專(zhuān)利名稱(chēng)：Ⅱ級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及II級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用，用于處理含硫化氫的酸性氣體回
收硫。
背景技術(shù)：
為了解決原型Claus工藝難以處理低濃度氣體和不能達(dá)到環(huán)保要求的問(wèn)題，又 產(chǎn)生了一些新型克勞斯工藝。其中具有代表性的列舉如下溶液吸收-解吸增濃加克勞 斯的SCOT工藝、德國(guó)林德公司的CIinsulf-DO工藝、巴爾森公司的Se 1 ectox工藝、荷蘭 Comprimo公司的Superclaus工藝、法國(guó)埃爾夫 阿奎坦公司的低溫選擇氧化工藝、丹麥托 普索公司以硫酸為產(chǎn)品的WSA工藝。 其中林德公司的Clinsulf-DO工藝屬直接催化氧化工藝。與原型克勞斯工藝不同 的是克勞斯反應(yīng)屬平衡反應(yīng)，其平衡常數(shù)受反應(yīng)溫度的限制，但直接催化氧化反應(yīng)是硫化 氫直接氧化為元素硫和水的反應(yīng)，屬單向反應(yīng)?？稍谥苯友趸磻?yīng)器的催化劑床層中補(bǔ)入 空氣，在一種特制的催化劑上將H2S氧化成單質(zhì)硫，此工藝可使裝置的總收率達(dá)99. 2% 99. 5%的水平。該工藝已建立工業(yè)裝置，應(yīng)用于從二氧化碳含量很高的再生酸氣中回收硫。
結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，由于從國(guó)外引進(jìn)的Clinsulf-D0技術(shù)對(duì)操作條件和設(shè)備要求都 比較苛刻，當(dāng)酸性氣中的H^體積濃度在1% 15%時(shí)，國(guó)內(nèi)引進(jìn)的工程案例如淮化集團(tuán)有 限公司于2000年投產(chǎn)的18萬(wàn)噸合成氨裝置的NHD凈化工藝氣中脫除的硫化氫的回收硫磺 裝置和長(zhǎng)慶氣田第一采氣廠(chǎng)第一凈化廠(chǎng)(1400X10、Vd天然氣凈化)硫磺回收裝置的硫磺 轉(zhuǎn)化率均在90%左右。 所以有必要優(yōu)化硫回收工藝流程，增大硫化氫的脫硫效率及硫磺生成率。

發(fā)明內(nèi)容
為了增大硫化氫的脫硫效率及硫磺生成率，本發(fā)明提供了 II級(jí)反應(yīng)器在硫回收 行業(yè)的應(yīng)用。
本發(fā)明提供的II級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用為使含硫化氫的酸性氣體在II
級(jí)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行催化氧化反應(yīng)生成硫，所述II級(jí)反應(yīng)器包括一個(gè)主反應(yīng)器和兩個(gè)輔反應(yīng)
器，所述兩個(gè)輔反應(yīng)器并聯(lián)后與所述主反應(yīng)器連通，所述主反應(yīng)器和兩個(gè)輔反應(yīng)器都連接
有硫冷凝器，所述催化氧化反應(yīng)在所述主反應(yīng)器和其中的一個(gè)輔反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。 較佳地，該應(yīng)用包括將所述兩個(gè)輔反應(yīng)器進(jìn)行切換使用的步驟。 較佳地，所述含硫化氫的酸性氣體為含有1 % 15 %體積濃度的硫化氫的酸性氣體。 較佳地，所述含硫化氫的酸性氣體用蒸汽加熱至230 250°C ，與在空氣預(yù)熱器中 用蒸汽加熱到230 25(TC的空氣混合進(jìn)入主反應(yīng)器，從主反應(yīng)器出來(lái)的已完成反應(yīng)85 90%的混合工藝氣進(jìn)入其中的一個(gè)輔反應(yīng)器。 較佳地，與所述含硫化氫的酸性氣體混合的所述空氣的流量根據(jù)催化氧化反應(yīng)所
3需要的氧氣量來(lái)確定，流量大小由調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)控制。 較佳地，通過(guò)調(diào)節(jié)跟該II級(jí)反應(yīng)器銜接的汽包的壓力使主反應(yīng)器出口氣體溫度 保持在285 295。C，輔反應(yīng)器出口氣體溫度保持在235 245°C。 當(dāng)所述含硫化氫的酸性氣體的硫化氫體積濃度大于6%，可以將與主反應(yīng)器連接 的硫冷凝器的出口氣體部分循環(huán)至所述主反應(yīng)器的進(jìn)口 。
