本實(shí)用新型涉及硫化工領(lǐng)域，特別涉及一種用于二硫化碳生產(chǎn)過程氣的氧化催化和加氫還原的處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
二硫化碳生產(chǎn)工藝中，對(duì)含H2S的酸氣中的硫磺回收和尾氣處理工藝大都圍繞克勞斯工藝展開，傳統(tǒng)的克勞斯工藝基本流程為：將含H2S的酸氣在配風(fēng)的條件下送入催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中，在200℃~350℃的溫度下催化反應(yīng)，反應(yīng)出來的過程氣經(jīng)過硫冷凝器，在130℃~200℃的溫度下，通過冷凝分離出硫磺，同時(shí)副產(chǎn)低壓蒸汽，未冷凝的尾氣氣相部分再做進(jìn)一步處理后放空。發(fā)生主要的反應(yīng)如下：
如專利號(hào)為CN103539077A公開的一種克勞斯硫回收裝置液硫池含硫廢氣處理工藝，包括液硫池（1）、還包括蒸汽噴射器（11）和克勞斯?fàn)t（8），液硫池（1）中的液硫蒸發(fā)產(chǎn)生的硫蒸汽及液硫脫出的硫化氫氣體與鼓入的非凈化風(fēng)混合形成含硫廢氣，由蒸汽噴射器（11）把液硫池脫出的含硫廢氣送至硫磺克勞斯?fàn)t（8）內(nèi)，在克勞斯?fàn)t內(nèi)將含硫廢氣中所有硫元素轉(zhuǎn)換為硫單質(zhì)，由硫冷凝器（14）冷凝為液硫回。
又如專利號(hào)為CN103318847A公開的一種含硫化氫廢氣的高效硫回收方法，將含H2S的廢氣在焚燒爐中完全燃燒生成SO2氣體和水蒸汽，然后經(jīng)過余熱鍋爐冷卻，生成溫度為300℃～500℃的工藝氣體，同時(shí)產(chǎn)生7.0～7.5MPa 高壓蒸汽；工藝氣體進(jìn)入帶有反應(yīng)段和冷卻段的氧化反應(yīng)器，在氧化反應(yīng)器中催化氧化生成SO3并轉(zhuǎn)化為硫酸蒸汽；硫酸蒸汽進(jìn)入冷卻器中，在250℃以上用空氣冷卻硫酸蒸汽，分離出硫酸液體和不凝氣體；不凝氣體經(jīng)過多級(jí)加熱后再進(jìn)行第二次催化氧化和第二次冷卻分離，排放達(dá)到排放要求的不凝氣體，并收集分離出的硫酸液體。
這種工藝存在一些問題：1）轉(zhuǎn)化率低，只有80%～90%，2）強(qiáng)放熱，難以維持合適的反應(yīng)溫度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的之一是為了解決現(xiàn)有的二硫化碳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含硫化氫過程氣的硫回收存在的上述問題，提供一種用于二硫化碳生產(chǎn)過程氣的處理工藝，解決了傳統(tǒng)工藝關(guān)于催化轉(zhuǎn)化溫度難以控制的問題，有效的提高了過程的轉(zhuǎn)化率，最終排放尾氣（SO2濃度小于30ppm）以遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)的濃度。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案：一種用于二硫化碳生產(chǎn)過程氣的處理工藝，包括氧化催化回收和加氫催化還原兩個(gè)主要階段，具體步驟包括：（1）將含H2S的酸氣和燃料氣空氣首先送入酸氣燃燒爐內(nèi)在溫度為950℃～1400℃下發(fā)生高溫燃燒反應(yīng)；（2）酸氣燃燒爐內(nèi)產(chǎn)生的過程氣通入轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，在170℃～350℃的溫度下催化反應(yīng)；（3）轉(zhuǎn)化反應(yīng)器反應(yīng)出來的過程氣分離出硫磺，產(chǎn)生的尾氣在催化劑的作用下，尾氣中的二氧化硫、元素硫被加氫還原成硫化氫，有機(jī)硫則被水解為硫化氫；（4）步驟（3）中所產(chǎn)生的含有硫化氫尾氣通過胺液循環(huán)回收H2S和CO2，凈化后的尾氣進(jìn)入尾氣灼燒爐灼燒、排放。
本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案，將過程氣的處理分為氧化催化回收和加氫催化還原分為兩個(gè)階段，在酸氣燃燒爐和反應(yīng)轉(zhuǎn)化器內(nèi)發(fā)生的主反應(yīng)分別如下：
