JP2004345904A - Method and apparatus for recovering sulfur - Google Patents

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威彦 武田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for recovering sulfur in which the quantity of a sulfur compound to be discharged in the start and the stop of the operation is reduced. <P>SOLUTION: In the sulfur recovering method for recovering and removing sulfur from a hydrogen sulfide-containing gas using the apparatus provided with a sulfur recovering part 110 and a tail gas treating part 111, a hydrogenation reaction gas in the tail gas treating part is circulated and supplied to a reaction combustion furnace 2. In the sulfur recovering part 110, the hydrogen sulfide-containing gas and an oxygen-containing gas are introduced into the reaction combustion furnace 2 to be subjected to a thermal Claus reaction, the reaction gas is cooled to separate elementary sulfur, the cooled gas after sulfur is removed is heated again to be subjected to a catalytic Claus reaction and the reaction gas is cooled to further separate elementary sulfur. In the tail gas treating part 111, gaseous hydrogen is added into the tail gas discharged from the sulfur recovering part to convert the sulfur compound in the tail gas into hydrogen sulfide by the hydrogenation reaction and the hydrogen sulfide is absorbed and removed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硫化水素含有ガス(以下、アシッドガスと記す。)をクラウス法により処理して元素硫黄を回収する方法と装置に関し、さらに詳細には運転開始及び運転停止時の硫黄化合物の排出量を削減し、大気汚染防止に有効な硫黄回収方法及び硫黄回収装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
クラウス式硫黄回収装置は、アシッドガスを原料として、部分酸化反応により硫化水素に含まれる硫黄原子を元素状硫黄として回収する装置であり、主として、製油所や天然ガス処理工場において使用されている。その硫黄回収率は、通常95〜98%であるので、大気汚染防止のため、その後流にテールガス処理部を設置して硫黄回収率を99.9%まで高める場合が多い。テールガス処理部としては、スコット法に代表される同テールガス中の硫黄化合物を接触反応により硫化水素に変換した後、アミン溶液によって硫化水素を吸収除去する硫化水素リサイクル式プロセスが幅広く採用されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
【0003】
図1は従来の硫黄回収装置の一例を示す図であり、この図中符号102は硫黄回収装置である。この硫黄回収装置102は、アシッドガス中の硫化水素を元素状硫黄(以下、硫黄と記す。)の状態で回収する硫黄回収部100と、そのテールガスを処理するテールガス処理部101とからなっている。
この硫黄回収部100は、空気ブロワ1から送られる空気とアシッドガスとを燃焼させ、高温で熱クラウス反応させる反応燃焼炉2と、この反応燃焼炉で生じた熱エネルギーで高圧又は中圧水蒸気を発生する廃熱ボイラー3と、反応燃焼炉2から排出された反応ガスから硫黄を分離する第1硫黄凝縮器4と、硫黄分離後の冷却ガスを第1再加熱器5で再加熱した後、接触クラウス反応させる第1クラウス反応器6と、その反応ガスを冷却してさらに硫黄を分離する第2硫黄凝縮器7と、同様に冷却ガスを再加熱し、接触クラウス反応させ、硫黄を分離する第2再加熱器8、第2クラウス反応器9及び第3硫黄凝縮器10とを備えている。
またテールガス処理部101は、第3硫黄凝縮器10から弁Aを介して送られ、水素ガスを混合したテールガスを加熱するガス加熱器11と、そのガス中の硫黄に水素を水添反応させる水添反応器12と、水添反応後のガスを冷却するガス冷却器13と、その冷却ガスを急冷するガス急冷塔16と、弁Cを介して送られる急冷後のガスとアミン溶液とを接触させて硫化水素を吸収除去するアミン吸収塔17と、ガス急冷塔16からの急冷されたガスを弁Dおよびリサイクルガスブロワ14を介してガス加熱器11の上流側に循環するガス循環ライン15と、硫黄回収部100からのテールガスを弁Bを介して直接処理ガスとして排出するテールガスバイパスライン18とを備えている。この硫黄回収装置102の定常運転時、原料のアシッドガスは、空気とともに反応燃焼炉2内で燃やされ、接触クラウス反応を含む複数段の硫黄回収処理を施して硫黄を回収し、一方、硫黄回収後の排ガス(テールガス)は、水添反応器12で水添反応後、生成された硫化水素をアミン溶液で吸収除去し、その後処理ガスとして排出される。
【0004】
【特許文献1】
特公平2−57978号公報
【特許文献2】
特開平8−290904号公報
【特許文献3】
特開2001−270706号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の硫黄回収装置を運転開始する時及び運転停止する時には、アシッドガスを図示していないフレアースタックで焼却処理すること及びテールガス処理部を切り離して運転することが必要である。すなわち、硫黄回収装置の運転開始時には、アシッドガス量がバーナの運転下限値に達するまでアシッドガスを装置に導入できず、フレアースタックで焼却処理しなければならない。さらに、アシッドガス導入後もテールガス中の二酸化硫黄濃度が高くなる恐れがあるので、テールガス処理部をバイパスさせ、反応燃焼炉でアシッドガスの燃焼が安定し二酸化硫黄濃度が既定値以下になった後、テールガス処理部に導入する。したがって、短期間とはいえ、導入前におけるアシッドガスのフレアースタックへの放出により、また、導入後のバイパス運転により硫黄化合物の大気への放出量が通常運転時よりも著しく増加するので、大気汚染防止上問題がある。
硫黄回収装置の運転停止時には、アシッドガス量がバーナの運転下限界に達すると、アシッドガスの装置への導入が停止され、フレアースタックで焼却処理しなければならない。さらに反応燃焼炉でアシッドガスの燃焼を停止した後、燃料ガスを燃焼させて、系内の硫黄を除去する必要がある。このガスは酸素を含むため、テールガス処理部には受け入れることができないので、テールガス処理部をバイパスさせる。したがって、短期間とはいえ、アシッドガス導入停止後におけるアシッドガスのフレアースタックへの放出により、また、バイパス運転により硫黄化合物の大気への放出量が通常運転時よりも著しく増加するので、大気汚染防止上問題がある。
このように、従来法では運転開始時および運転停止時にアシッドガスをフレアースタックで焼却処分していたため、およびテールガス処理部のバイパス運転により、硫黄化合物排出量が増加してしまう問題があった。
