一種基于Claus反應系統(tǒng)的低硫排放的硫回收工藝及系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及化工技術領域，具體涉及一種低硫排放的硫回收裝置及工藝。
【背景技術】
[0002]隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國因含硫燃料冶煉、焙燒等使用排放的SO2急劇增加，由此引起的環(huán)境問題越來越突出。對此，國家出臺不少政策以及法規(guī)來控制302的排放。標準要求進一步提高，從不高于960mg/Nm3，到2015年7月I日GB31570新規(guī)定的302的排放濃度小于400mg/Nm3 (特殊情況下小于100mg/Nm3)，足見中國石化行業(yè)實施綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略的決心。但一些在建的化工裝置，特別是煤制天然氣項目一般經(jīng)過硫回收裝置后，最終尾氣中SO2排放濃度仍只是滿足老標準，達到850mg/Nm3及以上，這對環(huán)境保護是非常不利的。
[0003]目前，國內(nèi)煤制天然氣項目現(xiàn)行硫回收裝置主要采用Claus+SCOT工藝，該工藝包括硫磺回收工序、尾氣處理工序、溶劑再生工序。采用二級Claus工藝，原料氣與空氣(氧氣)以低于化學計量比混合燃燒，溫度達1200°C，
[0004]2H2S+302= 2S0 2+2H20 (I)
[0005]2H2S+S02= 3S+2Hz0 (2)
[0006]之后經(jīng)過液硫分離器將液硫分離下來，尾氣送入焚燒爐處理后，其中的有機硫及微量的硫蒸汽均轉化為S02。然后與氫混合進入尾氣處理工序的加氫反應器，將S02& COS還原為H2S,由二乙醇胺溶液吸收其中的H2S,剩余部分在尾氣焚燒爐內(nèi)被燃燒為S02，回收余熱后，由煙囪排放出。此外，還需再配套溶劑再生工序以再生醇胺貧液供循環(huán)使用。該工藝流程長，設備多，耗資大，需用到加氫技術，對安全控制要求較高，且硫回收效果滿足不了環(huán)保要求的進一步提高。因此，急需尋找一種更優(yōu)的工藝方法來降低硫回收裝置的尾氣SO2排放量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種工藝簡單、占地面積小、制備投資低、對環(huán)境友好的基于Claus反應系統(tǒng)的低硫排放的硫回收工藝。
[0008]本發(fā)明還提供一種用上述工藝的基于Claus反應系統(tǒng)的低硫排放的硫回收系統(tǒng)，具有系統(tǒng)簡單、運行成本和設備投資低、尾氣處理效果好的優(yōu)點。
[0009]本發(fā)明工藝為，酸性原料氣進入Claus反應系統(tǒng)進行反應，反應后得到的尾氣送入焚燒爐進行焚燒，使尾氣轉化為含SO2的煙氣，所述含SO 2的煙氣經(jīng)換熱器回收余熱后由煙氣進口送入脫硫塔下部濃縮段，與濃縮段內(nèi)稀硫胺換熱降溫，然后向上進入脫硫塔的中部吸收段，煙氣中的SO2與氨水反應生成硫胺，反應后的液體下行進入濃縮段再經(jīng)漿料出口排出，反應后的氣體上行進入氨法脫硫塔上部的水洗段，除去煙氣中夾帶的液體并降溫后由頂部煙氣出口排出。
[0010]所述含SO2的煙氣經(jīng)換熱器回收余熱后與高溫煙道氣混合后再送入脫硫塔的下部濃縮段。
[0011]控制含SO2的煙氣與高溫煙道氣混合后的氣體溫度為120-140°c。
[0012]本發(fā)明基于Claus反應系統(tǒng)的低硫排放的硫回收系統(tǒng)，包括Claus反應系統(tǒng)，所述Claus反應系統(tǒng)的尾氣出口經(jīng)焚燒爐、換熱器與脫硫塔的煙氣進口連接，所述脫硫塔頂部設有煙氣出口、下部設有設有煙氣進口、底部設有漿料出口，塔身由上部的水洗段、中部吸收段和下部濃縮段組成。
[0013]所述脫硫塔的水洗段上部設有清水噴淋頭，下部設有廢氨水進口。
[0014]所述脫硫塔的煙氣進口和換熱器之間連接的管道上還設有高溫煙道氣進口。
[0015]高溫煙氣進口與脫硫塔的煙氣進口之間的管道內(nèi)襯VEGF鱗片膠泥防腐層。
