CN204237559U - 一种酸性气处理系统 - Google Patents

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张英
薄德臣
张胜中
高景山
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Abstract

本实用新型提供一种酸性气处理系统，包括克劳斯炉、一级、二级、三级蒸汽发生器、一级、二级、三级冷却器、一级、二级、三级硫回收器、克劳斯转化器、脱硫设备、加氢反应器；克劳斯炉炉膛内设有热解反应管，酸性气进料管线分别与克劳斯炉和热解反应管连接，克劳斯炉经一级蒸汽发生器、一级冷却器、一级硫回收器、克劳斯转化器、二级蒸汽发生器、二级冷却器与二级硫回收器连接，二级硫回收器与加氢反应器连接；热解反应管经三级蒸汽发生器、三级冷却器、三级硫回收器与脱硫设备连接，脱硫设备顶部出口与二级硫回收器与加氢反应器间的管线连接。本实用新型所述系统在克劳斯炉内设热解反应管，可在无氢源下处理酸性气，且可省加热炉不外供热源。

Description

一种酸性气处理系统
技术领域
本实用新型涉及环保技术领域，尤其是涉及酸性气处理过程的新型系统。
背景技术
H2S是天然气净化、石油炼制、炼焦及煤气化等能源加工过程中伴生的有害气体，必须进行充分处理，防止其产生安全事故及环境污染。硫磺回收装置就是对含有H2S的酸性气进行处理并回收硫磺，实现清洁生产、变废为宝、降低污染和保护环境的目的。
迄今为止，普遍采用的方法是克劳斯工艺+克劳斯尾气处理SCOT法，基本流程如下：来自脱硫装置富含H2S的酸性气与适量空气在克劳斯炉进行部分燃烧，控制空气量仅够H2S的1/3氧化成SO2；然后，SO2与未氧化的H2S一起进入2~3级含有催化剂的转化器，使H2S与SO2转化成单质硫，通过硫冷凝器回收液态单质硫，气相进入SCOT尾气处理部分；从克劳斯装置出来的尾气经在线加热炉或再热器预热后，进入加氢反应器进行加氢还原，再将加氢后的过程气通入到下游急冷塔冷却，冷却后的过程气进入吸收塔脱硫，脱硫溶剂通过再生塔再生，经吸收塔脱硫后的过程气进入尾气焚烧炉焚烧，最后经烟囱排放。
实用新型内容
传统克劳斯+SCOT工艺中中配置的在线燃烧炉主要有两个作用：一是将过程气加热到加氢还原所需温度，一般280℃以上；二是通过燃料气亚当量燃烧提供加氢还原所需的还原性气体，如H2、CO等。但SCOT装置实际运行过程中存在以下几方面问题：第一，由于在线加热炉要求燃料在贫氧下燃烧，因而极易出现积碳，积碳物若沉积在催化剂床层会造成加氢还原反应器堵塞及催化剂失活；第二，由于原料中COS等组分变化及克劳斯炉操作条件变化，会造成克劳斯尾气中SO2、COS等含量波动，因而目前已投产的SCOT装置均不能达到自身氢平衡，需要外部供氢。
针对上述问题，研究人员在加氢反应器进料预热（即在线加热炉的加热功能）方面做了大量工作，主要有以下两类：（1）研究人员开发低温加氢还原催化剂，使加氢反应器入口温度降低到220℃左右，从而简化加氢预热段的操作，仅通过高压蒸汽换热就可实现对加氢反应器进料的预热，从而可以不使用在线燃烧炉，减少燃料消耗；（2）利用尾气焚烧炉焚烧后的烟气热量加热克劳斯尾气至所需加氢还原反应温度，从而不使用在线加热炉加热，减少燃料消耗。
尽管这些工作在减少在线炉燃料消耗方面起到了重要作用，但系统仍无法满足氢平衡，仍需外部提供氢气。为此，如何设计一种可提高硫回收装置运行效率，使装置自身就能达到热平衡及氢平衡的H2S处理系统显得十分关键。
本实用新型的目的在于提供一种新型酸性气处理系统，能保证克劳斯尾气处理合格的前提下取消加氢还原反应器前的在线加热炉，不需外部供热、供氢，使得系统更简洁，能耗更低。
本实用新型提供一种酸性气处理系统，所述系统包括克劳斯炉、一级蒸汽发生器、一级冷却器、一级硫回收器、克劳斯转化器、二级蒸汽发生器、二级冷却器、二级硫回收器、三级蒸汽发生器、三级冷却器、三级硫回收器、脱硫设备、加氢反应器；所述克劳斯炉炉膛内设置有热解反应管，酸性气进料管线分两路，一路与克劳斯炉入口连接，另一路与热解反应管入口连接，所述与克劳斯炉入口连接的酸性气进料管线上设置有助燃气体管线，克劳斯炉出口经一级蒸汽发生器、一级冷却器与一级硫回收器连接，一级硫回收器上端出口依次经克劳斯转化器、二级蒸汽发生器、二级冷却器与二级硫回收器连接，二级硫回收器上端出口经管线与加氢反应器连接；热解反应管出口经三级蒸汽发生器、三级冷却器与三级硫回收器连接，三级硫回收器上端出口与脱硫设备连接，脱硫设备顶部出口管线与二级硫回收器同加氢反应器之间的管线连接。