主反應(yīng)器下部可以加設(shè)有取熱盤(pán)管。 較佳地，所述主反應(yīng)器和兩個(gè)輔反應(yīng)器內(nèi)裝填鈦基催化劑，該鈦基催化劑的比表 面積大于100m7g，孔容大于0. 2ml/g，平均壓碎強(qiáng)度大于80牛頓/顆，堆積密度0. 95 1. 05Kg/L。 本發(fā)明提供的II級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用是針對(duì)H^體積濃度在1% 15% 的酸性氣的硫磺回收工藝，能使硫的轉(zhuǎn)化率達(dá)到99%以上，同時(shí)具有副產(chǎn)硫磺純度高，副產(chǎn) 蒸汽可回收利用，換熱效率高，操作靈活，檢修和維護(hù)方便，制造材質(zhì)經(jīng)久耐用、經(jīng)濟(jì)效益明 顯等特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的II級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，預(yù)熱后的空氣和預(yù)熱后的酸性氣進(jìn)入主反應(yīng)器進(jìn)行催化氧化反應(yīng)， 經(jīng)硫冷凝器I生成液硫，反應(yīng)后的氣體經(jīng)過(guò)入口閥I-輔反應(yīng)器I-硫冷凝器II或者入口閥 II-輔反應(yīng)器II-硫冷凝器III，生成液硫，最終進(jìn)入工藝器去硫分離器。
下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步具體說(shuō)明。 II級(jí)反應(yīng)器由一個(gè)主反應(yīng)器和兩個(gè)輔反應(yīng)器構(gòu)成。含有1% 15%(體積 濃度)硫化氫的酸性氣體通過(guò)酸性氣預(yù)熱器，用中壓蒸汽(2. 5Mpa < P《6Mpa，40(TC < T《450°C )加熱至24(TC，與由界外來(lái)的空氣在空氣預(yù)熱器中用中壓蒸汽加熱到240°C 后，先混合進(jìn)入主反應(yīng)器，空氣的流量是由酸性氣的流量和分析測(cè)定的酸性氣含硫化氫量 通過(guò)DCS (Distributed controlsystem， S卩，集散控制系統(tǒng))根據(jù)化學(xué)反應(yīng)所要求的氧氣量 來(lái)確定的，流量大小由調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)控制。接著從主反應(yīng)器出來(lái)的已完成反應(yīng)90%的混合 工藝氣進(jìn)入其中的一個(gè)輔反應(yīng)器。反應(yīng)器內(nèi)總的化學(xué)反應(yīng)是硫化氫與氧反應(yīng)，生成硫和水， 反應(yīng)產(chǎn)生的熱量提高自身的溫度及利用內(nèi)冷的水換熱，控制汽包的壓力來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)器氣體 出口溫度保持低溫且為氣態(tài)。從輔反應(yīng)器出來(lái)的混合工藝氣經(jīng)冷凝、分離后產(chǎn)出高純度的 硫磺產(chǎn)品。 主、輔反應(yīng)器的原理、結(jié)構(gòu)、使用催化劑都類(lèi)似，其中兩個(gè)并聯(lián)的輔反應(yīng)器在原理、 結(jié)構(gòu)、體積上完全一致。根據(jù)需要，輔反應(yīng)器體積均略小于主反應(yīng)器，其功能一是對(duì)工況變 化起調(diào)節(jié)作用；二是分擔(dān)部分硫回收功能；三是提高系統(tǒng)的柔性和保證系統(tǒng)硫回收效率； 四是兩個(gè)輔反應(yīng)器在反應(yīng)過(guò)程中屬于一運(yùn)一備，當(dāng)催化劑需要再生時(shí)實(shí)現(xiàn)切換，切換下來(lái) 的反應(yīng)器進(jìn)行熱再生，保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性及高效性。 II級(jí)反應(yīng)器的床層中分別布置相同的經(jīng)久耐用的鈦基催化劑，使酸性氣中的H2S 與空氣中的02直接進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，反應(yīng)生成單質(zhì)硫和水，同時(shí)還伴隨著一些副反應(yīng)的發(fā)生，如羰基硫的水解反應(yīng)等。通過(guò)調(diào)節(jié)跟反應(yīng)器銜接的汽包的壓力使反應(yīng)器出口氣體溫
度保持在主反應(yīng)器出口溫度在29(TC，輔反應(yīng)器出口溫度在24(TC，避免單質(zhì)硫在反應(yīng)器的
出口處冷凝，堵塞管口。 在反應(yīng)器中主要的化學(xué)反應(yīng)是 H2S+l/202 — 2/xSx+H20+205KJ/mol 同時(shí)伴隨以下反應(yīng) H2S+3/202 — S02+H20+518. 9KJ/mol H2S+1/2S02 — 3/2xSx+H20+48. 05KJ/mol 羰基硫在高溫催化下水解 C0S+H20 — H2S+C02 在反應(yīng)過(guò)程中放出的大量反應(yīng)熱使反應(yīng)器上部溫度急劇升高，大大加快了反應(yīng)速 率，反應(yīng)器下部設(shè)置盤(pán)管取熱，控制反應(yīng)的溫度，使反應(yīng)更有利于硫的生成。從反應(yīng)器出來(lái) 的氣體進(jìn)入硫冷凝器，進(jìn)行產(chǎn)物分離。 當(dāng)酸性氣中的H2S體積濃度大于6%時(shí)，冷卻床層的絕熱溫升會(huì)超過(guò)400°C 450°C ，為了防止腐蝕和維持克勞斯平衡，可通過(guò)把硫冷凝器的出口氣體部分循環(huán)至反應(yīng)器 的進(jìn)口，降低H2S入口的濃度，以便限制催化劑床層的溫升。 [OO32] (1)主反應(yīng)器 主反應(yīng)器中內(nèi)設(shè)催化劑床層，上部為高速反應(yīng)區(qū)，下部加設(shè)取熱盤(pán)管。反應(yīng)時(shí)，反 應(yīng)熱使上部床層溫度迅速上升加快反應(yīng)，在較高溫度下使有機(jī)硫轉(zhuǎn)化并可得到較高的反應(yīng) 速率。反應(yīng)器下部經(jīng)有效冷卻后控制溫度，使之有更高的轉(zhuǎn)化率。 反應(yīng)器盤(pán)管布局更合理，增加了強(qiáng)大的換熱效率。為了保證安全性，我們?cè)谥谱鞣?應(yīng)器采取如下措施管子接頭用氬弧焊焊接后除每個(gè)焊口進(jìn)行100% X光照射外，對(duì)各根管 進(jìn)行超強(qiáng)水壓試驗(yàn)(設(shè)計(jì)操作壓力的3倍)，整體做完后水壓試驗(yàn)為操作壓力的2倍。保證 此設(shè)備運(yùn)行年限符合化工相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 主反應(yīng)器內(nèi)裝填鈦基催化劑(化學(xué)組成為T(mén)i02粘結(jié)劑助催化劑；物化性質(zhì)外觀(guān)為 白色條狀(p (4 6) x (5-15)，比表面積大于100m7g，孔容大于等于0.2ml/g，平均壓碎強(qiáng) 度大于80牛頓/顆，堆積密度0. 95 1. 05Kg/L，磨損率小于1. 0% (m/m)。
(2)輔反應(yīng)器 原理、結(jié)構(gòu)、使用催化劑與主反應(yīng)器類(lèi)似，體積略小于主反應(yīng)器，其功能一是對(duì)工 況變化起調(diào)節(jié)作用；二是分擔(dān)部分硫回收功能；三是提高系統(tǒng)的柔性和保證系統(tǒng)硫回收效 率；四是兩個(gè)輔反應(yīng)器在反應(yīng)過(guò)程中屬于一運(yùn)一備，當(dāng)催化劑需要再生時(shí)實(shí)現(xiàn)切換，切換下 來(lái)的反應(yīng)器進(jìn)行熱再生，保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性及高效性。
本發(fā)明的II級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用具有如下特點(diǎn) II級(jí)反應(yīng)器的使用，使硫磺的回收率達(dá)到99%，并滿(mǎn)足國(guó)家排放要求，同時(shí)串聯(lián) 在主反應(yīng)器后并聯(lián)起來(lái)的兩個(gè)輔反應(yīng)器在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行適時(shí)切換，優(yōu)化了工藝流程。
II級(jí)反應(yīng)器內(nèi)均可以填充國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的鈦基催化劑，同時(shí)可以進(jìn)行催化劑的熱再 生，降低了投資及運(yùn)行費(fèi)用，并方便了設(shè)備的維護(hù)。 II級(jí)反應(yīng)器內(nèi)分別設(shè)有取熱盤(pán)管，能通過(guò)調(diào)節(jié)盤(pán)管給水的溫度和用量來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng) 器內(nèi)上部絕熱層和下部等溫層的溫度，使反應(yīng)既能朝著硫生成的方向移動(dòng)，又最大限度地避免了反應(yīng)器內(nèi)的液硫生成。 II級(jí)反應(yīng)器的使用，開(kāi)創(chuàng)了低濃度硫回收工藝的新思路，保證了較高的硫磺回收 率。串聯(lián)在主反應(yīng)器后的輔反應(yīng)器，分擔(dān)了部分的硫磺回收功能，大大提高了系統(tǒng)的柔性。 并聯(lián)起來(lái)的兩個(gè)輔反應(yīng)器適時(shí)切換，減少了當(dāng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)所導(dǎo)致的反應(yīng)器出口堵塞而引起 的反應(yīng)器停車(chē)檢修現(xiàn)象。輔反應(yīng)器的催化劑熱再生，保證了設(shè)備運(yùn)行的連續(xù)性，并降低了運(yùn) 行成本。
權(quán)利要求