放熱較現(xiàn)有的硫回收工藝要低，便于控制催化轉(zhuǎn)化溫度，凈化后的尾氣進(jìn)入尾氣灼燒爐灼燒，最終（SO2濃度小于30ppm）以遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)的濃度排入大氣，使得總硫回收率達(dá)99.8%以上。
作為優(yōu)選，步驟（2）中，所述轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的入口溫度210～250℃，一方面保證在催化劑作用下使COS和CS2的水解吸熱反應(yīng)正向進(jìn)行，另一方面這一合適的溫度有利于H2S與SO2在床層催化劑作用下發(fā)生放熱反應(yīng)正向進(jìn)行以回收硫磺，但又不至低到硫的露點(diǎn)溫度以下，造成液硫析出，而使催化劑失去活性，造成硫轉(zhuǎn)化率的下降。
作為優(yōu)選，步驟（2）中，酸氣燃燒爐內(nèi)產(chǎn)生的過程氣，經(jīng)過熱量回收降溫后，通入轉(zhuǎn)化反應(yīng)器進(jìn)行催化反應(yīng)，回收反應(yīng)熱，副產(chǎn)出蒸汽，達(dá)到節(jié)能降耗的循環(huán)經(jīng)濟(jì)目的。
作為優(yōu)選，步驟（2）中，采用多級(jí)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器進(jìn)行催化反應(yīng)，可以提高回收率。
進(jìn)一步優(yōu)選，采用二級(jí)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器進(jìn)行催化反應(yīng)，第三級(jí)及以上轉(zhuǎn)化反應(yīng)器理論上可以再提升硫的回收率，但提升幅度只有百分之一左右，所以本優(yōu)選在保障較高硫回收率的同時(shí)，節(jié)省了設(shè)備投資和空間利用。
作為優(yōu)選，在催化轉(zhuǎn)化中，一級(jí)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器采用高溫（290℃～320℃），二級(jí)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化溫度則采用較低溫度(220℃～240℃)。
作為優(yōu)選，過程氣在通入所述一級(jí)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器和二級(jí)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器之前加熱達(dá)到反應(yīng)溫度送入所述轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，避免了高溫?fù)胶祥y的閥芯易腐蝕，閥頭襯里易脫落，溫度不易自動(dòng)控制，以及使用周期短的缺陷。
作為優(yōu)選，所述一級(jí)、二級(jí)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器采用活性鋁基催化劑，過程氣（H2S、SO2等）在催化劑作用下完成轉(zhuǎn)化生成硫磺回收。
作為優(yōu)選，步驟（3）中，采用鈷鉬催化劑，在催化劑作用下尾氣中的二氧化硫、元素硫被加氫還原成硫化氫，有機(jī)硫被水解轉(zhuǎn)化成硫化氫。
作為優(yōu)選，所述轉(zhuǎn)化反應(yīng)器采用絕熱式固定床反應(yīng)器，能夠?qū)崿F(xiàn)床層溫度偏差控制在10℃以內(nèi)。
作為優(yōu)選，控制80%的配風(fēng)量，在酸氣燃燒爐內(nèi)僅讓1/3體積的H2S燃燒生成SO2，另根據(jù)尾氣中H2S:SO2 = 2:1來控制其余20%的配風(fēng)量。酸氣燃燒爐內(nèi)部分H2S轉(zhuǎn)化為硫蒸汽，其余H2S繼續(xù)在反應(yīng)轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。
