[发明专利]一种酸性气组合处理工艺及系统

说明书

本发明公开了一种酸性气组合处理工艺及系统，可以在实现酸性气达标排放的同时，生产出符合国家质量标准的NaHS产品，将环境治理与化工产品的生产过程有机结合为一体化过程。与现有技术相比，本发明工艺及系统可经济高效的对含CO₂气体和硫化氢气体的酸性气进行预处理，对工艺过程中的能量进行了合理利用，极大降低了能耗；整个处理过程环保、可靠、无“三废”产生。

技术领域

本发明涉及一种酸性气处理工艺及系统，特别是涉及一种含二氧化碳和硫化氢的酸性气的净化和污染物资源化回收利用。

背景技术

炼厂酸性气是在石油加工过程中产生的一种加工尾气，其主要成分为H₂S和CO₂。炼厂酸性气主要来自于酸性水汽提、循环氢脱硫以及干气和液化气脱硫等装置。大型炼厂酸性气量较大（年产硫磺＞5000t/a），一般都建立生产硫磺的酸性气处理装置（如Claus工艺和LO-CAT工艺），对H₂S进行回收利用。而对于中小炼厂（年产硫磺＜5000t/a），由于酸性气量小，建立硫磺装置成本较高，大部分小炼厂基本都将酸性气采用燃烧排放的方式处理，这种方法不但造成资源的浪费，而且燃烧生成的SO₂给环保带来了巨大的压力。2012年以前，《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）规定SO₂排放浓度不高于960 mg/m³，而最新的《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570-2015）规定现有企业2017年7月1日起、新建企业自2015年7月1日起，催化裂化再生烟气或工艺加热炉尾气中SO₂排放限值为100 mg/m³（特别地区限值仅为50 mg/m³），酸性气回收装置SO₂排放限值为400 mg/m³（特别地区限值为100mg/m³）。可见，目前小型炼厂的酸性气处理方式很难满足环保要求。为保护环境和确保资源的充分利用，对小型炼厂的酸性气进行综合治理和回收利用势在必行。

目前炼厂酸性气治理根据回收制得产品的不同，可分为制取硫磺、制硫酸及制亚硫酸盐、NaHS等化产品。

制取硫磺产品主要有两种成熟技术，一种是二级Claus+尾气加氢还原+溶剂吸收工艺技术；另一种是美国Merichem公司气体技术产品公司开发的LO-CAT工艺技术。二级Claus+尾气加氢还原+溶剂吸收技术工艺成熟，产品硫磺质量稳定，但由于流程长、投资大、能耗高、装置安全控制要求高，并且Claus工艺只能处理高浓度的酸性气体，因此，该技术对于小炼厂酸性气治理并无优势。LO-CAT工艺采用多元螯合的铁催化剂使H₂S直接转化为元素硫，能够适合酸性气量波动较大的工况，H₂S的脱除率高。此技术不会产生任何有害的废气副产品，对环境安全的催化剂可以在处理过程中不断再生。但是由于LO-CAT存在操作费用高、硫磺纯度和色泽略差于克劳斯工艺，且在生产过程中产生的硫磺颗粒会发生堵塞现象，加之催化剂和专利使用费较高等问题，使得该技术在小炼厂酸性气治理上较难推广。

酸性气制酸技术可以直接利用酸性气体制酸，该技术投资省、成本低、适应性强、生产过程易操作。但硫酸生产工艺较复杂、占地面积大，且硫酸的运输、储存均有一定难度，成为其限制因素。酸性气生产亚硫酸盐工艺流程简单、可采用不同的吸收剂实现产品多样化，但其生产过程中存在设备腐蚀严重、维修费用较高、且产品销路不畅等问题，具有一定的局限性。

酸性气的综合利用，可以采用投资较少的新型吸收法脱硫工艺技术，生产化工产品硫化碱（Na₂S/NaHS）。硫化碱可广泛应用于选矿、农药、染料、制革生产及有机合成等工业。炼厂酸性气中除了含有H₂S气体外，还含有一定量的CO₂气体，在生产硫化碱的过程中，CO₂气体会与原料碱液生产Na₂CO₃/NaHCO₃杂质，造成生产过程中工艺管道堵塞，导致生产装置无法长周期连续运行，并且存在碱耗高、产品纯度差等问题。