CN207468198U - 一种克劳斯纯氧配风燃烧工艺系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种克劳斯纯氧配风燃烧工艺系统，包括燃烧炉和连接燃烧炉尾气出口的克劳斯系统，在所述燃烧炉上设纯氧进口和补风口，克劳斯系统的尾气出口依次连接有冷凝器和汽水分离器，汽水分离器的气体出口连接燃烧炉的补风口。本实用新型采用纯氧燃烧与克劳斯工艺相结合的方式，利用纯氧替代常规空气进行燃烧，避免惰性气体排放带出含硫废气，同时补加的纯氧完全燃烧，再经克劳斯反应后及时排出凝结水，未反应的H₂S与SO₂回到燃烧炉继续反应，从而实现含硫尾气的零排放。

Description

一种克劳斯纯氧配风燃烧工艺系统

技术领域

本实用新型是一种克劳斯纯氧配风燃烧工艺系统，具体二硫化碳生产中克劳斯尾气的排放处理装置，属于二硫化碳生产尾气处理领域。

背景技术

二硫化碳生产中粗制尾气含有98%以上H₂S，并含有少量其他可燃气体，目前生产中均使用克劳斯法处理H₂S回收硫磺。众所周知，克劳斯法处理硫化氢酸气并回收硫磺是目前效率最高的工艺，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。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，该处SO₂的浓度还不能达到排放要求，后续还要处理才能排放。

目前为提高硫磺回收率并减少含硫废气的排放，有以下技术可实施：

（1）克劳斯+尾气加氢处理工艺：

该类工艺是将克劳斯尾气经加氢还原后，进一步经溶剂（如 MDEA）吸收后再将H₂S 返回克劳斯装置。回收率高（可达 99.9%）。SCOT、RAR、SSR 、ZHSR、HSR等均属此类工艺。该类型工艺可靠，回收率很高。 但流程长，有溶剂处理工段，装置复杂，装置总投资和操作费用非常高。

（2）CBA和MCRC法：

CBA和MCRC法使用多个反应床切换，保证一直有一个或两个以上反应床处于低温吸附态转化硫磺，提高硫磺的转化率，其他反应床则为常规克劳斯和高温吸附态反应床。该法使用的三床或四床中只有一床效率较高，设备效率较低，总硫磺回收至低于正常值，硫磺回收率波动较大。

（3）超级克劳斯（超优克劳斯）：

超级克劳斯（超优克劳斯）法都是对末级反应器催化剂进行改造，超级克劳斯在末级反应器中催化剂使用特殊的催化氧化催化剂，超优克劳斯则在超级克劳斯的基础上，在末级催化剂底部设置加氢还原催化剂。超级克劳斯不受限于H₂S和SO₂的比例，只要求H₂S比例过剩，多余的H₂S通过催化氧化催化剂，直接氧化为硫磺。超优克劳斯中加氢还原催化剂可以将SO₂还原成硫磺，H₂S再通过使用选择性氧化催化剂氧化为硫磺，硫磺回收率大大提高。该法因反应温度过高，受热力学限制，同样存在硫的转化不完全的情况，运行成本也较高。

