中間濃度酸性氣的低硫排放硫磺回收工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種硫磺回收工藝，具體涉及一種中間濃度酸性氣的低硫排放硫磺回 收工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油化工、煤化工、煤氣化過程中，原料所含的一部分硫通常會(huì)轉(zhuǎn)化成氏5,經(jīng)分離 形成含H2S的酸性氣，該酸性氣一般經(jīng)硫磺回收工藝進(jìn)行處理，將H2S盡可能多地轉(zhuǎn)化為單 質(zhì)硫。
[0003] 所述硫磺回收工藝裝置，在運(yùn)營過程中，還存在排空尾氣和固體廢物兩個(gè)問題。 經(jīng)煙囪排空的尾氣，其中，S02濃度為連續(xù)監(jiān)測項(xiàng)目，雖然現(xiàn)行大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn) GB16297-1996的上限值如700mg/m3不難達(dá)到，但所在行業(yè)或所在地區(qū)還可能存在更為嚴(yán)格 的排放標(biāo)準(zhǔn)；H2S是惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB14554-93所包括的惡臭污染物質(zhì)之一，排放限 值更為嚴(yán)格，廠界標(biāo)準(zhǔn)上限值如三級(jí)為〇. 45/0. 80mg/m3,100米煙囪排放量上限值為14kg/ h。所述固體廢物主要是硫磺回收裝置中所用多種催化劑、吸附劑失效后卸出的廢劑，由于 這類廢劑品種、成分復(fù)雜，不僅處理難度大，還存在報(bào)廢、運(yùn)輸、處理的一系列環(huán)境污染和法 律風(fēng)險(xiǎn)。
[0004] 工業(yè)上對(duì)H2S含量5-20%的中間濃度酸性氣，可通過包括直接氧化、選擇性氧化、 氧化吸附的組合脫硫工藝進(jìn)行處理，把H2S轉(zhuǎn)化為硫磺，其主要反應(yīng)為：
[0005]
[0006] 還有生成302的副反應(yīng)：
[0007]
[0008] S+02-SO2 (3)
[0009] 該工藝中，直接氧化反應(yīng)器將絕大部分的H2S轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，選擇性氧化反應(yīng)器將 剩余大部分的H2S轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，催化氧化吸附脫硫塔將殘余H2S轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，通過適當(dāng) 控制各反應(yīng)器的供氧量和溫度等操作條件，可使脫硫后的尾氣總硫含量達(dá)到GB16297-1996 國家排放要求，通過煙囪排空。
[0010] 但實(shí)踐中，受催化劑反應(yīng)性能和工藝控制水平的限制，該工藝的排空尾氣，雖然可 以達(dá)到GB16297-1996對(duì)502濃度上限值的要求、GB14554-93對(duì)H2S濃度上限值及排放量等 要求，但不一定能達(dá)到所在行業(yè)或所在地區(qū)現(xiàn)行更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，比如達(dá)到排 空尾氣總硫折為S02< 10mg/m3的要求，其主要原因是直接氧化反應(yīng)器、選擇性氧化反應(yīng)器 和催化氧化吸附脫硫塔的構(gòu)造設(shè)計(jì)、催化劑和脫硫劑的性能、工藝條件控制存在需要改進(jìn) 之處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為克服上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種中間濃度酸性氣的低硫排放硫磺回收工 藝，H2s含量5-20 %的中間濃度酸性氣，經(jīng)一臺(tái)直接氧化反應(yīng)器、一臺(tái)選擇性氧化反應(yīng)器和 兩臺(tái)可并串聯(lián)的吸附脫硫塔處理，達(dá)到脫硫目的；