作為優(yōu)選，步驟（3）中尾氣經(jīng)加熱后進(jìn)行加氫還原反應(yīng)，加熱采用凈化后的天然氣為燃料直接在線加熱，配風(fēng)比在0.7～0.75，既滿足尾氣加氫反應(yīng)器入口溫度280～300℃的要求，又可保證尾氣加氫反應(yīng)所需的氫源。
本實(shí)用新型的目的之二是提供上述處理工藝所采用的處理設(shè)備，包括沿著過程氣的流動(dòng)方向依次設(shè)置的酸氣燃燒爐、一級(jí)冷凝冷卻器、一轉(zhuǎn)加熱器、一級(jí)反應(yīng)器、二級(jí)冷凝冷卻器、捕集器、加氫反應(yīng)器和加氫冷卻器。
作為優(yōu)選，在所述二級(jí)冷凝冷卻器和所述捕集器之間設(shè)有依次設(shè)置的二轉(zhuǎn)加熱器、二級(jí)反應(yīng)器和三級(jí)冷凝冷卻器。
作為優(yōu)選，所述一級(jí)冷凝冷卻器和二級(jí)冷凝冷卻器為同一冷凝冷卻器。
作為優(yōu)選，所述一級(jí)冷凝冷卻器、二級(jí)冷凝冷卻器和三級(jí)冷凝冷卻器通過液硫封罐連接有精制液硫槽。
作為優(yōu)選，所述捕集器與所述加氫反應(yīng)器之間設(shè)置有在線加熱爐。
作為優(yōu)選，所述一級(jí)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器和二級(jí)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器采用絕熱式固定床轉(zhuǎn)化器。
作為優(yōu)選，所述一級(jí)加熱器連接有一級(jí)分水罐。
作為優(yōu)選，所述二級(jí)加熱器連接有二級(jí)分水罐。
通過實(shí)施上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型通過在工藝和設(shè)備上進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)含硫化氫的過程氣中硫的高效回收，總硫回收率達(dá)99.8%以上，還解決了傳統(tǒng)工藝關(guān)于催化轉(zhuǎn)化溫度難以控制的問題，最終排放尾氣中SO2含量遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)的濃度。
附圖說明
附圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例1：
一種用于二硫化碳生產(chǎn)過程氣的處理工藝，將過程氣的處理分為氧化催化回收和加氫催化還原分為兩個(gè)階段，來自上游工序的經(jīng)過穩(wěn)壓后的含有硫化氫的過程氣，在酸氣燃燒爐1內(nèi)和天然氣NG、壓縮空氣CA在950℃下發(fā)生燃燒，以烴類完全燃燒和1/3硫化氫生成二氧化硫來控制80%的風(fēng)量，另根據(jù)尾氣中H2S:SO2 = 2:1來控制其余20%的風(fēng)量。燃燒后的高溫過程氣進(jìn)入酸氣燃燒爐的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，副產(chǎn)2.2MPa的中壓蒸汽MS，換熱后冷卻至350℃。過程氣進(jìn)入一級(jí)冷凝冷卻器2，在一級(jí)冷凝冷卻器2中產(chǎn)生0.35Mpa的低壓蒸汽LS，同時(shí)過程氣本身冷卻至160℃，冷凝下來的液硫從一級(jí)冷凝冷卻器2的出口封頭底部，經(jīng)液硫封槽10自流進(jìn)入精制液硫槽11，冷卻過后的過程氣經(jīng)一級(jí)加熱器3升溫至210℃進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)轉(zhuǎn)化器4，在溫度為300℃下發(fā)生催化反應(yīng)，一級(jí)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器4采用絕熱式固定床反應(yīng)器，床層溫度偏差控制在10℃以內(nèi)。在催化劑的作用下，硫化氫與二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，生成硫磺。反應(yīng)完成后，溫度為300℃的反應(yīng)過程氣進(jìn)入二級(jí)冷凝冷卻器2，副產(chǎn)出0.3Mpa蒸汽，過程氣被冷卻至160℃，冷凝下來的液硫從二級(jí)冷凝冷卻器2的底部，經(jīng)液硫封槽10自流進(jìn)入精制液硫槽11，冷卻后的過程氣再經(jīng)捕集器12進(jìn)一步捕集硫霧后，進(jìn)入在線加熱爐13。