以上方法都有提高硫磺回收率、减少含硫废气排放的作用，但都不能实现尾气零排放。

现有专利文献CN1473065（从含硫化氢气流中回收硫的方法和装置，2004.02.04）公开了一种能提高含硫化氢气流中硫回收率的方法，其方法是：用氧或富氧空气支持一部分硫化氢燃烧，生成的二氧化硫再与残余硫化氢反应形成硫蒸汽和水蒸气（其中还包括残余的硫化氢和残余的二氧化硫），在硫冷凝器中分离出硫蒸汽，残余的硫化氢和残余的二氧化硫进行催化反应形成另外的硫蒸汽，并经第二硫冷凝器分离出来，用氢将剩余气流中的二氧化硫和任何硫蒸汽还原成硫化氢，从其中分离出水蒸气后送至硫化氢回收硫的克劳斯装置中，采用催化克劳斯反应器有助于将催化反应器中二氧化硫完全还原为硫化氢，并由此使得可以获得高的硫化氢转化为硫的转化率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种克劳斯纯氧配风燃烧工艺系统，采用纯氧燃烧与克劳斯工艺相结合的方式，利用纯氧替代常规空气进行燃烧，避免惰性气体排放带出含硫废气，同时补加的纯氧完全燃烧，再经克劳斯反应后及时排出凝结水，未反应的H₂S与SO₂回到燃烧炉继续反应，从而实现含硫尾气的零排放。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种克劳斯纯氧配风燃烧工艺系统，包括燃烧炉和连接燃烧炉尾气出口的克劳斯系统，在所述燃烧炉上设纯氧进口和补风口，克劳斯系统的尾气出口依次连接有冷凝器和汽水分离器，汽水分离器的气体出口连接燃烧炉的补风口。

所述汽水分离器的气体出口上依次设气体混合桶和压力平衡桶，所述气体混合桶上设纯氧补入通道，气体混合桶与压力平衡桶的连接管道上设风机，压力平衡桶连接燃烧炉的补风口。

在所述气体混合桶上设排空阀，排空阀上连接有保安洗涤系统。

所述气体混合桶与风机的连接管道上设系统补气阀。

所述压力平衡桶与补风口的连接管道上设燃烧控制阀。

所述汽水分离器的液体出口上设疏水器。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）由于CS₂生产工艺中副产品H₂S浓度极高，可达98%以上，其他废气均为有机可燃气，因此，本实用新型采用纯氧燃烧和克劳斯工艺相结合的方式，在燃烧炉中使用纯氧代替空气，避免引入氮气等惰性气体，同时，按照H₂S：SO₂=2:1比例控制纯氧补加量，使发生克劳斯反应制取硫磺，过程中，补加的纯氧转化为SO₂和H₂O，克劳斯尾气不再排放，而是经冷凝除去凝结水后，再作为燃烧废气返回至燃烧炉中继续反应，从而实现含硫尾气的零排放。

（2）本实用新型将克劳斯反应后排除凝结水的尾气送至气体混合桶，在气体混合桶中，尾气中未反应的H₂S和SO₂与补入其中的纯氧混合调配成氧含量为20.5～22%混合气体，再经风机（如罗茨风机）输送至压力平衡桶（控制混合气体压力为0.02～0.05MPa）后作为补风送入燃烧炉继续燃烧，避免尾气中含硫气体的排放。

（3）由于H₂S气体中含有CH₄、COS等气体，在反应过程中会不断累积CO₂，所以，运行一段时间后，需要进行系统气体进行置换，为此，本实用新型在气体混合桶上设置排空阀和保安洗涤系统，用于解决气体置换和系统压力异常情况下的尾气排放。实际操作时，保安洗涤系统使用5%NaOH作为洗涤液，使用多级动力波洗涤塔结构，可保证尾气达标排放，经保安洗涤系统处理后的洗涤富液送往废气制酸处置。

附图说明

图1为本实用新型的工艺流程图。

其中，1—燃烧炉，2—克劳斯系统，3—冷凝器，4—汽水分离器，5—气体混合桶，6—压力平衡桶，7—纯氧补入通道，8—风机，9—排空阀，10—保安洗涤系统，11—系统补气阀，12—燃烧控制阀，13—疏水器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例：

本实施例提出了一种克劳斯纯氧配风燃烧工艺系统，采用燃烧炉1、克劳斯系统2、冷凝器3、汽水分离器4、气体混合桶5以及压力平衡桶6等工艺设备组成，适用于CS₂生产中产生副产品高纯度H₂S的回收硫磺工艺。