【0006】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、運転開始時および運転停止時に排出される硫黄化合物排出量を削減することができる硫黄回収方法及び硫黄回収装置の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、アシッドガス及び酸素含有ガスを反応燃焼炉に導入して熱的クラウス反応させ、その反応ガスを冷却して硫黄を分離し、硫黄分離後の冷却ガスを再加熱後に接触クラウス反応させ、その反応ガスを冷却してさらに硫黄を分離する硫黄回収部と、該硫黄回収部から排出されるテールガスに水素ガスを加え、該テールガス中の硫黄化合物を水添反応により硫化水素に変換した後、硫化水素を吸収除去するテールガス処理部とを備え、硫化水素含有ガスから硫黄を回収除去する硫黄回収方法において、運転開始時及び運転停止時に、前記テールガス処理部の水添反応ガスを前記反応燃焼炉に循環供給することを特徴とする硫黄回収方法を提供する。
本発明の硫黄回収方法において、前記接触クラウス反応する際に用いるクラウス反応器内のクラウス触媒の上部に硫化水素を酸化する触媒を充填することが好ましい。前記硫化水素を酸化する触媒としては、Fe−Al、NiO−Al、TiO、V−TiO、MoO−TiOからなる群から選択される1種または2種以上であることが好ましい。
【0008】
また本発明は、アシッドガス及び酸素含有ガスを熱的クラウス反応させることにより硫黄が含まれる反応ガスを生成させる反応燃焼炉と、硫黄が含まれる反応ガスを冷却して硫黄を回収する硫黄凝縮器と、該硫黄凝縮器からの冷却ガスを接触クラウス反応させて硫黄が含まれる反応ガスを生成させるクラウス反応器とを備えた硫黄回収部と、該硫黄回収部からのテールガスに水素を加え、該テールガス中の硫黄化合物を水添反応により硫化水素に変換する水添反応器と、該水添反応器からの水添反応ガスとアミン溶液とを接触させて水添反応ガスから硫化水素を吸収除去するアミン吸収塔とを備えたテールガス処理部とを有する硫黄回収装置において、運転開始時及び運転停止時に、前記テールガス処理部の水添反応ガスを硫黄回収部の反応燃焼炉に循環供給するガス循環ラインが設けられたことを特徴とする硫黄回収装置を提供する。
本発明の硫黄回収装置において、前記クラウス反応器内のクラウス触媒の上部に硫化水素を酸化する触媒を充填することが好ましい。前記硫化水素を酸化する触媒としては、Fe−Al、NiO−Al、TiO、V−TiO、MoO−TiOからなる群から選択される1種または2種以上であることが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】
図2は本発明に係る硫黄回収装置の一実施形態を示す構成図であり、この図中符号112は硫黄回収装置である。この硫黄回収装置112は、アシッドガス中の硫化水素を硫黄の状態で回収する硫黄回収部110と、そのテールガスを処理するテールガス処理部111とからなっている。
【0010】
この硫黄回収部110は、空気ブロワ1から送られる空気とアシッドガスとを高温で熱クラウス反応させる反応燃焼炉2と、この反応燃焼炉2で生じた熱エネルギーで高圧又は中圧水蒸気を発生する廃熱ボイラー3と、反応燃焼炉2から排出された硫黄を含む反応ガスを冷却し、該反応ガス中から硫黄を分離する第1硫黄凝縮器4と、硫黄分離後の冷却ガスを第1再加熱器5で再加熱した後、接触クラウス反応させる第1クラウス反応器6Aと、その反応ガスを冷却してさらに硫黄を分離する第2硫黄凝縮器7と、同様に冷却ガスを再加熱し、接触クラウス反応させ、硫黄を分離する第2再加熱器8、第2クラウス反応器9A及び第3硫黄凝縮器10とを備えている。前記第1,第2再加熱器5,8のガス入口側には、空気ブロワ1から空気を供給する酸化用空気ライン19が接続されている。
【0011】
前記第1,第2クラウス反応器6A,9Aは、冷却ガス中に残存する硫化水素を酸化する触媒層と、該触媒の後段に反応ガス中の二酸化硫黄と硫化水素とを反応させて硫黄が含まれる反応ガスを生成するクラウス触媒層とを備えている。前記硫化水素を酸化する触媒としては、Fe−Al、NiO−Al、TiO、V−TiO、MoO−TiOからなる群から選択される1種または2種以上であることが好ましい。前記クラウス触媒としては、従来法で使用されているアルミナやチタニアを用いることができる。
【0012】
またテールガス処理部111は、第3硫黄凝縮器10から送られ、水素ガスを混合したテールガスを加熱するガス加熱器11と、そのガス中の硫黄に水素を水添反応させる水添反応器12と、水添反応後のガスを冷却するガス冷却器13と、その冷却ガスを急冷するガス急冷塔16と、弁Eを介して送られる急冷後のガスとアミン溶液とを接触させて硫化水素を吸収除去するアミン吸収塔17とを備えている。アミン吸収塔17で硫化水素を吸収除去された処理ガスは、弁Hを有する排出ラインを通して排出される。
【0013】
さらにこの硫黄回収装置112は、弁Gを介してガス急冷塔16からの急冷ガスおよび/または弁Fを介してアミン吸収塔17からの処理ガスを、反応燃焼炉2に供給するガス循環ライン20が設けられている。このガス循環ライン20には、リサイクルガスブロワ21と、リサイクルガス加熱器22とが設けられ、弁Gおよび/または弁Fを通して供給される各ガスを適温に加熱して反応燃焼炉2に供給できるようになっている。
【0014】
この図2に示す硫黄回収装置112は、図1に示す従来の硫黄回収装置102と比べ、次の点で構成上異なっている。
(1)リサイクルガスブロワ21の吐出ライン(ガス循環ライン20)にリサイクルガス加熱器22を設置し、ガス急冷塔16からの出口ガスおよび/またはアミン吸収塔17からの出口ガスを加熱した後、反応燃焼炉2に循環できるようにした点、
(2)テールガスバイパスライン18を削除した点、
(3)第1クラウス反応器6Aまたは第1クラウス反応器6Aと第2クラウス反応器9Aのクラウス触媒の上に、硫化水素を酸素で酸化する触媒を充填した点、(4)酸化用空気を第1再加熱器5と第2再加熱器8の上流に注入できるようにした点。
【0015】
次に、図1に示す従来の硫黄回収装置102と、図2に示す本発明に係る硫黄回収装置112との運転開始及び運転停止の方法をそれぞれ説明する。
【0016】
[従来法]
図1を参照して、従来の硫黄回収装置102における運転開始及び運転停止の方法を説明する。
まず、運転開始の方法について述べる。運転開始時には、硫黄回収部100とテールガス処理部101とを切り離し、それぞれ独立して運転を開始する。すなわち、テールガス処理部の入口弁Aを閉め、バイパス弁Bを開いた状態で運転開始する。
【0017】
<従来法の運転開始時−硫黄回収部>
運転開始時、硫黄回収部100は、空気ブロワ1を起動して系内に空気を流通させる。次に、第1再加熱器5及び第2再加熱器8に加熱媒体を供給して、第1クラウス反応器6及び第2クラウス反応器9を所定温度まで昇温する。
各反応器6,9が約100℃に達したら、反応燃焼炉2の燃料ガスバーナを点火し、燃料ガスの燃焼を開始する。燃料ガスの燃焼量を増加させてゆき、炉内温度が約750℃に達すると炉内で熱的クラウス反応を進行させることができるので、反応燃焼炉2のアシッドガスバーナを点火し、アシッドガス燃焼を開始する。その時までに各反応器6,9を反応に必要な温度まで昇温させておく。
【0018】
アシッドガスの点火時には、アシッドガスの発生量がバーナの運転下限界に達している必要があるので、アシッドガスの発生から点火までの間、アシッドガスをフレアースタックに送り焼却処理する。アシッドガス燃焼量を増加させ、火炎が安定したら、反応燃焼炉2への燃料ガス燃焼量を減らしてゆき、燃料ガスバーナを消火する。空燃比を調節しテールガス中のHS/SO比が2以上で安定したら、テールガスをテールガス処理部101に導入する。
その後アシッドガスの燃焼量を所定の値まで増加させ、定常運転に移行する。
【0019】
以上のように従来法では、運転開始時にアシッドガス量を導入するまでの間、アシッドガスをフレアースタックで焼却処理することが必要であり、また、導入後もテールガスをテールガス処理部101に導入するまでの間、テールガス処理部101をバイパスしているので、定常運転時より大量の硫黄化合物が大気に放出される。
【0020】
<従来法の運転開始時−テールガス処理部>
テールガス処理部101は、テールガス処理部101の入口弁Aとアミン吸収塔17の入口弁Cを閉め、弁Dを開とし、リサイクルガスブロワ14を起動し窒素ガスを循環させる。ガス加熱器11で循環ガスを加熱し、水添反応器12を所定の温度まで昇温する。水添触媒を予備硫化が必要な場合には、この時期に実施する。