天然氣和空氣首先在線加熱爐13中進(jìn)行次當(dāng)量燃燒，配風(fēng)比在0.75，提供加氫反應(yīng)所需的氫氣，并同時(shí)加熱尾氣至290℃，送入加氫反應(yīng)器14內(nèi)。在催化劑的作用下，尾氣中的二氧化硫、元素硫被加氫還原成硫化氫，有機(jī)硫(COS，CS2)則被水解為硫化氫。在經(jīng)過加氫冷卻器15冷卻之后，蒸汽冷凝器SC排出或回收，余熱回收副產(chǎn)0.3Mpa的蒸汽供用汽設(shè)備使用，為尾氣進(jìn)一步進(jìn)入急冷塔起到了預(yù)冷卻的效果。
加氫還原尾氣中的H2S及部分CO2再經(jīng)過急冷后進(jìn)入吸收塔，經(jīng)過胺液選擇性的吸收解吸后，凈化后的尾氣在尾氣灼燒爐內(nèi)被天然氣空氣灼燒，將剩余的硫化物轉(zhuǎn)化為SO2，此時(shí)SO2含量低于20ppm，符合排放標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)由煙囪排至大氣。
實(shí)施例2：
一種用于二硫化碳生產(chǎn)過程氣的處理工藝，如附圖1所示，將過程氣的處理分為氧化催化回收和加氫催化還原分為兩個(gè)階段，來自上游工序的經(jīng)過穩(wěn)壓后的含有硫化氫的過程氣，在酸氣燃燒爐1內(nèi)和天然氣NG、空氣CA在1000℃下發(fā)生燃燒，以烴類完全燃燒和1/3硫化氫生成二氧化硫來控制80%的風(fēng)量，另根據(jù)尾氣中H2S:SO2 = 2:1來控制其余20%的風(fēng)量。燃燒后的高溫過程氣進(jìn)入酸氣燃燒爐的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，副產(chǎn)2.2MPa的中壓蒸汽MS，換熱后冷卻至350℃。過程氣進(jìn)入一級(jí)冷凝冷卻器2，在一級(jí)冷凝冷卻器2中產(chǎn)生0.35Mpa的低壓蒸汽LS，同時(shí)過程氣本身冷卻至160℃，冷凝下來的液硫從一級(jí)冷凝冷卻器2的出口封頭底部，經(jīng)液硫封槽10自流進(jìn)入精制液硫槽11，冷卻過后的過程氣經(jīng)一級(jí)加熱器3升溫至220℃進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)轉(zhuǎn)化器4，一級(jí)反應(yīng)器4的入口溫度為210℃，在350℃的溫度下進(jìn)行催化反應(yīng)。其中一級(jí)加熱器3與一轉(zhuǎn)分水罐5連接，實(shí)現(xiàn)汽水分離。在催化劑的作用下，硫化氫與二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，生成硫磺。反應(yīng)完成后，溫度為300℃的反應(yīng)過程氣進(jìn)入二級(jí)冷凝冷卻器2，副產(chǎn)出0.3Mpa蒸汽，過程氣被冷卻至160℃，冷凝下來的液硫從二級(jí)冷凝冷卻器2的底部，經(jīng)液硫封槽10自流進(jìn)入精制液硫槽11，冷卻過后的過程氣經(jīng)二級(jí)加熱器6升溫至220℃進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器，二級(jí)反應(yīng)器的入口溫度為210℃，反應(yīng)溫度為220℃。加熱器6與二轉(zhuǎn)分水罐7連接，實(shí)現(xiàn)汽水分離。在催化劑的作用下，硫化氫與二氧化硫繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，生成硫磺。230℃的反應(yīng)過程氣進(jìn)入三級(jí)冷凝冷卻器9冷卻至130℃，冷凝下來的液硫從三級(jí)冷凝冷卻器底部，經(jīng)液硫封槽10自流進(jìn)入精制液硫槽11。冷卻后的過程氣再經(jīng)捕集器12進(jìn)一步捕集硫霧后，進(jìn)入在線加熱爐13。天然氣和空氣首先在線加熱爐13中進(jìn)行次當(dāng)量燃燒，配風(fēng)比在0.7，提供加氫反應(yīng)所需的氫氣，并同時(shí)加熱尾氣至300℃，送入加氫反應(yīng)器14內(nèi)。在催化劑的作用下，尾氣中的二氧化硫、元素硫被加氫還原成硫化氫，有機(jī)硫(COS、CS2)則被水解為硫化氫。在經(jīng)過加氫冷卻器15冷卻之后，余熱回收副產(chǎn)0.3Mpa的蒸汽供用汽設(shè)備使用，為尾氣進(jìn)一步進(jìn)入急冷塔起到了預(yù)冷卻的效果。
