專利名稱：一種多級(jí)氧化還原反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)計(jì)硫磺回收工藝，特別是涉及一種多級(jí)氧化還原反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，酸性氣處理裝置是低效且能耗較高的，例如，在。為此希望有一種新型裝置來對(duì)酸性氣進(jìn)行更有效的處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多級(jí)氧化還原反應(yīng)器來對(duì)酸性氣進(jìn)行更有效的處理。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種多級(jí)氧化還原反應(yīng)器，所述多級(jí)氧化還原反應(yīng)器包括克勞斯反應(yīng)段，用于酸性氣在其內(nèi)進(jìn)行克勞斯反應(yīng)，在所述克勞斯反應(yīng)段內(nèi)填裝有克勞斯催化劑；加氫還原反應(yīng)段，在所述催化氧化反應(yīng)段內(nèi)填裝有還原催化劑，用于將酸性氣中含有的SO2轉(zhuǎn)化成H2S ;以及催化氧化反應(yīng)段。所述克勞斯反應(yīng)段、加氫還原反應(yīng)段和催化氧化反應(yīng)段順次連接，所述克勞斯反應(yīng)段位于上游，所述催化氧化反應(yīng)段位于下游，所述加氫還原反應(yīng)段位于所述克勞斯反應(yīng)段和所述催化氧化反應(yīng)段之間。所述反應(yīng)器集克勞斯反應(yīng)、加氫還原和催化氧化三個(gè)功能于一體，與三個(gè)功能分開設(shè)置的技術(shù)方案相比，大大減小了裝置占地面積并降低了裝置投資造價(jià)。而且，采用三個(gè)反應(yīng)段合成一個(gè)裝置的技術(shù)方式，使得所述多級(jí)氧化還原反應(yīng)器可以根據(jù)需要采取臥式反應(yīng)器或立式反應(yīng)器的形式。優(yōu)選地，在所述催化氧化反應(yīng)段內(nèi)設(shè)置有熱交換裝置，以調(diào)節(jié)所述催化氧化反應(yīng)段內(nèi)的溫度。而且通過所述熱交換裝置能夠回收催化氧化反應(yīng)段內(nèi)反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量。優(yōu)選地，所述熱交換裝置為盤管。從而以簡單的方式實(shí)現(xiàn)熱交換。優(yōu)選地，所述多級(jí)氧化還原反應(yīng)器進(jìn)一步包括設(shè)置在所述催化氧化反應(yīng)段外的汽包，且所述汽包與所述盤管相連接，用于根據(jù)需要控制所述催化氧化反應(yīng)段的溫度，以及以蒸汽的方式回收熱量。優(yōu)選地，所述多級(jí)氧化還原反應(yīng)器是立式的。優(yōu)選地，所述多級(jí)氧化還原反應(yīng)器是臥式的，所述克勞斯反應(yīng)段位于上方，所述催化氧化反應(yīng)段位于下方，所述加氫還原反應(yīng)段位于所述克勞斯反應(yīng)段和所述催化氧化反應(yīng)段之間。優(yōu)選地，所述多級(jí)氧化還原反應(yīng)器進(jìn)一步包括硫冷凝器，所述硫冷凝器與所述克勞斯反應(yīng)段和/或所述加氫還原反應(yīng)段的出口相連接，以回收硫磺。優(yōu)選地，在所述克勞斯反應(yīng)段、加氫還原反應(yīng)段和/或催化氧化反應(yīng)段中設(shè)置有人孔。以用于對(duì)所述反應(yīng)段內(nèi)部進(jìn)行維護(hù)和檢修。優(yōu)選地，所述多級(jí)氧化還原反應(yīng)器進(jìn)一步包括設(shè)置在所述克勞斯反應(yīng)段上游的酸性氣預(yù)熱器。
優(yōu)選地，所述多級(jí)氧化還原反應(yīng)器包括設(shè)置在克勞斯反應(yīng)段的氣體出口和加氫還原反應(yīng)段的氣體入口之間的反應(yīng)氣預(yù)熱器。


