CN208574470U - 一种克劳斯硫磺回收装置烟气的so2脱除工艺系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种克劳斯硫磺回收装置烟气的SO₂脱除工艺系统，包括烟气焚烧炉、烟气废热锅炉、循环流化床脱硫塔、氢氧化钙粉仓、工艺水槽、布袋除尘器、循环烟道和烟囱，烟气废热锅炉连接至循环流化床脱硫塔下部的文丘里，脱硫塔顶部的烟气出口连接至布袋除尘器，布袋除尘器的排气口通过脱硫引风机连接至烟囱，且脱硫引风机的出风口处设置有调节挡板，循环烟道的一端连接在脱硫引风机与烟囱的管道上，另一端连接在烟气废热锅炉与循环流化床脱硫塔之间的管道上。本实用新型采用半干法脱硫处理克劳斯硫磺装置烟气，并根据硫磺装置运行特点，对常规半干法脱硫系统进行优化设计和改进，确保半干法脱硫系统的可靠、高效、稳定运行。

Description

一种克劳斯硫磺回收装置烟气的SO2脱除工艺系统

技术领域

本实用新型涉及硫磺回收尾气处理技术领域，具体涉及一种克劳斯硫磺回收装置烟气的SO₂脱除工艺系统。

背景技术

克劳斯硫磺回收工艺是处理煤化工、石油化工、天然气净化等行业产生的含H₂S酸性气的常用技术之一，但是，受反应温度下热力学平衡的限制，即使采用活性良好的催化剂，硫磺回收装置的硫回收率最高也只能达到97-98%左右，需要对克劳斯尾气进行处理，目前常用的技术有：还原-吸收（SCOT）工艺、氧化-吸收法、选择性催化氧化、低温克劳斯工艺等，其中采用SCOT工艺在硫磺回收装置上应用广泛，处理克劳斯尾气后可实现99.8%的硫回收率，优于其他尾气处理工艺，烟气焚烧炉出口尾气中SO₂浓度小于960mg/Nm³。

近几年对大气污染物排放的要求越来越严格，GB31570-2015《石油炼制工业污染物排放标准》规定执行一般地区酸性气处理装置SO₂的排放限值为400mg/Nm³，特别限值地区酸性气处理装置SO₂的排放限值为100mg/Nm³，一些地方标准的要求则更为严格，因此，现有的硫回收装置的SCOT尾气处理工艺已不能满足最新的环保要求，需要对制硫尾气进行进一步的处理。

目前对克劳斯硫磺回收装置烟气进一步脱硫处理的工艺有多种，常用的为湿法氧化或湿法吸收工艺：专利201621215215.6公开了一种用络合铁氧化吸收克劳斯硫磺回收装置烟气中SO₂的技术，将烟气中的SO₂氧化为单质硫；专利201620995918.9公开一种硫磺装置尾气超重力脱硫装置，利用碱液对硫磺装置尾气进行脱硫处理，产生硫酸盐，其他专利中也有采用钠碱法、双氧水对克劳斯硫磺回收装置烟气进行吸收洗涤的，以上方法均属于湿法脱硫工艺，系统易腐蚀、堵塞，装置运行维护成本高，且有一定的废液排放，无法实现经济效益与环保效益的有效统一。

实用新型内容

本实用新型的目的是为解决上述技术问题，提供一种克劳斯硫磺回收装置烟气的SO₂脱除工艺系统，采用半干法脱硫处理克劳斯硫磺装置烟气，并根据硫磺装置运行特点，对常规半干法脱硫系统进行优化设计和改进，确保半干法脱硫系统的可靠、高效、稳定运行。

本实用新型为解决上述技术问题，所提供的技术方案是：一种克劳斯硫磺回收装置烟气的SO₂脱除工艺系统，包括烟气焚烧炉、烟气废热锅炉、循环流化床脱硫塔、氢氧化钙粉仓、工艺水槽、布袋除尘器、循环烟道和烟囱，所述烟气废热锅炉的进气口与烟气焚烧炉的出气口连接，烟气废热锅炉的出气口连接至循环流化床脱硫塔下部的文丘里，所述循环流化床脱硫塔文丘里渐扩段上设置有与工艺水槽连接的雾化喷枪，循环流化床脱硫塔的吸收剂加料口通过空气斜槽与氢氧化钙粉仓连接，循环流化床脱硫塔顶部的烟气出口连接至布袋除尘器，布袋除尘器的排气口通过脱硫引风机连接至烟囱，且脱硫引风机的出风口处设置有调节挡板，所述循环烟道的一端连接在脱硫引风机与烟囱的管道上，循环烟道的另一端连接在烟气废热锅炉与循环流化床脱硫塔之间的管道上。

