[其他]从含硫气体中回收硫的方法

说明书

在许多加工过程中，诸如原油炼制、天然气净化，以及例如由矿物燃料生产合成气时都会释放出含硫气体，特别是释放出含H₂S气体。鉴于它的强毒性和臭味，H₂S的逸散是不许可的。

从硫化氢中回收硫的最为人们所熟知和最合适的方法是所谓的克劳斯法（Claus process）。根据该方法大部分的硫化氢通过氧化而被转变成元素硫，再通过冷凝分离出由此而得到的硫。但是，残余气流（即所谓克劳斯残余气）中仍含有若干H₂S和SO₂。

根据克劳斯法从含硫气体中回收硫的方法是基于以下的各反应：

反应（1）和（2）形成总反应：

通用的克劳斯转换器-适用于处理H₂S含量在50%～100%之间的气体-包括一个带有燃烧室的燃烧器，即所谓的热段（Thermal stage）;接着是一组反应器-一般是二个或三个充填有催化剂的反应器。这后几段构成了所谓的各催化段。

在燃烧室内，富H₂S的进气流在约1200℃的温度下与适量的空气一起燃烧。调整按化学计算的空气量，以使三分之一的硫化氢按反应（1）被完全燃烧而形成SO₂。反应式（1）为

在H₂S被部分氧化后，未氧化那部分的H₂S（即基本上为所提供的H₂S量的三分之二）与所形成的SO₂按照克劳斯反应、即反应（2）：

进一步进行反应。

因此，在热段约有近60%的H₂S被转变成元素硫。

在硫冷凝器中，来自燃烧室的气体被冷却到160℃左右，所形成的硫被凝结，随之通过弯管流到硫槽。

未冷凝的气体（其中H₂S∶SO₂的摩尔比不变，仍为2∶1）接着被加热到250℃左右，并被通过第一催化反应器，重新建立式（2）：

的平衡。

接着，来自第一催化反应器的气体在硫冷凝器中被再次冷却，其中所形成的液态硫被回收，而剩余的气体经再加热后被送入到第二催化反应器。

当原料气含H₂S浓度约在15%～50%之间时，就不能使用上面所介绍的“直通”法，而代之使用它的变体，即所谓的“分流”法。在后一方法中，原料气总量的三分之一被通入到热段，并在其中完全燃烧成为SO₂。原料气总量的三分之二绕过热段而被直接通入到第一催化反应器。当原料气含H₂S浓度在0～15%之间时，就不能再使用克劳斯法。那时，举例说就得使用再循环选择氧化法（Recycle Selectox Process），按照该方法是将原料气与调整到规定量的空气一起送入到氧化反应器，即所谓的氧化段中。反应器内装有能促进H₂S被氧化为SO₂的催化剂，而氧化空气量应调整到以使氧化后的H₂S与SO₂之比达到2∶1。此后进行克劳斯反应。在硫冷凝器中将来自氧化反应器的气体冷却，形成的硫在其中冷凝并被排出。

为了消除氧化反应器中所产生的反应热，将一部分来自硫冷凝器的气流再送入到氧化反应器。

显然，在再循环氧化法    中，催化而不会导致高温的氧化段与克劳斯法中的热段是等效的。

在下面，两段均被称为氧化段。