[0016]發(fā)明人對現(xiàn)有Claus反應系統(tǒng)的尾氣處理流程進行分析，發(fā)現(xiàn)該尾氣在經(jīng)焚燒爐焚燒后氣相中的含硫介質(zhì)會全部轉化為SO2，形成含SO2的煙氣，這部分煙氣具有以下特點:1:溫度高，800°C?900°C ;2，煙氣中SO2含量高(5%?30%質(zhì)量百分比)；因此脫硫是關鍵，對于此問題，發(fā)明人考慮對于出焚燒爐的煙氣用換熱器回收余熱降溫后，再將高溫煙道氣引入管道中混合，進入脫硫塔的下部濃縮段，這樣做的目的是利用煙氣中的熱能對濃縮段內(nèi)的稀硫胺進行濃縮，降溫后的煙氣上升進入中部吸收段，廢氨水通入中部吸收段與煙氣中的SO2反應生成硫胺(反應式為xNH 3+H20+S02 = (NH 4) xH2-xS03)，反應后的液體下行進入濃縮段，氣體上行被水進一步洗滌降溫后由脫硫塔頂部的煙氣出口排出，排出煙氣溫度可降至48?50°C，脫硫塔底部漿料出口引出的漿料經(jīng)進一步加工可得到硫胺副產(chǎn)品。
[0017]控制含SO2的煙氣與高溫煙道氣混合后的氣體溫度為120_140°C，壓力為1500Pa，溫度過低會產(chǎn)生酸結露現(xiàn)象腐蝕管道。溫度過高導致管道內(nèi)襯VEGF鱗片膠泥防腐層脫落。
[0018]本發(fā)明工藝中所述高溫煙道氣可以為煤化工裝置的鍋爐煙氣，氨水為可以采用裝置副產(chǎn)的廢氨水，實現(xiàn)了變廢為寶的可持續(xù)發(fā)展策略，減少了廢物排放，節(jié)省了處理成本。
[0019]本發(fā)明工藝較現(xiàn)有技術相比，省去加氫反應及溶劑再生裝置，減少了由此帶來的電能、蒸汽及溶劑的消耗，尾氣經(jīng)焚燒爐焚燒，換熱器降溫后，直接引入氨法脫硫塔，極大提高了生產(chǎn)的安全性，降低了設備及能耗投資成本，節(jié)省占地面積，本發(fā)明工藝302的回收率高，排放氣中302的含量可降低到10ppm以下，相比于原設計，SO2排放量可減少301.8t/a?322t/a，在滿足國家規(guī)范的同時，有限控制了大氣污染。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明流程不意圖。
[0021]圖中:I一Claus反應系統(tǒng)；2—焚燒爐；3—換熱器；4_高溫煙道氣進口、5_煙氣進口、6-煙氣出口、7—脫硫塔、7.1-水洗段、7.2-吸收段、7.3-濃縮段、8—漿料出口 ；9一廢氨水進口、10-清水噴淋頭。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖1對本發(fā)明作進一步解釋說明:
[0023]如圖1所示，基于Claus反應系統(tǒng)的低硫排放的硫回收系統(tǒng)，包括Claus反應系統(tǒng)1，所述Claus反應系統(tǒng)I的尾氣出口經(jīng)焚燒爐2、換熱器3與脫硫塔7的煙氣進口 5連接，所述脫硫塔7頂部設有煙氣出口 6、下部設有設有煙氣進口 5、底部設有漿料出口 8，塔身由上部的水洗段7.1、中部吸收段7.2和下部濃縮7.3段組成。所述脫硫塔7的水洗段7.1上段設有清水噴淋頭10，用于洗滌來自吸收段7.2的煙氣，下段設有廢氨水進口 9。所述脫硫塔7的煙氣進口 5和換熱器3之間連接的管道上還設有高溫煙道氣進口 4。高溫煙氣進口4與脫硫塔7的煙氣進口 5之間的管道內(nèi)襯VEGF鱗片膠泥防腐層。
[0024]工藝過程:
[0025]酸性原料氣進入Claus反應系統(tǒng)I進行反應，酸氣中的大部分H2S轉化為硫磺，同時其中存在的S02、COS及微量單質(zhì)硫蒸汽，出Claus反應系統(tǒng)的尾氣繼續(xù)進入焚燒爐2中進行焚燒，使含硫介質(zhì)全部轉化為SO2，焚燒后的含SO2的煙氣(簡稱煙氣，800°C?900°C，SO2^量由計算得到)進入換熱器4進行余熱回收降溫至80°C?120°C，然后與來自煤化工裝置的高溫煙道氣(溫度為120°C?250°C )匯合后(控制煙氣與高溫煙道氣混合后的氣體溫度為 120-140°C，氣量為 50349Nm3/h，SO2含量:0.511% (V)即 13000mg/Nm3)，從氨法脫硫塔7的煙氣進口 5進入下部濃縮段7.3，濃縮段7.3內(nèi)的稀硫胺從熱煙氣中吸取熱量，用于自身濃縮，使煙氣溫度降為55?60°C ;經(jīng)過濃縮段后煙氣向上進入氨法脫硫塔7的中部吸收段7.2，煙氣中的302與由廢氨水進口 9引入的廢氨水反應生成硫胺，之后煙氣進入氨法脫硫塔7上部的水洗段7.1，被清水噴淋頭10噴出的清水洗滌除去煙氣中夾帶的液體并使煙氣溫度降至48?50°C，最后由頂部的煙氣出口 6排出。硫胺料漿則從氨法脫硫塔7的底部的漿料出口 8引出，送入后續(xù)的硫胺后處理單元制得硫胺產(chǎn)品。