本实用新型所述酸性气处理系统中，热解反应管出口与三级蒸汽发生器连接管线之间设置换热器，当设置有换热器时，二级硫回收器上端出口经换热器与加氢反应器连接，脱硫设备顶部出口管线与二级硫回收器与换热器之间的管线连接。
本实用新型所述酸性气处理系统中，所述热解反应管可以设置一根或若干根，热解反应管沿克劳斯炉筒体内壁周向均布，具体可以是单路或多路直管水平往复式排布结构，或者是单路或多路直管往复错列排布结构。
本实用新型所述酸性气处理系统中，所述热解反应管管内填充有石英片或多孔介质材料，如多孔陶瓷等。
本实用新型所述酸性气处理系统中，所述克劳斯炉工艺条件为，反应温度为1300~1500℃，反应压力0.1~2.0MPa。
本实用新型所述酸性气处理系统中，加氢反应器出口管线与急冷塔连接。
本实用新型所述酸性气处理系统中，所述脱硫设备可以为吸收塔、超重力旋转床、旋流分离器中的一种或几种，脱硫设备下端出口与吸收剂再生单元连接。
本实用新型所述酸性气处理系统中，所述助燃气体管线中的助燃气为空气，富氧空气，富氧，纯氧中的一种或几种，优选为富氧或纯氧。
本实用新型所述酸性气处理系统中，所述酸性气可以为炼油厂、天然气净化厂等排放的含硫化氢废气，所述废气中硫化氢含量为20%~100%。
本实用新型所述酸性气处理系统，对克劳斯炉进行改进，在克劳斯炉内设置热解反应管，使酸性气分两股进料，第一股酸性气按照常规的克劳斯工艺进行处理，第二股酸性气进入热解反应管，吸收克劳斯炉内的第一股酸性气燃烧释放出的热量后发生热分解反应，生成单质硫和氢气，氢气可以用于加氢反应器中克劳斯尾气处理，可以不用外供氢气，可以解决无氢气来源情况下的酸性气处理。通过设置换热器，利用热解反应管出来的过程气较高品位的能量来加热克劳斯尾气，从而使其达到加氢还原反应所需温度，而且由于高温过程气中均以气相存在，因而不会对换热器产生腐蚀，可以省去常规工艺中的在线加热炉，不用外供热源。
附图说明
图1为本实用新型所述酸性气处理系统工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供一种酸性气处理系统，所述系统包括克劳斯炉1、所述克劳斯炉炉膛内设置有热解反应管2，一级蒸汽发生器4、一级冷却器5、一级硫回收器6、克劳斯转化器7、二级蒸汽发生器8、二级冷却器9、二级硫回收器10、换热器3、三级蒸汽发生器11、三级冷却器12、三级硫回收器13、脱硫设备14、加氢反应器15；酸性气入口管线分两路，一路17与助燃气体管线16混合后与克劳斯炉入口连接，另一路18与热解反应管入口连接，克劳斯炉出口经一级蒸汽发生器4、一级冷却器5与一级硫回收器6连接，一级硫回收器上端出口依次与一级克劳斯转化器7、二级蒸汽发生器8、二级冷却器9与二级硫回收器10连接，二级硫回收器上端出口经换热器3与加氢反应器15连接；热解反应管出口经换热器3、三级蒸汽发生器11、三级冷却器12与三级硫回收器13连接，三级硫回收器上端出口与吸收塔14连接，吸收塔塔顶出口经管线与二级硫回收器与换热器之间的管线连接。
结合图1，对采用本实用新型所述酸性气处理系统处理酸性气工艺进行进一步说明，其中，第一路酸性气经酸性气入口管线17与适量富氧空气或纯氧混合后进入克劳斯炉1，在克劳斯炉1内部分燃烧反应，控制克劳斯炉1内的温度为1300~1500℃，第二路酸性气经酸性气入口管线18进入热解反应管2，在第一路酸性气燃烧反应放出的热量下发生硫化氢热解反应生产硫和氢气，克劳斯炉产生的过程气经出口进入一级蒸汽发生器4，可以回收热能产生高压蒸汽，经过冷凝后的过程气经过一级冷却器5后进入一级硫回收器6中回收液态硫19，气相进入克劳斯转化器7，使H2S与SO2反应生成单质硫，从克劳斯转化7出来的过程气经二级蒸汽发生器8、二级冷却器9后，进入二级硫回收器10进一步回收液态硫20，克劳斯尾气从二级硫回收器10顶部出口经换热器与热解反应管排出的气相换热后进入加氢反应器15；从热解反应管2出来的过程气经换热器3换热后进入三级蒸汽发生器11、三级冷却器12，再通过三级硫回收器13回收液态硫21，气相部分在脱硫设备14内与经吸收剂入口管线22进入的吸收剂逆流接触，富吸收液经管线23送至再生塔再生，在脱硫设备14中脱除未反应的H2S的过程气与二级硫回收器排出的克劳斯尾气混合后，并经换热器3换热升温后送至加氢反应器15发生加氢还原反应，使过程气中的SO2、COS等变成H2S，加氢还原气经管线24送至急冷塔装置进一步处理。