圖I根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的多級(jí)氧化還原反應(yīng)器的示意性原理圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的多級(jí)氧化還原反應(yīng)器的示意性原理圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的多級(jí)氧化還原反應(yīng)器 包括克勞斯反應(yīng)段、加氫還原反應(yīng)段以及催化氧化反應(yīng)段?？藙谒狗磻?yīng)段用于酸性氣在其內(nèi)進(jìn)行克勞斯反應(yīng)，在所述克勞斯反應(yīng)段內(nèi)填裝有克勞斯催化劑(A958和/或A988)。加氫還原反應(yīng)段內(nèi)填裝有還原催化劑(A988和/或A777)，用于將酸性氣中含有的SO2轉(zhuǎn)化成H2S。所述克勞斯反應(yīng)段、加氫還原反應(yīng)段和催化氧化反應(yīng)段順次連接，所述克勞斯反應(yīng)段位于上游，所述催化氧化反應(yīng)段位于下游，所述加氫還原反應(yīng)段位于所述克勞斯反應(yīng)段和所述催化氧化反應(yīng)段之間。所述多級(jí)氧化還原反應(yīng)器可以是立式的，也可以是臥式的。在立式反應(yīng)器中，所述克勞斯反應(yīng)段位于上方，所述催化氧化反應(yīng)段位于下方，所述加氫還原反應(yīng)段位于所述克勞斯反應(yīng)段和所述催化氧化反應(yīng)段之間。所述反應(yīng)器集克勞斯反應(yīng)、加氫還原和催化氧化三個(gè)功能于一體，與三個(gè)功能分開設(shè)置的技術(shù)方案相比，大大減小了裝置占地面積并降低了裝置投資造價(jià)。而且，采用三個(gè)反應(yīng)段合成一個(gè)裝置的技術(shù)方式，使得所述多級(jí)氧化還原反應(yīng)器可以根據(jù)需要采取臥式反應(yīng)器(圖I)或立式反應(yīng)器(圖2)的形式。在一優(yōu)選實(shí)施例中，在所述催化氧化反應(yīng)段內(nèi)設(shè)置有熱交換裝置(例如盤管)，以調(diào)節(jié)所述催化氧化反應(yīng)段內(nèi)的溫度。而且通過所述熱交換裝置能夠回收催化氧化反應(yīng)段內(nèi)反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量。更優(yōu)選地，所述多級(jí)氧化還原反應(yīng)器可以進(jìn)一步包括設(shè)置在所述催化氧化反應(yīng)段外的汽包，且所述汽包與所述盤管相連接，用于根據(jù)需要控制所述催化氧化反應(yīng)段的溫度，以及以蒸汽的方式回收熱量。所述多級(jí)氧化還原反應(yīng)器還可以進(jìn)一步包括硫冷凝器，所述硫冷凝器與所述克勞斯反應(yīng)段和/或所述加氫還原反應(yīng)段的出口相連接，以通過冷凝而回收硫磺。下面結(jié)合附圖對(duì)具體實(shí)施例做進(jìn)一步的說明。圖I所示的多級(jí)氧化還原反應(yīng)器是臥式的，克勞斯反應(yīng)段、加氫還原反應(yīng)段以及催化氧化反應(yīng)段依次從左至右排列。圖2所示的多級(jí)氧化還原反應(yīng)器是立式的，克勞斯反應(yīng)段、加氫還原反應(yīng)段以及催化氧化反應(yīng)段依次從上至下排列?？藙谒狗磻?yīng)段、加氫還原反應(yīng)段、催化氧化反應(yīng)段，每個(gè)反應(yīng)段相對(duì)獨(dú)立，但又構(gòu)成一個(gè)整體。在所述克勞斯反應(yīng)段、加氫還原反應(yīng)段和催化氧化反應(yīng)段中分別設(shè)置有人孔Ml、M2和M3。以用于對(duì)各所述反應(yīng)段內(nèi)部進(jìn)行維護(hù)和檢修。如圖I和圖2所示，在所述克勞斯反應(yīng)段、加氫還原反應(yīng)段和催化氧化反應(yīng)段還分別設(shè)置有測溫點(diǎn)T1-T6。以檢測各反應(yīng)段的溫度。從而根據(jù)所述溫度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，例如，調(diào)節(jié)各反應(yīng)段的溫度至適當(dāng)?shù)臏囟?，調(diào)節(jié)酸性氣預(yù)熱器和反應(yīng)氣預(yù)熱器的加熱溫度和速率，調(diào)節(jié)對(duì)加氫還原反應(yīng)段的氫氣供應(yīng)速率、流率等等。
