反应器(12)和四级冷凝器(13)连接，四级冷凝器下端与液硫管(27)连接，四级冷凝器上端通过三通阀(14)与焚烧炉(15)连接，使一线解吸，一线运转；氧化吸收段是焚烧炉通过换热器(19)与预洗涤塔下端与脱水器(18)连接，吸收塔(17)下端通过预洗涤塔与脱水器(18)连接，吸收塔上部通过换热器(19)与烟囱(20)连接。
2、如权利要求1所述高收率硫磺回收装置，其特征在于一级再热炉(4)、二级再热炉(7)和焚烧炉(15)分别用燃气管(23)和空气管(22)连接。
3、如权利要求1所述高收率硫磺回收装置，其特征在于二级反应器(8)三级反应器(12)内装有催化剂。
4、如权利要求1所述高收率硫磺回收装置，其特征在于吸收塔(17)与氨气管(24)、空气管(22)和水(25)管连接。
5、如权利要求1所述高收率硫磺回收装置，其特征在于主燃烧炉(1)，一级再燃烧炉(4)，二级再热炉(8)和焚烧炉(15)的温度可分别控制为1100℃、300℃、230℃、600℃左右。
6、如权利要求1所述高收率硫磺回收装置，其特征在于二级反应器(8)和三级反应器(12)自动定期切换反应进料，只保持一个反应器运行，一个催化剂再生。
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