II級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用，其特征在于，使含硫化氫的酸性氣體在II級(jí)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行催化氧化反應(yīng)生成硫，所述II級(jí)反應(yīng)器包括一個(gè)主反應(yīng)器和兩個(gè)輔反應(yīng)器，所述兩個(gè)輔反應(yīng)器并聯(lián)后與所述主反應(yīng)器連通，所述主反應(yīng)器和兩個(gè)輔反應(yīng)器都連接有硫冷凝器，所述催化氧化反應(yīng)在所述主反應(yīng)器和其中的一個(gè)輔反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的II級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用，其特征在于，包括將所述 兩個(gè)輔反應(yīng)器進(jìn)行切換使用的步驟。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的II級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用，其特征在于，所述含硫化 氫的酸性氣體為含有1% 15%體積濃度的硫化氫的酸性氣體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的II級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用，其特征在于，所述含硫化 氫的酸性氣體用蒸汽加熱至230 250°C ，與在空氣預(yù)熱器中用蒸汽加熱到230 250°C的 空氣混合進(jìn)入主反應(yīng)器，從主反應(yīng)器出來(lái)的已完成反應(yīng)85 90%的混合工藝氣進(jìn)入其中 的一個(gè)輔反應(yīng)器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的II級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用，其特征在于，與所述含硫 化氫的酸性氣體混合的所述空氣的流量根據(jù)催化氧化反應(yīng)所需要的氧氣量來(lái)確定，流量大 小由調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)控制。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的II級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用，其特征在于，通過(guò)調(diào)節(jié)跟 該II級(jí)反應(yīng)器銜接的汽包的壓力使主反應(yīng)器出口氣體溫度保持在285 295t:，輔反應(yīng)器 出口氣體溫度保持在235 245°C 。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的II級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用，其特征在于，所述含硫化 氫的酸性氣體的硫化氫體積濃度大于6%，將與主反應(yīng)器連接的硫冷凝器的出口氣體部分 循環(huán)至所述主反應(yīng)器的進(jìn)口。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的II級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用，其特征在于，主反應(yīng)器下 部加設(shè)有取熱盤(pán)管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的II級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用，其特征在于，所述主反 應(yīng)器和兩個(gè)輔反應(yīng)器內(nèi)裝填鈦基催化劑，該鈦基催化劑的比表面積大于100m7g，孔容大于 0. 2ml/g，平均壓碎強(qiáng)度大于80牛頓/顆，堆積密度0. 95 1. 05Kg/L。
全文摘要
為了增大硫化氫的脫硫效率及硫磺生成率，本發(fā)明提供了II級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用使含硫化氫的酸性氣體在II級(jí)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行催化氧化反應(yīng)生成硫，所述II級(jí)反應(yīng)器包括一個(gè)主反應(yīng)器和兩個(gè)輔反應(yīng)器，所述兩個(gè)輔反應(yīng)器并聯(lián)后與所述主反應(yīng)器連通，所述主反應(yīng)器和兩個(gè)輔反應(yīng)器都連接有硫冷凝器，所述催化氧化反應(yīng)在所述主反應(yīng)器和其中的一個(gè)輔反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。本發(fā)明提供的II級(jí)反應(yīng)器在硫回收行業(yè)的應(yīng)用是針對(duì)H2S體積濃度在1％～15％的酸性氣的硫磺回收工藝，能使硫的轉(zhuǎn)化率達(dá)到99％以上，同時(shí)具有副產(chǎn)硫磺純度高，副產(chǎn)蒸汽可回收利用，換熱效率高，操作靈活，檢修和維護(hù)方便，制造材質(zhì)經(jīng)久耐用、經(jīng)濟(jì)效益明顯等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01B17/04GK101792129SQ20101014168
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者周琪 申請(qǐng)人:周琪