作为本实用新型一种克劳斯硫磺回收装置烟气的SO₂脱除工艺系统的进一步优化：所述脱除工艺系统还包括脱硫灰仓，布袋除尘器的脱硫灰排放口分别通过管道连接至循环流化床脱硫塔和脱硫灰仓。

作为本实用新型一种克劳斯硫磺回收装置烟气的SO₂脱除工艺系统的进一步优化：所述循环流化床脱硫塔的烟气入口管线及文丘里段的材质均为不锈钢。

作为本实用新型一种克劳斯硫磺回收装置烟气的SO₂脱除工艺系统的进一步优化：所述布袋除尘器中的布袋为PTFE布袋。

有益效果

（1）本实用新型采用半干法脱硫处理克劳斯硫磺回收装置的烟气，并根据硫磺回收装置运行特点，对半干法脱硫系统进行优化设计，确保半干法脱硫单元作为环保设施的抗装置波动、抗风险能力得到有效提高，从而更可靠、高效、稳定的运行，半干法脱硫装置排放尾气中SO₂含量可实现低于50mg/Nm³，满足最新国家环保排放标准；

（2）本实用新型针对克劳斯硫磺回收装置负荷波动及开停车期间的低负荷工况，增加了清洁烟气再循环烟道，使脱硫塔内的气流相对稳定，适应硫磺装置负荷波动；

（3）本实用新型在脱硫引风机的出口管道上增加调节挡板，以控制引风机出口压力为正压，高于脱硫塔入口烟气压力，更利于对清洁烟气再循环量的控制；

（4）本实用新型将循环流化床脱硫塔烟气入口烟道及文丘里段的材质优化升级为不锈钢，避免开停工期间因烟气中SO₂含量高、烟温低而产生的露点腐蚀，延长设备及管道使用寿命，更好适应硫磺回收装置开停车工况；

（5）本实用新型对半干法脱硫系统中的布袋材质进行升级优化，采用PTFE材质的布袋，以提高干态投运及初始开车期间布袋的耐温性，使用寿命得以提高，为长周期运行提供了基本保证；

（6）本实用新型优化常规半干法脱硫系统中的风机的配置，减少动设备数量，节省了一次性投资成本，使该系统操作维护更简便，设备故障率更低，系统运行成本也相应降低；

（7）本实用新型中的脱硫塔以氢氧化钙粉末为脱硫吸收剂，来源广、价格低，脱硫过程中无废液、废渣产生，脱硫副产物脱硫灰为易流动的干态，属于一般工业固体废物，易处理，使用途径多样化；

（8）本实用新型半干法脱硫后排烟温度80-90℃，高于烟气露点温度（45-50℃）30℃以上，系统无需防腐，排烟无白雾现象；

（9）本实用新型采用半干法脱硫，与湿法脱硫相比，工艺流程简单，维护及运行费用低，有效解决了湿法脱硫工艺电耗、水耗高，易腐蚀、堵塞，冒白烟的问题。

附图说明

图1为本实用新型SO₂脱除工艺系统的流程示意图；

图2为克劳斯硫磺回收装置的流程示意图；

图中标记：1、酸性气燃烧炉，2、酸性气燃烧炉废热锅炉，3、一级硫冷器，4、一级再热器，5、一级反应器，6、二级反应器，7、二级再热器，8、二级硫冷器，9、三级硫冷器，10、硫捕集器，11、三级再热器，12、加氢还原反应器，13、急冷水循环泵，14、急冷塔，15、吸收塔，16、富液-贫液换热器，17、贫液循环泵，18、富液循环泵，19、再沸器，20、再生塔，21、回流罐，22、烟气焚烧炉，23、烟气废热锅炉，24、工艺水槽，25、循环流化床脱硫塔，26、氢氧化钙粉仓，27、布袋除尘器，28、脱硫灰仓，29、脱硫引风机，30、烟囱，31、液硫池。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围不限于此，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本实用新型的构思和权利要求的保护范围。