[0026]由煙氣出口 6排出的煙氣中SO2含量降低到100mg/Nm3以下，同比排放量減少301.8t/a?322t/a，滿足國家規(guī)范要求，有效控制了 SO2對空氣的污染，具有重要的現(xiàn)實意義。
【主權項】
1.一種基于Claus反應系統(tǒng)的低硫排放的硫回收工藝，其特征在于，酸性原料氣進入Claus反應系統(tǒng)進行反應，反應后得到的尾氣送入焚燒爐進行焚燒，使尾氣轉化為含302的煙氣，所述含SO2的煙氣經(jīng)換熱器回收余熱后由煙氣進口送入脫硫塔下部濃縮段，與濃縮段內(nèi)稀硫胺換熱降溫，然后向上進入脫硫塔的中部吸收段，煙氣中的SO2與氨水反應生成硫胺，反應后的液體下行進入濃縮段再經(jīng)漿料出口排出，反應后的氣體上行進入氨法脫硫塔上部的水洗段，除去煙氣中夾帶的液體并降溫后由頂部煙氣出口排出。2.如權利要求1所述的基于Claus反應系統(tǒng)的低硫排放的硫回收裝置，其特征在于，所述含SO2的煙氣經(jīng)換熱器回收余熱后，后與高溫煙道氣混合后再送入脫硫塔的下部濃縮段。3.如權利要求1所述的基于Claus反應系統(tǒng)的低硫排放的硫回收裝置，其特征在于，控制含SO2的煙氣與高溫煙道氣混合后的氣體溫度為120-140°C。4.一種基于Claus反應系統(tǒng)的低硫排放的硫回收系統(tǒng)，包括Claus反應系統(tǒng)，其特征在于，所述Claus反應系統(tǒng)的尾氣出口經(jīng)焚燒爐、換熱器與脫硫塔的煙氣進口連接，所述脫硫塔頂部設有煙氣出口、下部設有設有煙氣進口、底部設有漿料出口，塔身由上部的水洗段、中部吸收段和下部濃縮段組成。5.如權利要求4所述的基于Claus反應系統(tǒng)的低硫排放的硫回收系統(tǒng)，其特征在于，所述脫硫塔的水洗段上部設有清水噴淋頭，下部設有廢氨水進口。6.根據(jù)權利要求4所述的基于Claus反應系統(tǒng)的低硫排放的硫回收系統(tǒng)，其特征在于:所述脫硫塔的煙氣進口和換熱器之間連接的管道上還設有高溫煙道氣進口。7.根據(jù)權利要求6所述的基于Claus反應系統(tǒng)的低硫排放的硫回收系統(tǒng)，其特征在于:高溫煙氣進口與脫硫塔的煙氣進口之間的管道內(nèi)襯VEGF鱗片膠泥防腐層。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Claus反應系統(tǒng)的低硫排放的硫回收工藝及其系統(tǒng)，解決了Claus反應系統(tǒng)尾氣處理流程長，耗資大，污染環(huán)境的問題。技術方案包括酸性原料氣進入Claus反應系統(tǒng)進行反應，反應后得到的尾氣送入焚燒爐進行焚燒，使尾氣轉化為含SO2的煙氣，所述含SO2的煙氣經(jīng)換熱器回收余熱后由煙氣進口送入脫硫塔下部濃縮段，然后向上進入脫硫塔的中部吸收段，煙氣中的SO2與氨水反應生成硫胺，反應后的液體下行進入濃縮段再經(jīng)漿料出口排出，反應后的氣體上行進入上部的水洗段后由頂部煙氣出口排出。本發(fā)明設備投資和運行成本低、對環(huán)境友好，處理后的尾氣中SO2含量可降低到100mg/Nm3以下，滿足了國家規(guī)范要求。
【IPC分類】F23G7/06, F23J15/06, C01B21/093, F23J15/02
【公開號】CN105020723
【申請?zhí)枴緾N201510459789
【發(fā)明人】張洪偉, 江大波, 武麗娜, 段中華, 劉三軍, 李要合, 江圓圓
【申請人】中國五環(huán)工程有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月30日