Claims (9)

1.一种酸性气处理系统，所述系统包括克劳斯炉、一级蒸汽发生器、一级冷却器、一级硫回收器、克劳斯转化器、二级蒸汽发生器、二级冷却器、二级硫回收器、三级蒸汽发生器、三级冷却器、三级硫回收器、脱硫设备、加氢反应器；其特征在于：所述克劳斯炉炉膛内设置有热解反应管，酸性气进料管线分两路，一路与克劳斯炉入口连接，另一路与热解反应管入口连接，所述与克劳斯炉入口连接的酸性气进料管线上设置有助燃气体管线，克劳斯炉出口经一级蒸汽发生器、一级冷却器与一级硫回收器连接，一级硫回收器上端出口依次经克劳斯转化器、二级蒸汽发生器、二级冷却器与二级硫回收器连接，二级硫回收器上端出口经管线与加氢反应器连接；热解反应管出口经三级蒸汽发生器、三级冷却器与三级硫回收器连接，三级硫回收器上端出口与脱硫设备连接，脱硫设备顶部出口管线与二级硫回收器与加氢反应器之间的管线连接。
2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于：所述热解反应管出口与三级蒸汽发生器连接管线之间设置换热器。
3.按照权利要求2所述的系统，其特征在于：所述二级硫回收器上端出口经换热器与加氢反应器连接。
4.按照权利要求2所述的系统，其特征在于：所述脱硫设备顶部出口管线与二级硫回收器与换热器之间的管线连接。
5.按照权利要求1所述的系统，其特征在于：所述热解反应管设置一根或若干根。
6.按照权利要求1或5所述的系统，其特征在于：所述热解反应管沿克劳斯炉筒体内壁周向均布，具体是单路或多路直管水平往复式排布结构，或者是单路或多路直管往复错列排布结构。
7.按照权利要求1所述的系统，其特征在于：所述热解反应管管内填充有石英片或多孔陶瓷材料。
8.按照权利要求1所述的系统，其特征在于：加氢反应器出口管线与急冷塔连接。
9.按照权利要求1所述的系统，其特征在于：所述脱硫设备为吸收塔、超重力旋转床、旋流分离器中的一种或多种。
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