【0021】
硫黄回収部100のテールガス中のHS/SO比が2以上で安定したら、アミン吸収塔17の入口弁Cを開き、その後、バイパス弁Bを徐々に閉、テールガス処理部101の入口弁Aを徐々に開の操作を繰り返し、テールガスをテールガス処理部101に導入する。テールガス導入後、硫黄回収部100の運転負荷が上昇したら、弁Dを閉じ、リサイクルガスブロワ14を停止し、定常運転に移行する。
【0022】
次に運転停止の方法について述べる。
アシッドガスの燃焼量を定常運転時の約3割まで減少したら、硫黄回収部100とテールガス処理部101を切り離し、独立して運転停止する。すなわち、テールガス処理部101の入口弁Aを閉め、バイパス弁Bを開いた状態で運転停止する。
【0023】
<従来法の運転停止時−硫黄回収部>
運転停止時、アシッドガスの燃焼量を定常運転時の約3割まで減少させた後、燃料ガスバーナを点火し燃料ガス燃焼を開始する。燃料ガス燃焼量を増加させ、火炎が安定したら、アシッドガスバーナを消火、アシッドガスはフレアースタックに送り焼却処理する。燃料ガス燃焼量を所定の値まで増加させる。系内に燃焼ガスを流通させることにより、系内(特に触媒層)に付着している元素状硫黄を蒸発させ、硫黄凝縮器4,7,10で凝縮除去する。燃料ガスの燃焼を継続し、各硫黄凝縮器4,7,10より液体硫黄が流出しなくなったら、反応燃焼炉2に少量の空気を注入し燃焼ガス中に少量の酸素を存在させ、燃焼ガスの通過のみでは除去することのできなかった残留硫黄を酸素で酸化することにより除去する。空気の注入量を徐々に増やしてゆき、触媒層での温度上昇が見られなくなったら、燃料ガス燃焼量を減らしてゆき、最後に消火する。第1再加熱器5及び第2再加熱器8への加熱媒体の供給を停止する。系内を空気置換した後、空気ブロワ1を停止して運転停止の手順を終了する。
以上のように従来法では、アシッドガス導入停止後のアシッドガスのフレアースタックへの放出により、また、バイパス運転により、通常運転時よりも大量の硫黄化合物が大気に放出される。
【0024】
<従来法の運転停止時−テールガス処理部>
運転停止時、硫黄回収部100とテールガス処理部101は、切り離し前にリサイクルガスブロワ14を起動し、ガス循環を開始する。バイパス弁Bを徐々に開、テールガス処理部111の入口弁Aを徐々に閉の操作を繰り返し、テールガス処理部111へのテールガス導入を停止し、バイパスさせる。
テールガスをバイパスさせた後、ガス循環を継続し水添反応器12を降温する。次に少量の空気を循環ガスに注入して循環ガス中に少量の酸素を存在させ、水添触媒の部分酸化処理を行う。この過程で発生するSOは、ガス急冷塔16の循環水に吸収除去される。空気の注入量を徐々に増やしてゆき、触媒層での温度上昇が見られなくなったら、反応器を降温する。系内を空気置換した後、リサイクルガスブロワ14を停止して運転停止の手順を終了する。
【0025】
[本発明の方法]
図2を参照して、本発明に係る硫黄回収装置112における運転開始及び運転停止の方法を説明する。
【0026】
<本発明の方法の運転開始時>
リサイクルガスブロワ21の風量は、設計テールガス量の5割から8割でよく、また、そのヘッドは50kPaから80kPaの間で設定される。空気ブロワ1に予備機を持つ場合には、予備機の仕様を変更することにより、予備機をリサイクルガスブロワとして使用することができる。
【0027】
リサイクルガス加熱器22は、通常の熱交換器であり、リサイクルガスを少なくとも150℃以上200℃まで加熱できるもので、被加熱側の圧力損失が小さいものが望ましい。加熱媒体としては、通常、高圧スチームが使用される。また、熱交換器の代わりに燃料ガスの燃焼ガスをリサイクルガスに混合して昇温するインラインバーナを使用することも可能である。
【0028】
第1クラウス反応器6Aまたは第1クラウス反応器6Aと第2クラウス反応器9Aのクラウス触媒の上に充填されている硫化水素を酸素で酸化する触媒は、いわゆるHS直接酸化触媒であって、次の反応を促進させるものである。
S+1/2O →S+H
S+3/2O →SO+H
【0029】
第1クラウス反応器6Aと第2クラウス反応器9Aの入口温度は、通常150〜200℃程度、直接酸化触媒のGHSV(空間速度)は2000〜100001/時の範囲で運転される。
図2におけるその他の機器に関しては、図1に示す従来の硫黄回収装置102と同じである。
【0030】
運転開始時には、弁E,F及びHを閉、弁Gを開とする。系内を窒素ガス置換した後、リサイクルガスブロワ21を起動して窒素ガスを循環させる。次にリサイクルガス加熱器22、第1再加熱器5、第2再加熱器8及びガス加熱器11に加熱媒体を供給して、反応燃焼炉2、第1クラウス反応器6、第2クラウス反応器9及び水添反応器12を所定の温度まで昇温する。アシッドガスが発生し始めたら、直ちに反応燃焼炉2に導入すると共に、弁EとHを開とし、アミン吸収塔17にリーンアミン溶液を供給した後、循環ガス中のHS濃度が1モル%に達したら、導入したアシッドガスに対応する酸化用空気を導入してクラウス反応器6A,9AでHSの直接酸化反応を進行させ、硫黄を回収する。
【0031】
アシッドガスの発生量が10%に達した時点で、ガスの循環を継続しながら、酸化用空気を停止し、アシッドガスバーナを点火しアシッドガスの燃焼を開始する。この時点では炉内温度が低いために、反応燃焼炉2内で熱的クラウス反応は起こらない。燃焼ガスに含まれるSOはそのまま下流の反応器に送られる。
しかしながら、そのSO濃度は循環ガスによって希釈されているので、クラウス反応器6A,9Aで接触クラウス反応を進行させるのに適した値まで低下している。したがって、通常運転時と同じように接触クラウス反応が進行して、硫黄が回収される。
【0032】
水添反応器12においては、酸化用空気を導入後、直ちに、SOと元素状硫黄の水添反応が進行し始める。アシッドガス燃焼開始時にはHS雰囲気下でアシッドガスに点火するので、たとえ空燃比が大きく外れてSOが予定よりも多く生成しても、クラウス反応器6A,9Aでクラウス反応が進行してSO濃度が低下する。従って、水添反応器12での温度暴走は起こらない。
【0033】
アシッドガスの燃焼量を増加させ、炉内温度が約750℃に達すると、反応燃焼炉2内で熱的クラウス反応が進行し始めるので、ガス循環量を徐々に減少させる。ガス循環量の減少に伴い、炉内温度は上昇する。ガス循環量を半減させた時点でリサイクルガスブロワ14を停止すると同時に弁Gを閉じる。アシッドガス燃焼による昇温時間を短縮する必要がある場合は、アシッドガスの燃焼を開始する前に燃料ガス燃焼によって炉内を予め所要温度まで昇温しておくことも可能である。その後、アシッドガスの燃焼量を所定の値まで増加させ、定常運転に移行する。
【0034】
以上のように本発明の方法に従えば、運転開始時にアシッドガスをフレアースタックで焼却処理するのを避けることができ、かつ、テールガスをバイパスする必要がなく、HSを含有する排ガスは常にアミン吸収塔17で処理された後、系外に排出されるので、硫黄化合物排出量を通常運転時と同程度以下にすることができる。
【0035】
<本発明の方法の運転停止時>
運転停止時には、アシッドガスの燃焼量を定常運転時の約3割まで減少させた後、リサイクルガスブロワ21を起動し、同時に弁Fを開とし、リサイクルガス加熱器22に加熱媒体を供給して加熱したアミン吸収塔17の出口ガスを反応燃焼炉2に循環させる。そしてガス循環量を徐々に増加させ、反応燃焼炉2を降温する。反応燃焼炉2の温度が約750℃以下になると熱クラウス反応が起こらなくなるが、運転開始の場合と同様、燃焼ガスに含まれるHSとSOは循環ガスで希釈され、接触クラウス反応を進行させるのに適した値まで低下し、通常運転時と同じように接触クラウス反応が進行して、硫黄が回収される。アシッドガス供給量が10%まで下がったら、アシッドガスバーナを消火すると同時に酸化用空気の導入を開始し、クラウス反応器6A,9AでHSの直接酸化反応を進行させて硫黄を回収する。
【0036】
アシッドガスの発生が停止したら、酸化用空気の供給を停止し、弁Hを閉としアミン吸収塔17へのリーンアミン溶液の供給を停止する。加熱したガスの循環を継続して、系内(特に触媒層)に付着している元素状硫黄を蒸発させ、硫黄凝縮器で凝縮除去する。テールガス中に残留する元素状硫黄分は水添反応器12での水添反応によりHSに変換され、循環ガス中に蓄積される。
【0037】