加氫還原尾氣中的H2S及部分CO2再經(jīng)過急冷后進(jìn)入吸收塔，經(jīng)過胺液選擇性的吸收解吸后，凈化后的尾氣在尾氣灼燒爐內(nèi)被天然氣空氣灼燒，將剩余的硫化物轉(zhuǎn)化為SO2，此時(shí)SO2含量低于20ppm，經(jīng)由煙囪排至大氣。
實(shí)施例3：
一種用于二硫化碳生產(chǎn)過程氣的處理工藝，將過程氣的處理分為氧化催化回收和加氫催化還原分為兩個(gè)階段，來自上游工序的經(jīng)過穩(wěn)壓后的含有硫化氫的過程氣，在酸氣燃燒爐1內(nèi)和天然氣NG、空氣CA在1000℃下發(fā)生燃燒，以烴類完全燃燒和1/3硫化氫生成二氧化硫來控制80%的風(fēng)量，另根據(jù)尾氣中H2S:SO2 = 2:1來控制其余20%的風(fēng)量。燃燒后的高溫過程氣進(jìn)入酸氣燃燒爐的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，副產(chǎn)2.2MPa的中壓蒸汽，換熱后冷卻至350℃。過程氣進(jìn)入一級(jí)冷凝冷卻器2，在一級(jí)冷凝冷卻器2中產(chǎn)生0.35Mpa的低壓蒸汽，同時(shí)過程氣本身冷卻至160℃，冷凝下來的液硫從一級(jí)冷凝冷卻器2的出口封頭底部，經(jīng)液硫封槽10自流進(jìn)入精制液硫槽11，冷卻過后的過程氣經(jīng)一級(jí)加熱器3升溫至210℃進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)轉(zhuǎn)化器4，一級(jí)反應(yīng)器4的入口溫度為250℃，在300℃的溫度下進(jìn)行催化反應(yīng)。其中一級(jí)加熱器3與一轉(zhuǎn)分水罐5連接，實(shí)現(xiàn)汽水分離。在催化劑的作用下，硫化氫與二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，生成硫磺。反應(yīng)完成后，溫度為300℃的反應(yīng)過程氣進(jìn)入二級(jí)冷凝冷卻器2，副產(chǎn)出0.3Mpa蒸汽，過程氣被冷卻至160℃，冷凝下來的液硫從二級(jí)冷凝冷卻器2的底部，經(jīng)液硫封槽10自流進(jìn)入精制液硫槽11，冷卻過后的過程氣經(jīng)二級(jí)加熱器6升溫至220℃進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器，二級(jí)反應(yīng)器的入口溫度為220℃，反應(yīng)溫度為240℃。加熱器6與二轉(zhuǎn)分水罐7連接，實(shí)現(xiàn)汽水分離。在催化劑的作用下，硫化氫與二氧化硫繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，生成硫磺。230℃的反應(yīng)過程氣進(jìn)入三級(jí)冷凝冷卻器9冷卻至130℃，冷凝下來的液硫從三級(jí)冷凝冷卻器底部，經(jīng)液硫封槽10自流進(jìn)入精制液硫槽11。冷卻后的過程氣再經(jīng)捕集器12進(jìn)一步捕集硫霧后，進(jìn)入在線加熱爐13。天然氣和空氣首先在線加熱爐13中進(jìn)行次當(dāng)量燃燒，配風(fēng)比在0.7，提供加氫反應(yīng)所需的氫氣，并同時(shí)加熱尾氣至280℃，送入加氫反應(yīng)器14內(nèi)。在催化劑的作用下，尾氣中的二氧化硫、元素硫被加氫還原成硫化氫，有機(jī)硫(COS、CS2)則被水解為硫化氫。在經(jīng)過加氫冷卻器15冷卻之后，余熱回收副產(chǎn)0.35Mpa的蒸汽供用汽設(shè)備使用，為尾氣進(jìn)一步進(jìn)入急冷塔起到了預(yù)冷卻的效果。
加氫還原尾氣中的H2S及部分CO2再經(jīng)過急冷后進(jìn)入吸收塔，經(jīng)過胺液選擇性的吸收解吸后，凈化后的尾氣在尾氣灼燒爐內(nèi)被天然氣空氣灼燒，將剩余的硫化物轉(zhuǎn)化為SO2，此時(shí)SO2含量低于25ppm，經(jīng)由煙囪排至大氣。