由图1所示的工艺流程图可以知道，燃烧炉1上设有纯氧进口和补风口，由于CS₂生产工艺中副产品H₂S浓度极高，可达98%以上，其他废气均为有机可燃气，因此，在燃烧炉1中使用纯氧进口向燃烧炉1中通入纯氧，利用纯氧替代常规空气，避免引入氮气等惰性气体。按照H₂S：SO₂=2:1比例控制纯氧加入量，燃烧炉1产生的尾气经燃烧炉1尾气出口送至克劳斯系统2，发生克劳斯反应，经克劳斯系统2的二级或三级反应器、硫冷器、捕硫器作用后，克劳斯尾气由克劳斯系统2的尾气出口送至冷凝器3降温，冷凝器3可采用常温水或冷冻水作为冷媒，其过程中加入的纯氧转化为SO₂和H₂O，其中的H₂O通过冷凝器3降温的方式冷凝，经汽水分离器4，克劳斯尾气中的水蒸气冷凝为液态水，再经疏水器13排放。

汽水分离器4的气体出口上依次连接有气体混合桶5和压力平衡桶6，气体混合桶5上设纯氧补入通道7，气体混合桶5与压力平衡桶6的连接管道上设风机8，压力平衡桶6连接燃烧炉1的补风口，压力平衡桶6与补风口的连接管道上设燃烧控制阀12。生产时，汽水分离器4出口气体温度控制在30～40℃，克劳斯尾气经汽水分离器4分离液态水后的尾气，进入气体混合桶5，与纯氧调配成氧含量为20.5～22%混合气体，气体混合桶5压力0.02～0.026MPa，混合气体经罗茨风机输送至压力平衡桶6，压力平衡桶6控制混合气体压力0.02～0.05MPa，再经控制燃烧阀输送至燃烧炉1作为补风，与二硫化碳粗制尾气进行燃烧，实际操作时，由燃烧控制阀12调节混合气体流量并控制H₂S：SO₂=2:1的比例进行燃烧，温度一般控制在1180～1220℃，炉压控制在0.018～0.023MPa。

本实施例在气体混合桶5与风机8的连接管道上设系统补气阀11，系统启动时，经系统补气阀11，使用N₂或空气作为补风，使气体混合桶5内气体组分接近空气组分，即N₂约79%、O₂约21%。实际生产过程中，由于H₂S气体中含有CH₄、COS等气体，在反应过程中会不断累积CO₂，所以，运行一段时间后，需要进行系统气体置换，如图1所示，本实施例在气体混合桶5上设置有排空阀9，排空阀9上连接有保安洗涤系统10，用于解决气体置换和系统压力异常情况下的尾气排放。保安洗涤系统10多级动力波洗涤塔结构和5%NaOH作为洗涤液，可保证尾气达标排放，洗涤富液再送往废气制酸处置。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种克劳斯纯氧配风燃烧工艺系统，包括燃烧炉（1）和连接燃烧炉（1）尾气出口的克劳斯系统（2），其特征在于：在所述燃烧炉（1）上设纯氧进口和补风口，克劳斯系统（2）的尾气出口依次连接有冷凝器（3）和汽水分离器（4），汽水分离器（4）的气体出口连接燃烧炉（1）的补风口。

2.根据权利要求1所述的一种克劳斯纯氧配风燃烧工艺系统，其特征在于：所述汽水分离器（4）的气体出口上依次设气体混合桶（5）和压力平衡桶（6），所述气体混合桶（5）上设纯氧补入通道（7），气体混合桶（5）与压力平衡桶（6）的连接管道上设风机（8），压力平衡桶（6）连接燃烧炉（1）的补风口。

3.根据权利要求2所述的一种克劳斯纯氧配风燃烧工艺系统，其特征在于：在所述气体混合桶（5）上设排空阀（9），排空阀（9）上连接有保安洗涤系统（10）。

4.根据权利要求1所述的一种克劳斯纯氧配风燃烧工艺系统，其特征在于：所述气体混合桶（5）与风机（8）的连接管道上设系统补气阀（11）。

5.根据权利要求2所述的一种克劳斯纯氧配风燃烧工艺系统，其特征在于：所述压力平衡桶（6）与补风口的连接管道上设燃烧控制阀（12）。

6.根据权利要求1所述的一种克劳斯纯氧配风燃烧工艺系统，其特征在于：所述汽水分离器（4）的液体出口上设疏水器（13）。