如图所示：一种克劳斯硫磺回收装置烟气的SO₂脱除工艺系统，包括烟气焚烧炉22、烟气废热锅炉23、循环流化床脱硫塔25、氢氧化钙粉仓26、工艺水槽24、布袋除尘器27、循环烟道32和烟囱30，所述烟气废热锅炉23的进气口与烟气焚烧炉22的出气口连接，烟气废热锅炉23的出气口连接至循环流化床脱硫塔25下部的文丘里烟气入口管线及文丘里段的材质均为不锈钢），（所述循环流化床脱硫塔25文丘里渐扩段上设置有与工艺水槽24连接的雾化喷枪，循环流化床脱硫塔25的吸收剂加料口通过空气斜槽与氢氧化钙粉仓26连接，循环流化床脱硫塔25顶部的烟气出口连接至布袋除尘器27（布袋为PTFE布袋），布袋除尘器27的排气口通过脱硫引风机29连接至烟囱30，且脱硫引风机29的出风口处设置有调节挡板（用于调节流量的挡板，具体结构为现有技术，不再详述），所述循环烟道32的一端连接在脱硫引风机29与烟囱30的管道上，循环烟道32的另一端连接在烟气废热锅炉23与循环流化床脱硫塔25之间的管道上，脱除工艺系统还包括脱硫灰仓28，布袋除尘器27的脱硫灰排放口分别通过管道连接至循环流化床脱硫塔25和脱硫灰仓28。

本实用新型SO₂脱除工艺系统应用于克劳斯硫磺回收装置烟气处理的整理流程如下：

（1）克劳斯硫回收+SCOT工艺

含H₂S的酸性气与精确控制的空气进入酸性气燃烧炉1内，燃烧温度控制在1000℃~1200℃，后过程气进入燃烧炉废热锅炉2进行降温并副产中压蒸汽。出燃烧炉废热锅炉2的过程气进入一级硫冷器3中回收液硫，出一级硫冷器3的过程气进入一级再热器4预热后进入一级反应器5，在催化剂的作用下使H₂S与SO₂反应生成单质硫，之后过程气进入二级硫冷器8回收液硫，出二级硫冷器8的过程气经二级再热器7预热后进入二级反应器6，之后进入三级硫冷器9回收液硫，之后过程气进入硫捕集器10分离出含有的硫单质，所有分离出来的液硫汇集到液硫池31中。出捕集器10的过程气经三级再热器11预热后与氢气混合进入加氢还原反应器12，在加氢催化剂的作用下把过程气中含有的SO₂、S、COS、CS₂等还原成H₂S。

经过加氢还原反应器12的过程气进入急冷塔14降温至~40℃，以满足吸收塔15所需的入口温度。吸收塔15内的吸收液为MDEA，其对H₂S有很好的吸收效果。出吸收塔15的尾气进入烟气焚烧炉22进行焚烧，吸收过H₂S的吸收液（贫液）经富液-贫液换热器16换热升温后进入再生塔20，解吸出吸收的H₂S并从再生塔20顶部出去返回酸性气燃烧炉，再生后的富液经富液循环泵18的返回吸收塔15继续循环使用。

吸收塔15来的尾气与燃料气、空气在烟气焚烧炉22内燃烧，尾气中剩余的H₂S燃烧转化为SO₂，经烟气废热锅炉23降温至250~300℃左右进入半干法脱硫单元。

（2）半干法脱硫工艺

从烟气废热锅炉23来的烟气中SO₂含量小于2000mg/Nm³，满足半干法脱硫所需的入口温度及SO₂浓度上限要求。烟气从循环流化床脱硫塔25底部的文丘里段进入，经过喉口部分加速后，在渐扩段与脱硫塔25内的吸收剂充分接触。通过工艺水槽24向循环流化床脱硫塔25内喷水，一方面可以降低烟温，保持循环流化床脱硫塔25出口温度在80-90℃左右，高于烟气露点温度20-30℃，避免对设备及管线造成腐蚀，另一方面喷水可活化反应，提高脱硫效率。循环流化床出脱硫塔25的含有大量的颗粒物的烟气进入布袋除尘器27进行除尘净化，分离出来的脱硫灰一部分经返料斜槽返回脱硫塔25，另一部分则排至脱硫灰仓28中并定期外排，出布袋除尘器27的烟气经脱硫引风机29后至烟囱30排放，尾气中SO₂浓度≤50mg/Nm³。

