[发明专利]氧化还原硫回收多用装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对炼油、化工、煤化工或热电厂等在生产过程中所产生的含硫气体进行硫回收的装置，具体地说，它是一种氧化还原硫回收多用装置。

背景技术

目前，国外比较著名的硫回收装置是克劳斯(CLAUS)反应硫回收装置。参见图3，它主要包括一个燃烧炉G1、一个二级克劳斯反应器R4、一个三级硫冷器E17、一个液硫池V1和一个尾气焚烧炉G2。其工艺过程是：含硫原料气(其中富含硫化氢)经预热器E15的预热与氧气或空气及燃料气进入燃烧炉G1进行限氧不完全燃烧，其燃烧反应式如下：

H₂S+3/2O₂→SO₂+H₂O

在燃烧时通过控制氧气或空气的进入量，使反应生成产物中的硫化氢(H₂S)与二氧化硫(SO₂)的摩尔比等于2，以满足克劳斯反应配比要求。从燃烧炉G1出来的高温气体经过蒸汽发生器E16的冷却后进入三级硫冷器E17，冷却分出液硫和含硫不凝气1，其含硫不凝气1去克劳斯反应器R4，进行克劳斯反应生成单质硫，其反应式如下：

由于上述反应是可逆反应，所以要增加克劳斯反应器的级数来提高单质硫的转化率，反应器R4是一个二级克劳斯反应器，从一级克劳斯反应器出来的反应物流1再进入三级硫冷器E17，又分出液硫和不凝气2，其不凝气2再进入克劳斯反应器R4中的另一级反应器继续进行克劳斯反应，出来的反应物流2再进入三级硫冷器E17分出液硫和含硫尾气，含硫尾气去焚烧炉G2焚烧，而从三级硫冷器E17分出的三路液硫合并后一起进入液硫池V1；用净化空气向液硫池V1中吹气，再用蒸汽喷射泵P1对液硫池气提，从而负压气提液硫中的含硫气体，经过气提后的液硫作为产品出装置，气提出来的含硫气体与三级硫冷器出来的含硫尾气一起进入焚烧炉G2，进行过氧焚烧，该过氧焚烧主要是将含硫气体中毒性较大H₂S的转化为毒性较小的SO₂，然后高位排空，同时，含硫气体中还有其它一些物质也进行氧化反应，它们的反应式如下：

H₂S+3/2O₂→SO₂+H₂O

COS+3/2O₂→SO₂+CO₂

CS₂+3O₂→2SO₂+CO₂

2S(蒸气)+2O₂→2SO₂

H₂+1/2O₂→H₂O

CO+1/2O₂→CO₂

CH₃OH+3/2O₂→CO₂+2H₂O

NH₃+3/2O₂→1/2N₂+3/2H₂O

……

以上就是传统的克劳斯硫回收生产工艺。传统的克劳斯硫回收工艺存在的主要问题是：硫的转化率还不够理想；排放的尾气中存在二氧化硫；燃烧炉G1限氧燃烧的H₂S/SO₂＝2的控制精度难以把握，会增加系统控制的难度。

为了提高传统克劳斯硫回收装置的硫磺转化率，又出现了改进型的克劳斯反应硫回收装置。如果在传统的克劳斯硫回收装置的尾气焚烧前再加一级反应器，便形成超级克劳斯硫回收装置，在该增加的反应器中将硫化氢选择性氧化成单质硫，反应式如下：

H₂S+0.5O₂→S+H₂O

这个反应是热力学完全反应，因此可以获得很高的单质硫转化率。如果进一步在超级克劳斯反应器前再加一级反应器，便形成了超优克劳斯硫回收装置，在超优克劳斯反应器中有克劳斯反应器段、催化还原段和选择氧化段，在该反应器中，硫磺通过以下三种反应达到更高的硫回收率：

1、在克劳斯反应段大量回收硫磺：即在超优克劳斯反应器上层克劳斯反应段中装填克劳斯催化剂，根据著名的克劳斯反应生成硫磺，反应式如下：