各硫黄凝縮器より液体硫黄が流出しなくなったら、アミン吸収塔17へのリーンアミン溶液の供給を再開して、循環ガス中に蓄積したHSを吸収除去する。この時に使用するアミン溶液は少量であるので、アミンドレン回収ピット等に貯蔵しておき、運転再開後、再生して再使用できる。
【0038】
循環ガス中のHSを吸収除去した後、弁EとFを閉、弁Gを開とし、リサイクルブロワ14の吸引ラインをガス急冷塔16の出口に切り換え、ガス循環を継続する。反応燃焼炉2に少量の空気を注入して循環ガス中に少量の酸素を存在させ、ガス循環のみでは除去することのできなかった残留硫黄を酸素で酸化することにより除去すると共に、水添反応器12では水添触媒の部分酸化処理を行う。この過程で発生するSOはガス急冷塔16の循環水に吸収除去される。空気の注入量を徐々に増やしてゆき各触媒層での温度上昇が見られなくなったら、各反応器を降温する。系内を空気置換した後、リサイクルガスブロワ14を停止して運転停止の手順を終了する。
【0039】
以上のように本発明の方法に従えば、運転停止時にアシッドガスをフレアースタックで焼却するのをさけることができ、かつ、テールガスをバイパスする必要がなく、HSを含有する排ガスは常にアミン吸収塔17で処理された後、系外に排出されるので、硫黄化合物排出量を通常運転時と同程度以下にすることができる。
【0040】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、運転開始時及び運転停止時にアシッドガスをフレアースタックで焼却するのを避けることができ、かつ、テールガスをバイパスする必要がなく、HSを含有する排ガスは常にアミン吸収塔で処理された後、系外に排出されるので、硫黄化合物排出量を通常運転時と同程度以下にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の硫黄回収装置の一例を示す構成図である。
【図2】本発明の硫黄回収装置の一実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
1…空気ブロワ、2…反応燃焼炉、3…廃熱ボイラー、4…第1硫黄凝縮器、5…第1再加熱器、6,6A…第1クラウス反応器、7…第2硫黄凝縮器、8…第2再加熱器、9,9A…第2クラウス反応器、10…第3硫黄凝縮器、11…ガス加熱器、12…水添反応器、13…ガス冷却器、14…リサイクルガスブロワ、15…ガス循環ライン、16…ガス急冷塔、17…アミン吸収塔、18…テールガスバイパスライン、19…酸化用空気ライン、20…ガス循環ライン、21…リサイクルガスブロワ、22…リサイクルガス加熱器、100,110…硫黄回収部、101,111…テールガス処理部、102,112…硫黄回収装置。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for recovering elemental sulfur by treating a hydrogen sulfide-containing gas (hereinafter, referred to as an acid gas) by the Claus method, and more specifically, an amount of sulfur compounds emitted at the start and stop of operation. The present invention relates to a sulfur recovery method and a sulfur recovery apparatus effective for reducing air pollution and preventing air pollution.
[0002]
[Prior art]
The Claus-type sulfur recovery device is a device that recovers a sulfur atom contained in hydrogen sulfide as elemental sulfur by a partial oxidation reaction from an acid gas as a raw material, and is mainly used in a refinery and a natural gas processing plant. Since the sulfur recovery rate is usually 95 to 98%, in order to prevent air pollution, a tail gas treatment section is installed in the downstream stream to increase the sulfur recovery rate to 99.9% in many cases. As the tail gas treatment unit, a hydrogen sulfide recycling type process of converting a sulfur compound in the tail gas into hydrogen sulfide by a catalytic reaction represented by the Scott method and then absorbing and removing the hydrogen sulfide with an amine solution has been widely adopted ( For example, see Patent Documents 1 to 3.
[0003]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a conventional sulfur recovery apparatus, in which reference numeral 102 is a sulfur recovery apparatus. The sulfur recovery device 102 includes a sulfur recovery unit 100 that recovers hydrogen sulfide in an acid gas in a state of elemental sulfur (hereinafter, referred to as sulfur), and a tail gas processing unit 101 that processes the tail gas. .
The sulfur recovery section 100 burns the air and acid gas sent from the air blower 1 to perform a thermal Claus reaction at a high temperature, and a high-pressure or medium-pressure steam using thermal energy generated in the reactive combustion furnace. The waste heat boiler 3 that is generated, the first sulfur condenser 4 that separates sulfur from the reaction gas discharged from the reaction combustion furnace 2, and the cooling gas after sulfur separation is reheated by the first reheater 5, A first Claus reactor 6 for performing a contact Claus reaction, a second sulfur condenser 7 for cooling the reaction gas to further separate sulfur, and similarly reheat the cooling gas to cause a contact Claus reaction to separate sulfur. A second reheater 8, a second Claus reactor 9 and a third sulfur condenser 10 are provided.