[0012] 其中，直接氧化反應(yīng)器裝填1102硫磺回收催化劑，反應(yīng)器中催化劑分多層裝填，層 間設(shè)空氣入口及降溫盤管，該催化劑利用空氣所引入的〇 2將酸性氣中的大部分H2S選擇性 氧化為單質(zhì)硫，副廣物為少量S02;
[0013] 選擇性氧化反應(yīng)器裝填Fe203/氧化硅選擇性氧化H2S催化劑，反應(yīng)器中催化劑分 多層裝填，層間設(shè)空氣入口及降溫盤管，該催化劑將部分SOjPH2S反應(yīng)轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，并利 用空氣所引入的〇2將過程氣中的大部分H2S選擇性氧化為單質(zhì)硫；
[0014] 吸附脫硫塔裝填可熱再生的催化氧化吸附脫硫劑，入口配入適量空氣，將過程氣 所含微量單質(zhì)硫吸附，將所含極少量的S02與所含H2S轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫并吸附，將殘余的H2S 氧化為單質(zhì)硫并吸附在內(nèi)孔中；所述催化氧化吸附脫硫劑的脫硫精度折為S02< 10mg/m3， 以脫硫塔整體計(jì)，在該脫硫精度時(shí)的硫容彡l〇〇g硫/l〇〇〇g脫硫劑；熱再生時(shí)用250-300°C 惰性氣吹掃，硫磺蒸發(fā)去除后催化氧化吸附脫硫性能基本恢復(fù)，在保證脫硫精度折為 S02< 10mg/m3的條件下，經(jīng)多次熱再生達(dá)到初次硫容3-5倍以上的總脫硫量；
[0015] 所述硫磺回收工藝包括如下步驟：
[0016] 1)酸性氣和和計(jì)量配入的空氣、混合后，經(jīng)加熱器預(yù)熱到180~200°C，由頂部進(jìn) 入直接氧化反應(yīng)器，催化劑層間入口噴入計(jì)量的空氣；調(diào)節(jié)各床層的空氣量和盤管降溫程 度，控制上半部分床層溫度200-300°C，下半部分床層溫度300-350°C;控制空氣總量及在各 入口的配入量，使出口氣中H2S的體積含量1. 0-2. 0 %，S02的體積含量彡0. 20 %，不含C0S、 CS2、硫醇、硫醚等有機(jī)硫；出口氣進(jìn)入第一冷凝器，冷卻到140-160°C，生成的單質(zhì)硫分離進(jìn) 入液體硫磺槽；
[0017] 2)第一冷凝器頂部出口氣，和計(jì)量配入的空氣混合，經(jīng)加熱器預(yù)熱到180~210°C 后，由頂部進(jìn)入選擇性氧化反應(yīng)器，催化劑層間入口噴入計(jì)量的空氣；調(diào)節(jié)各床層的空氣量 和盤管降溫程度，控制床層溫度200-230°C，將大部分H2S選擇性氧化為單質(zhì)硫，使出口氣 中H2S的體積含量0. 10-0. 20%，S02的體積含量< 0. 04% ;出口氣進(jìn)入第二冷凝器，冷卻到 140-160°C，生成的單質(zhì)硫分離進(jìn)入液體硫磺槽；
[0018] 3)第二冷凝器頂部出口氣，再經(jīng)第三冷凝器冷卻至40_60°C除去部分水和剩余單 質(zhì)硫冷凝后，和計(jì)量配入的空氣混合，由頂部進(jìn)入吸附脫硫塔，進(jìn)行脫硫處理；吸附脫硫塔 出口氣總硫折為S02< 10mg/m3,經(jīng)煙囪排空；
[0019] 4)當(dāng)吸附脫硫塔出口過程氣總硫折為502快要超過10mg/m3時(shí)，該吸附脫硫塔切 出，用250-300°C惰性氣進(jìn)行原位熱再生，熱再生完成后，降溫至80°C以下備用，或不經(jīng)降 溫即切入進(jìn)行脫硫；再生出口氣與從選擇性氧化反應(yīng)器出口氣混合進(jìn)入第二冷凝器，冷卻 到140-160°C，混合氣中的單質(zhì)硫冷凝分離進(jìn)入液體硫磺槽，除去單質(zhì)硫的混合氣再經(jīng)第三 冷凝器、在線的第二吸附脫硫塔處理后，再經(jīng)煙囪排空，脫硫塔再生期間排空尾氣總硫折為 S02< 10mg/m3。