半干法脱硫工艺主要反应如下：

Ca(OH)₂+ SO₂→CaSO₃+H₂O

Ca(OH)₂ + SO₂+1/2O₂→CaSO₄+H₂O

Ca(OH)₂ + SO₃→CaSO₄+H₂O

半干法脱硫采用的吸收剂为氢氧化钙粉末，根据烟囱30上的在线分析仪显示SO₂的浓度信号反馈调节吸收剂的给料量，氢氧化钙料仓26中的氢氧化钙粉末根据需要通过空气斜槽加入到循环流化床脱硫塔25内，并及时外排脱硫灰至脱硫灰仓28，使循环流化床脱硫塔内Ca/S比处于1.2~1.3左右，有利于实现较高的脱硫效率。

根据克劳斯硫磺回收装置的运行特点及负荷的变化，对半干法脱硫系统进行如下优化改进：

（1）在脱硫引风机后面设置循环烟道，以维持脱硫系统负荷稳定，适应硫磺装置负荷波动。同时针对开停车期间下的低负荷工况，经清洁烟气再循环后间接稀释了进入循环流化床脱硫塔的烟气中的SO₂浓度，保证了高浓度SO₂的高效脱除，实现达标排放。

（2）硫回收装置烟气废热锅炉出口烟温一般为250-300℃，而常规的布袋为PPS材质，最高耐温175℃，虽正常工况下经喷水降温至80-90℃左右进入布袋除尘器，但考虑到初始开车调试脱硫塔建床阶段及异常工况时，烟气温度波动较大的实际情况，将半干法脱硫系统中的布袋除尘器的布袋材质进行升级优化，采用PTFE材质的布袋，以提高干态投运及初始开车期间布袋的耐温性，使用寿命得以提高，为长周期运行提供了基本保证。

（3）将循环流化床脱硫塔烟气入口烟道及文丘里段材质升级为不锈钢。开停工时，硫回收装置负荷低，需要开启清洁烟气再循环回路，而此工况下烟气中SO₂浓度较高，还未与吸收剂发生中和反应，因此烟气露点温度较高，且进入脱硫系统的烟气与低温再循环清洁烟气混合后导致总烟气温度降低，仅高于露点温度5-10℃，腐蚀风险较大。将脱硫塔烟气入口段及文丘里材质升级，延长设备使用寿命，从而达到更好的适应克劳斯硫磺回收装置在开停工等异常状态下生产负荷波动较大的生产工况。

（4）在半干法脱硫系统引风机出口管道上增加调节挡板，以控制引风机出口压力为正压，高于循环流化床脱硫塔入口烟气压力，更利于对清洁烟气再循环量的控制。

（5）将半干法脱硫系统中用到的流化风机和斜槽风机取消，其所需流化风和斜槽风由硫回收装置中的酸性气燃烧炉所用的鼓风机提供，减少动设备数量，节省了一次性投资成本，使该系统操作维护更简便，设备故障率更低，系统运行成本也相应降低。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，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、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种克劳斯硫磺回收装置烟气的SO₂脱除工艺系统，其特征在于：包括烟气焚烧炉、烟气废热锅炉、循环流化床脱硫塔、氢氧化钙粉仓、工艺水槽、布袋除尘器、循环烟道和烟囱，所述烟气废热锅炉的进气口与烟气焚烧炉的出气口连接，烟气废热锅炉的出气口连接至循环流化床脱硫塔下部的文丘里，所述循环流化床脱硫塔文丘里渐扩段上设置有与工艺水槽连接的雾化喷枪，循环流化床脱硫塔的吸收剂加料口通过空气斜槽与氢氧化钙粉仓连接，循环流化床脱硫塔顶部的烟气出口连接至布袋除尘器，布袋除尘器的排气口通过脱硫引风机连接至烟囱，且脱硫引风机的出风口处设置有调节挡板，所述循环烟道的一端连接在脱硫引风机与烟囱的管道上，循环烟道的另一端连接在烟气废热锅炉与循环流化床脱硫塔之间的管道上。

2.如权利要求1所述一种克劳斯硫磺回收装置烟气的SO₂脱除工艺系统，其特征在于：所述脱除工艺系统还包括脱硫灰仓，布袋除尘器的脱硫灰排放口分别通过管道连接至循环流化床脱硫塔和脱硫灰仓。

3.如权利要求1所述一种克劳斯硫磺回收装置烟气的SO₂脱除工艺系统，其特征在于：所述循环流化床脱硫塔的烟气入口管线及文丘里段的材质均为不锈钢。

4.如权利要求1所述一种克劳斯硫磺回收装置烟气的SO₂脱除工艺系统，其特征在于：所述布袋除尘器中的布袋为PTFE布袋。