Further, the tail gas processing unit 101 is provided with a gas heater 11 which is sent from the third sulfur condenser 10 through the valve A and heats the tail gas mixed with the hydrogen gas, and a water for causing a hydrogenation reaction of the sulfur in the gas with hydrogen. The addition reactor 12, the gas cooler 13 for cooling the gas after the hydrogenation reaction, the gas quenching tower 16 for quenching the cooling gas, and the gas after quenching sent via the valve C and the amine solution are brought into contact with each other. An amine absorption tower 17 for absorbing and removing hydrogen sulfide, and a gas circulation line 15 for circulating the quenched gas from the gas quenching tower 16 to the upstream side of the gas heater 11 via the valve D and the recycle gas blower 14. And a tail gas bypass line 18 for directly discharging the tail gas from the sulfur recovery unit 100 as a processing gas via a valve B. During the steady operation of the sulfur recovery apparatus 102, the raw acid gas is burned in the reaction combustion furnace 2 together with the air, and is subjected to a plurality of stages of sulfur recovery processing including a catalytic Claus reaction to recover sulfur. The subsequent exhaust gas (tail gas) is subjected to a hydrogenation reaction in the hydrogenation reactor 12, and then the generated hydrogen sulfide is absorbed and removed with an amine solution, and then discharged as a processing gas.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 2-57978
[Patent Document 2]
JP-A-8-290904
[Patent Document 3]
JP 2001-270706 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When starting and stopping the operation of the conventional sulfur recovery apparatus, it is necessary to incinerate the acid gas with a flare stack (not shown) and to operate the apparatus with the tail gas processing section separated. That is, at the start of the operation of the sulfur recovery device, the acid gas cannot be introduced into the device until the acid gas amount reaches the lower limit of the operation of the burner, and the flare stack must be incinerated. Furthermore, since the sulfur dioxide concentration in the tail gas may increase even after the introduction of the acid gas, the tail gas processing unit is bypassed, and after the acid gas combustion stabilizes in the reaction combustion furnace and the sulfur dioxide concentration falls below the predetermined value. To the tail gas treatment section. Therefore, even though for a short period of time, the emission of acid gas to the flare stack before the introduction and the bypass operation after the introduction significantly increase the amount of sulfur compounds released into the atmosphere from the time of normal operation. There is a problem in prevention.
When the operation of the sulfur recovery device is stopped, when the amount of the acid gas reaches the lower limit of the operation of the burner, the introduction of the acid gas into the device is stopped, and the flare stack must be incinerated. Further, after stopping the combustion of the acid gas in the reaction combustion furnace, it is necessary to burn the fuel gas to remove the sulfur in the system. Since this gas contains oxygen and cannot be received by the tail gas processing unit, the tail gas processing unit is bypassed. Therefore, although short-term, the release of acid gas to the flare stack after the stoppage of acid gas introduction and the amount of sulfur compounds released to the atmosphere by bypass operation increase significantly compared to during normal operation. There is a problem in prevention.
As described above, in the conventional method, the acid gas is incinerated by the flare stack at the time of starting and stopping the operation, and there is a problem that the sulfur compound emission increases due to the bypass operation of the tail gas processing unit.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a sulfur recovery method and a sulfur recovery apparatus that can reduce the amount of sulfur compounds discharged at the time of starting operation and at the time of stopping operation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object, the present invention introduces an acid gas and an oxygen-containing gas into a reaction and combustion furnace to cause a thermal Claus reaction, cools the reaction gas to separate sulfur, and recycles the cooling gas after sulfur separation. After the heating, a contact Claus reaction is performed, and a sulfur recovery section for cooling the reaction gas to further separate sulfur, and hydrogen gas are added to a tail gas discharged from the sulfur recovery section, and a sulfur compound in the tail gas is hydrogenated. A tail gas processing unit that absorbs and removes hydrogen sulfide after converting to hydrogen sulfide; and a sulfur recovery method that recovers and removes sulfur from a hydrogen sulfide-containing gas. A sulfur recovery method is provided, wherein a reaction gas is circulated and supplied to the reaction combustion furnace.
In the sulfur recovery method of the present invention, it is preferable that a catalyst for oxidizing hydrogen sulfide is filled in an upper portion of the Claus catalyst in the Claus reactor used for the catalytic Claus reaction. Examples of the catalyst for oxidizing hydrogen sulfide include Fe 2 O 3 -Al 2 O 3 , NiO-Al 2 O 3 , TiO 2 , V 2 O 3 -TiO 2 , MoO 3 -TiO 2 It is preferable that one or two or more selected from the group consisting of
[0008]
Further, the present invention provides a reaction combustion furnace for generating a sulfur-containing reaction gas by subjecting an acid gas and an oxygen-containing gas to a thermal Claus reaction, and a sulfur condenser for cooling the sulfur-containing reaction gas to recover sulfur. A sulfur recovery unit having a Claus reactor for producing a reaction gas containing sulfur by subjecting the cooling gas from the sulfur condenser to a contact Claus reaction and adding hydrogen to a tail gas from the sulfur recovery unit; A hydrogenation reactor for converting sulfur compounds in the tail gas into hydrogen sulfide by hydrogenation reaction, and contacting the hydrogenation reaction gas from the hydrogenation reactor with an amine solution to absorb and remove hydrogen sulfide from the hydrogenation reaction gas And a tail gas treating section having an amine absorption tower that performs the reaction, when the operation starts and stops, the hydrogenation reaction gas of the tail gas treating section reacts in the sulfur collecting section. Providing a sulfur recovery unit, characterized in that to circulate and supply gas circulation line is provided Furnace.
In the sulfur recovery apparatus of the present invention, it is preferable that a catalyst for oxidizing hydrogen sulfide is filled in an upper portion of the Claus catalyst in the Claus reactor. Examples of the catalyst for oxidizing hydrogen sulfide include Fe 2 O 3 -Al 2 O 3 , NiO-Al 2 O 3 , TiO 2 , V 2 O 3 -TiO 2 , MoO 3 -TiO 2 It is preferable that one or two or more selected from the group consisting of
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of the sulfur recovery apparatus according to the present invention, and reference numeral 112 in the figure denotes a sulfur recovery apparatus. The sulfur recovery device 112 includes a sulfur recovery unit 110 that recovers hydrogen sulfide in an acid gas in a sulfur state, and a tail gas processing unit 111 that processes the tail gas.
[0010]
The sulfur recovery section 110 generates a reaction combustion furnace 2 for performing a thermal Claus reaction between the air sent from the air blower 1 and the acid gas at a high temperature, and generates high-pressure or medium-pressure steam using the heat energy generated in the reaction combustion furnace 2. A waste heat boiler 3, a first sulfur condenser 4 for cooling a sulfur-containing reaction gas discharged from the reaction combustion furnace 2 and separating sulfur from the reaction gas, and a first recycle of the cooling gas after the sulfur separation. After reheating by the heater 5, a first Claus reactor 6A for performing a contact Claus reaction, a second sulfur condenser 7 for cooling the reaction gas and further separating sulfur, and similarly reheating the cooling gas, The apparatus includes a second reheater 8, a second Claus reactor 9A, and a third sulfur condenser 10 for performing a contact Claus reaction and separating sulfur. An oxidizing air line 19 for supplying air from the air blower 1 is connected to the gas inlet side of the first and second reheaters 5 and 8.
[0011]
The first and second Claus reactors 6A and 9A are provided with a catalyst layer for oxidizing hydrogen sulfide remaining in the cooling gas, and a reaction between sulfur dioxide and hydrogen sulfide in the reaction gas at a stage subsequent to the catalyst to reduce sulfur. And a Claus catalyst layer for generating a contained reaction gas. Examples of the catalyst for oxidizing hydrogen sulfide include Fe 2 O 3 -Al 2 O 3 , NiO-Al 2 O 3 , TiO 2 , V 2 O 3 -TiO 2 , MoO 3 -TiO 2 It is preferable that one or two or more selected from the group consisting of As the Claus catalyst, alumina or titania used in a conventional method can be used.