[0020] 本發(fā)明中間濃度酸性氣的低硫排放硫磺回收工藝中，催化氧化吸附脫硫劑可采用 Na2C03/活性炭、NaOH/活性炭、K2C03/活性炭、Κ0Η/活性炭、Fe203/活性炭、Na2C03/氧化鋁、 K2C03/氧化錯(cuò)、Fe203/氧化錯(cuò)、Fe203/氧化硅以及氧化鐵脫硫劑中的一種或多種，都可達(dá)到總 硫<lOppm的脫硫精度。以脫硫塔所裝全部脫硫劑計(jì)，在該脫硫精度時(shí)的初次硫容多100g 硫/l〇〇〇g脫硫劑，經(jīng)250-300°C惰性氣多次熱再生可達(dá)到初次硫容3-5倍以上的總脫硫量。 本發(fā)明的低硫排放硫磺回收工藝中，所用的催化氧化吸附脫硫劑，在總硫<lOppm穿透前 的初次硫容，優(yōu)選多200g硫/lOOOg脫硫劑，優(yōu)選多300g硫/lOOOg脫硫劑，更優(yōu)選多400g 硫/l〇〇〇g脫硫劑，且經(jīng)多次熱再生可達(dá)到初次硫容3-5倍以上的總脫硫量。
[0021] 本發(fā)明中間濃度酸性氣的低硫排放硫磺回收工藝中，采用脫硫精度< 5ppm的催 化氧化吸附脫硫劑，排空尾氣的總硫可以低至< 5ppm，以脫硫塔所裝全部脫硫劑計(jì)，在該脫 硫精度時(shí)，初次硫容優(yōu)選多l(xiāng)〇〇g硫/l〇〇〇g脫硫劑，優(yōu)選多200g硫/1000g脫硫劑，更優(yōu)選 彡300g硫/1000g脫硫劑，且經(jīng)多次熱再生可達(dá)到初次硫容3-5倍以上的總脫硫量。
[0022] 本發(fā)明中間濃度酸性氣的低硫排放硫磺回收工藝中，采用脫硫精度< 2ppm的催 化氧化吸附脫硫劑，排空尾氣的總硫可以低至< 2ppm，以脫硫塔所裝全部脫硫劑計(jì)，在該脫 硫精度時(shí)，初次硫容多l(xiāng)〇〇g硫/l〇〇〇g脫硫劑，優(yōu)選多200g硫/1000g脫硫劑，優(yōu)選多300g 硫/l〇〇〇g脫硫劑，且經(jīng)多次熱再生可達(dá)到初次硫容3-5倍以上的總脫硫量。
[0023] 本發(fā)明中間濃度酸性氣的低硫排放硫磺回收工藝中，所用的催化氧化吸附脫硫 劑，優(yōu)選適當(dāng)制備的Na2C0#載量的5-10%的Na2C03/活性炭、Fe203負(fù)載量5-15%的Fe203/ 活性炭，或者以Fe203為主要成分的氧化鐵脫硫劑，以脫硫塔所裝全部脫硫劑計(jì)，在脫硫精 度彡10ppm、S02< 5ppm、S0 2彡2ppm的條件下，這三種脫硫劑的初次硫容都可以達(dá)到彡200g 硫/l〇〇〇g脫硫劑，乃至多300g硫/1000g脫硫劑、400g硫/1000g脫硫劑、500g硫/1000g 脫硫劑，初次熱再生后都可以達(dá)到初次硫容95%以上的硫容，五次熱再生后都可以達(dá)到初 次硫容80%以上的硫容，十次再生后都可以達(dá)到初次硫容65%以上的的硫容，即五次熱再 生可達(dá)到初次硫容4倍以上的總脫硫量，十次熱再生可達(dá)到初次硫容7倍以上的總脫硫量。
[0024] 本發(fā)明中間濃度酸性氣的低硫排放硫磺回收工藝中，催化氧化吸附脫硫劑在脫硫 塔中原位再生，再生氣可用氮?dú)饣蜻^熱蒸汽，優(yōu)選用脫硫塔出口氣做再生氣，用加熱器加熱 到250_300°C，再生出口氣回到選擇性氧化反應(yīng)器之后，與從選擇性氧化反應(yīng)器出來的過程 氣混合進(jìn)入第二冷凝器，冷卻到140-160°C，混合氣中的單質(zhì)硫冷凝分離進(jìn)入液體硫磺槽， 除去單質(zhì)硫的混合氣再經(jīng)第三冷凝器、在線的第二吸附脫硫塔處理、排空。再生期間在線 吸附脫硫塔的出口氣即本工藝的排空尾氣總硫，可達(dá)到折算為S02< 10mg/m3、彡5mg/m3、 < 2mg/m3的水平。過熱蒸汽的優(yōu)點(diǎn)是不含02，再生過程中不燒蝕活性炭載體，也不產(chǎn)生可 能需要考慮處理的S02，再生出口氣中的單質(zhì)硫和蒸汽（水）冷卻后全部收集，吸附脫硫塔 入