[发明专利]同时制备氢的零排放硫回收方法

说明书

公开的是由含H₂S气流同时制备氢和硫且零排放的方法。该方法包括使H₂S热氧化裂解以便形成H₂和S₂。优选使用富氧空气进行氧化，优选纯氧。原料中H₂S/O₂比高于2:1，优选在3:1～5:1的范围内。

技术领域

本发明涉及从含H₂S气流中回收硫的方法且涉及硫回收设备（plant）。具体地，本发明涉及与硫回收方法相关的氢制备。

背景技术

硫回收设备设计成从来自胺再生体系和酸性水汽提装置的含H₂S酸性气体中去除H₂S，从而产生硫，和可以以液体或固体形式储存并出售给不同使用者用于数种不同工业用途的无毒产物。包含可变量H₂S的来自胺再生体系和酸性水汽提装置的酸性气体，通常基于改良的Claus方法在硫回收单元（SRU）中进行处理以便大量硫回收，随后在尾气处理（TGT）部分进行处理以便进一步回收硫。酸性气体中包含的其它杂质（包括氨和烃）在Claus部分被破坏。

改良的Claus方法自身从原料中回收约94～96%（2催化阶段）或95～98%（3阶段）硫。因此当需要更高硫回收效率（SRE）时，有必要进一步处理Claus尾气。

改良的Claus方法包括酸性气流在热反应器中的亚化学计量燃烧（热阶段），随后在Claus反应器中催化转化（催化阶段）。在Claus部分，根据以下反应将总H₂S的三分之一氧化为SO₂，SO₂与剩余H₂S反应以形成硫和水：

H₂S+1.5O₂→H₂O+SO₂（氧化反应） （1）

该方法的目的是使总反应接近完成。在Claus热反应器中，酸性气体中包含的H₂S在特定燃烧器中与空气（在一些特定情况下与富氧空气）一起燃烧且仅总H₂S的三分之一氧化为SO₂，而剩余的三分之二未反应。总空气量精确地足以使总H₂S的三分之一氧化并使原料中含有的所有烃和氨完全氧化；因此原料中H₂S/O₂摩尔比为约2:1，以便在Claus尾气中得到精确或尽可能接近2:1（其为Claus反应的化学计量比）的H₂S/SO₂比，从而使硫回收效率最大化。在酸性气体燃烧期间，一小部分H₂S（通常为5～7%）按以下反应解离为氢和硫：

根据Clark等人，Alberta Sulphur Research Ltd.（ASRL），还根据以下反应形成氢：

还涉及一些副反应，导致氨和烃的破坏以及羰基硫COS和二硫化碳CS₂的形成。为了完成Claus反应，在热反应器中在高温需要适当的停留时间。

Claus热反应器通常后接废热锅炉以及硫冷凝器，在废热锅炉中将炉流出物冷却至约300℃并通过产生高压蒸汽而回收热，在硫冷凝器处通过产生低压蒸汽将工艺气体冷却至硫的露点，并分离液体硫。