[发明专利]一种低碳和超低硫排放的酸性气硫磺回收工艺

说明书

本发明提供一种低碳和超低硫排放的酸性气硫磺回收工艺，用于处理含H₂S20v%以上的酸性气，主要设备沿酸性气流向包括依次串接的燃烧炉、一级克劳斯反应器、二级克劳斯反应器、选择性加氢还原反应器、选择性氧化反应器、两台以上可串并联的吸附脱硫塔和排空烟囱；吸附脱硫塔装填的催化氧化吸附脱硫剂具有COS水解活性且可热再生；本发明工艺对燃烧炉出口过程气中H₂含量、一级克劳斯反应器下部催化剂床层出口段温度的要求显著降低、放宽，并延长一级克劳斯反应器催化剂的使用寿命和长期维持本工艺的脱硫效果。吸附脱硫塔出口和排空烟囱之间可选地设置引出管将含二氧化碳气流引出进一步应用。

技术领域

本发明属酸性气硫磺回收工艺技术领域，具体涉及一种低碳和超低硫排放的酸性气硫磺回收工艺。

背景技术

酸性气硫磺回收装置的烟囱排空尾气，其SO₂浓度为连续监测项目，《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)规定酸性气回收装置的SO₂排放浓度限值为400mg/m³，重点地区的SO₂排放浓度限值为100mg/m³；部分省市执行更高的排放标准，如《山东省区域性大气污染物综合排放标准》重点控制区SO₂排放50mg/m³，核心控制区35mg/m³。所述SO₂浓度是包含了H₂S、COS、CS₂等硫化物的浓度折算总值，其中H₂S、COS、CS₂是恶臭污染物质，排放浓度应尽量降低。

现有技术的一种酸性气硫磺回收工艺，其主要设备沿酸性气流向包括燃烧炉、两级克劳斯反应器、选择性加氢还原反应器、选择性氧化反应器、吸附脱硫塔，将酸性气所含硫化氢基本转化为硫磺而回收，之后过程气达到排放标准经烟囱排空。其中选择性加氢还原反应器利用燃烧炉中生成的H₂，将过程气所含SO₂基本还原，生成单质硫和少量可在后序反应中处理的H₂S，将所含有机硫基本转化为单质硫或H₂S。选择性氧化反应器通过引入空气补加的O₂将H₂S基本转化为单质硫，即选择性氧化为单质硫，副产物为少量SO₂，该反应器在保证单质硫收率的前提下，以少产SO₂为主要目标，以H₂S转化率即获得适当低的出口过程气H₂S含量为次要目标，选择性氧化反应器出口过程气中H₂S含量通常控制为SO₂含量的几倍以上，以便在吸附脱硫塔中进行将H₂S氧化为单质硫回收，同时将过部分SO₂处理掉。吸附脱硫塔可采用如负载碳酸钠或氧化铁的活性炭脱硫剂进行H₂S的吸附、氧化生成单质硫沉积在活性炭颗粒的内孔或表面，SO₂也基本与H₂S反应生成单质硫沉积，还具有一定的有机硫吸附能力；可将过程气所含如3000mg/m³的H₂S处理到如1.0 mg/m³以下，乃至0.5 mg/m³以下，SO₂含量也可达到极低水平。吸附脱硫塔采用的脱硫剂，可以是饱和或穿透后即更换的一次性脱硫剂，也可以是饱和或穿透后可经如250-300℃惰性气吹走单质硫、有机硫等沉积吸附物而基本恢复性能的可热再生脱硫剂。

所述现有技术的酸性气硫磺回收工艺中，选择性加氢还原反应器、选择性氧化反应器的温度条件分别为200-250℃和200-230℃，过程气中的蒸汽含量15-30v%。所述工艺在工业运行过程中，由于酸性气流量、组成、工艺控制水平等不可避免的波动及各催化剂性能的缓慢变化，尤其是运行二三年后，发现选择性加氢还原反应器、选择性氧化反应器出口过程气中的COS有时较难控制到如5mg/m³以下的水平，发现主要是发生在选择性加氢还原反应器出口过程气中的H₂含量低于1.0v%时。