[0012]
The tail gas processing unit 111 includes a gas heater 11 that is sent from the third sulfur condenser 10 and heats a tail gas mixed with hydrogen gas, and a hydrogenation reactor 12 that hydrogenates hydrogen in sulfur in the gas. A gas cooler 13 for cooling the gas after the hydrogenation reaction, a gas quenching tower 16 for quenching the cooling gas, and contacting the quenched gas sent via the valve E with the amine solution to remove hydrogen sulfide. And an amine absorption tower 17 for absorbing and removing. The processing gas from which the hydrogen sulfide has been absorbed and removed in the amine absorption tower 17 is discharged through a discharge line having a valve H.
[0013]
Further, the sulfur recovery device 112 is provided with a gas circulation line 20 for supplying the quenching gas from the gas quenching tower 16 via the valve G and / or the processing gas from the amine absorption tower 17 via the valve F to the reaction combustion furnace 2. Is provided. The gas circulation line 20 is provided with a recycled gas blower 21 and a recycled gas heater 22, and can heat each gas supplied through the valve G and / or the valve F to an appropriate temperature and supply the gas to the reaction combustion furnace 2. It has become.
[0014]
The sulfur recovery apparatus 112 shown in FIG. 2 is different from the conventional sulfur recovery apparatus 102 shown in FIG.
(1) After installing a recycle gas heater 22 in the discharge line (gas circulation line 20) of the recycle gas blower 21 and heating the outlet gas from the gas quenching tower 16 and / or the outlet gas from the amine absorption tower 17, The point that it can be circulated to the reaction combustion furnace 2,
(2) The point that the tail gas bypass line 18 is deleted,
(3) A point where a catalyst for oxidizing hydrogen sulfide with oxygen is filled on the first Claus reactor 6A or the Claus catalyst of the first Claus reactor 6A and the second Claus reactor 9A, and (4) air for oxidation is used. Injection can be performed upstream of the first reheater 5 and the second reheater 8.
[0015]
Next, methods of starting and stopping the operation of the conventional sulfur recovery device 102 shown in FIG. 1 and the sulfur recovery device 112 according to the present invention shown in FIG. 2 will be described.
[0016]
[Conventional method]
With reference to FIG. 1, a method of starting and stopping the operation in the conventional sulfur recovery apparatus 102 will be described.
First, a method of starting operation will be described. At the start of operation, the sulfur recovery unit 100 and the tail gas processing unit 101 are disconnected, and operation is started independently. That is, the operation is started with the inlet valve A of the tail gas processing unit closed and the bypass valve B opened.
[0017]
<Start of operation of conventional method-sulfur recovery section>
At the start of operation, the sulfur recovery unit 100 activates the air blower 1 to circulate air through the system. Next, a heating medium is supplied to the first reheater 5 and the second reheater 8 to raise the temperature of the first Claus reactor 6 and the second Claus reactor 9 to a predetermined temperature.
When the temperature of each of the reactors 6 and 9 reaches about 100 ° C., the fuel gas burner of the reaction combustion furnace 2 is ignited and the combustion of the fuel gas is started. The combustion amount of fuel gas is increased, and when the temperature in the furnace reaches about 750 ° C., the thermal Claus reaction can proceed in the furnace. Therefore, the acid gas burner of the reaction combustion furnace 2 is ignited, and the acid gas combustion is performed. To start. By that time, the temperature of each of the reactors 6 and 9 is increased to a temperature required for the reaction.
[0018]
When the acid gas is ignited, the amount of the acid gas generated must reach the lower limit of operation of the burner. Therefore, the acid gas is sent to the flare stack for incineration from the generation of the acid gas to the ignition. When the amount of acid gas combustion is increased and the flame is stabilized, the amount of fuel gas combustion to the reaction combustion furnace 2 is reduced, and the fuel gas burner is extinguished. Adjust the air-fuel ratio and adjust the H in the tail gas. 2 S / SO 2 When the ratio is stable at 2 or more, the tail gas is introduced into the tail gas processing unit 101.
Thereafter, the combustion amount of the acid gas is increased to a predetermined value, and the operation shifts to a steady operation.
[0019]
As described above, in the conventional method, it is necessary to incinerate the acid gas with the flare stack until the introduction of the acid gas amount at the start of operation, and to introduce the tail gas into the tail gas processing unit 101 even after the introduction. Until the tail gas processing unit 101 is bypassed, a larger amount of sulfur compounds is released to the atmosphere than during steady operation.
[0020]
<Start of operation of conventional method-Tail gas treatment unit>
The tail gas processing unit 101 closes the inlet valve A of the tail gas processing unit 101 and the inlet valve C of the amine absorption tower 17, opens the valve D, activates the recycle gas blower 14, and circulates nitrogen gas. The circulating gas is heated by the gas heater 11, and the temperature of the hydrogenation reactor 12 is raised to a predetermined temperature. If presulfurization of the hydrogenation catalyst is necessary, it is carried out at this time.
[0021]
H in the tail gas of the sulfur recovery unit 100 2 S / SO 2 When the ratio becomes stable at 2 or more, the operation of opening the inlet valve C of the amine absorption tower 17, then gradually closing the bypass valve B and gradually opening the inlet valve A of the tail gas processing unit 101 is repeated to process the tail gas into the tail gas. Introduced to the unit 101. After the introduction of the tail gas, when the operation load of the sulfur recovery unit 100 increases, the valve D is closed, the recycle gas blower 14 is stopped, and the operation shifts to a steady operation.
[0022]
Next, a method of stopping the operation will be described.
When the combustion amount of the acid gas is reduced to about 30% of that in the normal operation, the sulfur recovery unit 100 and the tail gas processing unit 101 are separated, and the operation is independently stopped. That is, the operation is stopped with the inlet valve A of the tail gas processing unit 101 closed and the bypass valve B opened.
[0023]
<Operation shutdown of conventional method-sulfur recovery section>
When the operation is stopped, the combustion amount of the acid gas is reduced to about 30% of that in the normal operation, and then the fuel gas burner is ignited to start the fuel gas combustion. When the amount of fuel gas burned is increased and the flame stabilizes, the acid gas burner is extinguished and the acid gas is sent to a flare stack for incineration. The fuel gas combustion amount is increased to a predetermined value. By flowing the combustion gas through the system, elemental sulfur adhering to the system (particularly, the catalyst layer) is evaporated, and condensed and removed by the sulfur condensers 4, 7, and 10. When the combustion of the fuel gas is continued and the liquid sulfur stops flowing out of each of the sulfur condensers 4, 7, and 10, a small amount of air is injected into the reaction combustion furnace 2 so that a small amount of oxygen is present in the combustion gas. Is removed by oxidizing it with oxygen. The injection amount of air is gradually increased, and when the temperature rise in the catalyst layer is no longer observed, the fuel gas combustion amount is reduced, and finally the fire is extinguished. The supply of the heating medium to the first reheater 5 and the second reheater 8 is stopped. After the air is replaced in the system, the air blower 1 is stopped, and the operation stop procedure ends.
As described above, in the conventional method, a larger amount of sulfur compounds is released to the atmosphere by the discharge of the acid gas to the flare stack after the stop of the introduction of the acid gas and by the bypass operation than in the normal operation.
[0024]
<Conventional shutdown operation-tail gas treatment unit>
When the operation is stopped, the sulfur recovery unit 100 and the tail gas processing unit 101 activate the recycle gas blower 14 before separation, and start gas circulation. The operation of gradually opening the bypass valve B and gradually closing the inlet valve A of the tail gas processing unit 111 is stopped, and the introduction of the tail gas to the tail gas processing unit 111 is stopped and the bypass is performed.
After the tail gas is bypassed, the gas circulation is continued and the temperature of the hydrogenation reactor 12 is lowered. Next, a small amount of air is injected into the circulating gas so that a small amount of oxygen is present in the circulating gas to perform a partial oxidation treatment of the hydrogenation catalyst. SO generated in this process 2 Is absorbed and removed by the circulating water of the gas quenching tower 16. The injection amount of air is gradually increased, and when the temperature rise in the catalyst layer is no longer observed, the temperature of the reactor is lowered. After the air is replaced in the system, the recycle gas blower 14 is stopped, and the operation stop procedure is terminated.
[0025]
[Method of the present invention]
Referring to FIG. 2, a method of starting and stopping the operation of the sulfur recovery device 112 according to the present invention will be described.
[0026]
<At the start of operation of the method of the present invention>
The air volume of the recycle gas blower 21 may be 50% to 80% of the design tail gas volume, and its head is set between 50 kPa and 80 kPa. When the air blower 1 has a spare unit, the spare unit can be used as a recycled gas blower by changing the specifications of the spare unit.
[0027]
The recycle gas heater 22 is an ordinary heat exchanger that can heat the recycle gas to at least 150 ° C. to 200 ° C., and desirably has a small pressure loss on the heated side. Usually, high-pressure steam is used as the heating medium. Further, instead of the heat exchanger, it is also possible to use an inline burner which raises the temperature by mixing the combustion gas of the fuel gas with the recycle gas.
[0028]
The catalyst for oxidizing hydrogen sulfide filled on the Claus catalyst of the first Claus reactor 6A or the Claus catalyst of the first Claus reactor 6A and the second Claus reactor 9A with oxygen is a so-called H 2 An S direct oxidation catalyst that promotes the next reaction.
H 2 S + 1 / 2O 2 → S + H 2 O
H 2 S + 3 / 2O 2 → SO 2 + H 2 O
[0029]
The inlet temperatures of the first Claus reactor 6A and the second Claus reactor 9A are usually operated at about 150 to 200 ° C., and the GHSV (space velocity) of the direct oxidation catalyst is operated in the range of 2000 to 100001 / hour.
The other components in FIG. 2 are the same as those in the conventional sulfur recovery device 102 shown in FIG.
[0030]
At the start of operation, the valves E, F and H are closed and the valve G is opened. After the inside of the system is replaced with nitrogen gas, the recycle gas blower 21 is activated to circulate nitrogen gas. Next, a heating medium is supplied to the recycle gas heater 22, the first reheater 5, the second reheater 8, and the gas heater 11, and the reaction combustion furnace 2, the first Claus reactor 6, the second Claus reaction The temperature of the reactor 9 and the hydrogenation reactor 12 is raised to a predetermined temperature. When the acid gas starts to be generated, the gas is immediately introduced into the reaction combustion furnace 2, the valves E and H are opened, and the lean amine solution is supplied to the amine absorption tower 17. 2 When the S concentration reaches 1 mol%, oxidizing air corresponding to the introduced acid gas is introduced, and H is passed through the Claus reactors 6A and 9A. 2 The direct oxidation reaction of S proceeds to recover sulfur.
[0031]
When the generation amount of the acid gas reaches 10%, while circulating the gas, the oxidizing air is stopped, the acid gas burner is ignited, and the combustion of the acid gas is started. At this time, the thermal Claus reaction does not occur in the reaction combustion furnace 2 because the temperature in the furnace is low. SO contained in combustion gas 2 Is sent directly to the downstream reactor.
However, the SO 2 Since the concentration has been diluted by the circulating gas, the concentration has been reduced to a value suitable for the catalytic Claus reaction to proceed in the Claus reactors 6A and 9A. Therefore, the catalytic Claus reaction proceeds in the same manner as during normal operation, and sulfur is recovered.
[0032]
In the hydrogenation reactor 12, immediately after introducing the oxidizing air, SO 2 2 And elemental sulfur begin to progress. H at the start of acid gas combustion 2 Since the acid gas is ignited under S atmosphere, even if the air-fuel ratio deviates 2 Is generated more than expected, the Claus reaction proceeds in the Claus reactors 6A and 9A, and SO 2 The concentration decreases. Therefore, temperature runaway in the hydrogenation reactor 12 does not occur.
[0033]
When the combustion amount of the acid gas is increased and the furnace temperature reaches about 750 ° C., the thermal Claus reaction starts to proceed in the reaction combustion furnace 2, so that the gas circulation amount is gradually reduced. As the gas circulation decreases, the furnace temperature rises. When the gas circulation amount is reduced by half, the recycle gas blower 14 is stopped, and at the same time, the valve G is closed. If it is necessary to shorten the temperature rise time due to acid gas combustion, it is possible to raise the temperature inside the furnace to a required temperature in advance by fuel gas combustion before starting the acid gas combustion. Thereafter, the combustion amount of the acid gas is increased to a predetermined value, and the operation shifts to a steady operation.
[0034]
As described above, according to the method of the present invention, it is possible to avoid incineration of the acid gas by the flare stack at the start of the operation, and it is not necessary to bypass the tail gas. 2 Since the exhaust gas containing S is always treated in the amine absorption tower 17 and then discharged out of the system, the sulfur compound discharge amount can be reduced to about the same level as during normal operation.
[0035]
<When the method of the present invention is stopped>
When the operation is stopped, the amount of acid gas burned is reduced to about 30% of the steady operation, the recycle gas blower 21 is started, the valve F is opened at the same time, and the heating medium is supplied to the recycle gas heater 22. The heated outlet gas of the amine absorption tower 17 is circulated to the reaction combustion furnace 2. Then, the gas circulation amount is gradually increased, and the temperature of the reaction combustion furnace 2 is lowered. When the temperature of the reaction combustion furnace 2 becomes lower than about 750 ° C., the thermal Claus reaction does not occur, but the H contained in the combustion gas is the same as in the case of starting the operation. 2 S and SO 2 Is diluted with the circulating gas and drops to a value suitable for the catalytic Claus reaction to proceed, and the catalytic Claus reaction proceeds as in normal operation, and sulfur is recovered. When the acid gas supply rate drops to 10%, the acid gas burner is extinguished and the introduction of oxidizing air is started at the same time. 2 The direct oxidation reaction of S proceeds to recover sulfur.
[0036]
When the generation of the acid gas is stopped, the supply of the oxidizing air is stopped, the valve H is closed, and the supply of the lean amine solution to the amine absorption tower 17 is stopped. The circulation of the heated gas is continued to evaporate elemental sulfur adhering to the inside of the system (particularly, the catalyst layer), and is condensed and removed by the sulfur condenser. The elemental sulfur remaining in the tail gas is converted into H by the hydrogenation reaction in the hydrogenation reactor 12. 2 It is converted to S and accumulated in the circulating gas.
[0037]
When the liquid sulfur stops flowing from each sulfur condenser, the supply of the lean amine solution to the amine absorption tower 17 is restarted, and the H accumulated in the circulating gas is resumed. 2 S is absorbed and removed. Since the amine solution used at this time is a small amount, it can be stored in an amine drain recovery pit or the like, and can be regenerated and reused after restarting operation.
[0038]
H in circulating gas 2 After absorbing and removing S, the valves E and F are closed, the valve G is opened, the suction line of the recycle blower 14 is switched to the outlet of the gas quenching tower 16, and the gas circulation is continued. A small amount of air is injected into the reaction furnace 2 to cause a small amount of oxygen to exist in the circulating gas, and the remaining sulfur that could not be removed by gas circulation alone is removed by oxidizing with oxygen. In the vessel 12, a partial oxidation treatment of the hydrogenation catalyst is performed. SO generated in this process 2 Is absorbed and removed by the circulating water of the gas quenching tower 16. When the injection amount of air is gradually increased, and the temperature rise in each catalyst layer is no longer observed, the temperature of each reactor is lowered. After the air is replaced in the system, the recycle gas blower 14 is stopped, and the operation stop procedure is terminated.
[0039]
As described above, according to the method of the present invention, it is possible to avoid incineration of the acid gas by the flare stack when the operation is stopped, and it is not necessary to bypass the tail gas. 2 Since the exhaust gas containing S is always treated in the amine absorption tower 17 and then discharged out of the system, the sulfur compound discharge amount can be reduced to about the same level as during normal operation.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to avoid incineration of the acid gas by the flare stack at the time of starting and stopping the operation, and it is not necessary to bypass the tail gas. 2 Since the exhaust gas containing S is always treated in the amine absorption tower and then discharged out of the system, the sulfur compound discharge amount can be reduced to the same level or less as in the normal operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a conventional sulfur recovery device.
FIG. 2 is a configuration diagram showing one embodiment of a sulfur recovery device of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air blower, 2 ... Reaction combustion furnace, 3 ... Waste heat boiler, 4 ... 1st sulfur condenser, 5 ... 1st reheater, 6, 6A ... 1st Claus reactor, 7 ... 2nd sulfur condenser , 8 ... second reheater, 9, 9A ... second Claus reactor, 10 ... third sulfur condenser, 11 ... gas heater, 12 ... hydrogenation reactor, 13 ... gas cooler, 14 ... recycled gas Blower, 15: gas circulation line, 16: gas quenching tower, 17: amine absorption tower, 18: tail gas bypass line, 19: oxidation air line, 20: gas circulation line, 21: recycled gas blower, 22: recycled gas Heaters, 100, 110: sulfur recovery section, 101, 111: tail gas processing section, 102, 112: sulfur recovery apparatus.

Claims (6)

硫化水素含有ガス及び酸素含有ガスを反応燃焼炉に導入して熱的クラウス反応させ、その反応ガスを冷却して元素状硫黄を分離し、硫黄分離後の冷却ガスを再加熱後に接触クラウス反応させ、その反応ガスを冷却してさらに元素状硫黄を分離する硫黄回収部と、
該硫黄回収部から排出されるテールガスに水素ガスを加え、該テールガス中の硫黄化合物を水添反応により硫化水素に変換した後、硫化水素を吸収除去するテールガス処理部とを備え、硫化水素含有ガスから硫黄を回収除去する硫黄回収方法において、
運転開始時及び運転停止時に、前記テールガス処理部の水添反応ガスを前記反応燃焼炉に循環供給することを特徴とする硫黄回収方法。
A hydrogen sulfide-containing gas and an oxygen-containing gas are introduced into a reaction combustion furnace to cause a thermal Claus reaction, the reaction gas is cooled to separate elemental sulfur, and the cooled gas after the sulfur separation is reheated to cause a contact Claus reaction. A sulfur recovery unit that cools the reaction gas to further separate elemental sulfur,
A hydrogen gas is added to the tail gas discharged from the sulfur recovery unit, and after converting a sulfur compound in the tail gas to hydrogen sulfide by hydrogenation reaction, a tail gas processing unit for absorbing and removing the hydrogen sulfide is provided. In the sulfur recovery method of recovering and removing sulfur from
A method for recovering sulfur, characterized in that the hydrogenation reaction gas of the tail gas processing section is circulated and supplied to the reaction combustion furnace at the time of starting and stopping the operation.
前記接触クラウス反応する際に用いるクラウス反応器内のクラウス触媒の上部に硫化水素を酸化する触媒が充填された請求項1に記載の硫黄回収方法。2. The sulfur recovery method according to claim 1, wherein a catalyst for oxidizing hydrogen sulfide is filled in an upper portion of the Claus catalyst in the Claus reactor used for the contact Claus reaction. 3. 前記硫化水素を酸化する触媒が、Fe−Al、NiO−Al、TiO、V−TiO、MoO−TiOからなる群から選択される1種または2種以上である請求項2に記載の硫黄回収方法。Catalyst to oxidize the hydrogen sulfide is selected from Fe 2 O 3 -Al 2 O 3 , NiO-Al 2 O 3, TiO 2, V 2 O 3 -TiO 2, the group consisting of MoO 3 -TiO 2 1 3. The method for recovering sulfur according to claim 2, wherein the sulfur is at least one species. 硫化水素含有ガス及び酸素含有ガスを熱的クラウス反応させることにより元素状硫黄が含まれる反応ガスを生成させる反応燃焼炉と、元素状硫黄が含まれる反応ガスを冷却して元素状硫黄を回収する硫黄凝縮器と、該硫黄凝縮器からの冷却ガスを接触クラウス反応させて元素状硫黄が含まれる反応ガスを生成させるクラウス反応器とを備えた硫黄回収部と、
該硫黄回収部からのテールガスに水素を加え、該テールガス中の硫黄化合物を水添反応により硫化水素に変換する水添反応器と、該水添反応器からの水添反応ガスとアミン溶液とを接触させて水添反応ガスから硫化水素を吸収除去するアミン吸収塔とを備えたテールガス処理部とを有する硫黄回収装置において、
運転開始時及び運転停止時に、前記テールガス処理部の水添反応ガスを硫黄回収部の反応燃焼炉に循環供給するガス循環ラインが設けられたことを特徴とする硫黄回収装置。
A reaction combustion furnace that generates a reaction gas containing elemental sulfur by subjecting a hydrogen sulfide-containing gas and an oxygen-containing gas to a thermal Claus reaction, and cools the reaction gas containing elemental sulfur to recover elemental sulfur A sulfur condenser, and a sulfur recovery unit including a Claus reactor for producing a reaction gas containing elemental sulfur by subjecting a cooling gas from the sulfur condenser to a contact Claus reaction,
A hydrogenation reactor for adding hydrogen to the tail gas from the sulfur recovery unit to convert a sulfur compound in the tail gas into hydrogen sulfide by hydrogenation, and a hydrogenation reaction gas and an amine solution from the hydrogenation reactor A tail gas treatment unit having an amine absorption tower that contacts and absorbs and removes hydrogen sulfide from the hydrogenation reaction gas; and
A sulfur recovery device, comprising: a gas circulation line for circulating the hydrogenation reaction gas of the tail gas processing unit to the reaction combustion furnace of the sulfur recovery unit at the time of starting and stopping the operation.
前記クラウス反応器内のクラウス触媒の上部に硫化水素を酸化する触媒が充填された請求項1に記載の硫黄回収装置。The sulfur recovery device according to claim 1, wherein a catalyst for oxidizing hydrogen sulfide is filled above the Claus catalyst in the Claus reactor. 前記硫化水素を酸化する触媒が、Fe−Al、NiO−Al、TiO、V−TiO、MoO−TiOからなる群から選択される1種または2種以上である請求項5に記載の硫黄回収装置。Catalyst to oxidize the hydrogen sulfide is selected from Fe 2 O 3 -Al 2 O 3 , NiO-Al 2 O 3, TiO 2, V 2 O 3 -TiO 2, the group consisting of MoO 3 -TiO 2 1 The sulfur recovery device according to claim 5, wherein the sulfur recovery device is at least one species.
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