克勞斯反應(yīng)段具有氣體進(jìn)口 NI和氣體出口 N2。加氫還原反應(yīng)段具有氣體進(jìn)口 N3和氣體出口 N4。催化氧化反應(yīng)段具有氣體進(jìn)口 N5和氣體出口 N6。酸性氣通過酸性氣預(yù)熱器加熱到一定溫度，從NI進(jìn)入多級(jí)氧化還原反應(yīng)器的克勞斯反應(yīng)段，在克勞斯反應(yīng)段內(nèi)填裝的克勞斯催化劑(例如A958和/或A988)的作用下進(jìn)行克勞斯反應(yīng)。克勞斯反應(yīng)段內(nèi)主要化學(xué)反應(yīng)為2H2S+S02 — 3/xSx+2H20C0S+H20 — H2S+C02CS2+2H20 — 2H2S+C02克勞斯反應(yīng)段的反應(yīng)氣從氣體出口 N2排出，經(jīng)過第一硫冷凝器(圖中未示出)回收硫磺。 克勞斯反應(yīng)段的反應(yīng)氣在經(jīng)過硫冷凝器回收硫磺后，由反應(yīng)氣預(yù)熱器加熱到適當(dāng)溫度，從氣體入口 N3進(jìn)入多級(jí)氧化還原反應(yīng)器的加氫還原反應(yīng)段，在加氫還原反應(yīng)段內(nèi)進(jìn)行選擇性催化還原反應(yīng)。催化還原反應(yīng)器內(nèi)部填裝有還原催化劑(A988和A777)，針對(duì)于酸性氣中含有少量的SO2，將其轉(zhuǎn)化為H2S,為下一步反應(yīng)做準(zhǔn)備。氫氣可以通過氣體入口 N3進(jìn)入加氫還原反應(yīng)段，也可以通過不同于氣體入口 N3的其它氣體入口(氫氣入口)進(jìn)入加氫還原反應(yīng)段。加氫還原反應(yīng)段內(nèi)的主要化學(xué)反應(yīng)為S02+2H2 — S+2H20反應(yīng)后的反應(yīng)氣從氣體出口 N4排出，進(jìn)入第二硫冷凝器回收硫磺。在一個(gè)實(shí)施例中，第二硫冷凝器是與第一硫冷凝器完全獨(dú)立的裝置；在另一實(shí)施例中，第二硫冷凝器與第一硫冷凝器共用部分構(gòu)件。經(jīng)第二硫冷凝器回收硫磺的反應(yīng)氣在加熱后從氣體進(jìn)口 N5進(jìn)入催化氧化反應(yīng)段，在催化氧化反應(yīng)段內(nèi)部進(jìn)行催化氧化反應(yīng)。所述催化氧化反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)是2H2S+S02 — 3/xSx+2H20C0S+H20 — H2S+C022H2S+02 — 2/x Sx+2H20在催化氧化反應(yīng)段內(nèi)部有冷卻盤管，通過控制與冷卻盤管相連接的外部汽包來控制催化氧化反應(yīng)段內(nèi)反應(yīng)溫度。降低催化氧化反應(yīng)段內(nèi)的溫度有利于提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和熱量的回收利用。催化氧化反應(yīng)段還具有與冷卻盤管相連接的給水口 N7和出水汽口 N8。出水汽口NS與所述外部汽包相連接。通過外接汽包可以根據(jù)需要控制調(diào)節(jié)催化氧化反應(yīng)段內(nèi)部溫度，同時(shí)也副產(chǎn)蒸汽，回收熱量。圖示實(shí)施例的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)下述的優(yōu)點(diǎn)I、改變了常規(guī)克勞斯因硫化氫濃度低而消耗燃料氣的現(xiàn)狀。2、調(diào)整了氧氣和酸性氣的配比關(guān)系，無需嚴(yán)格控制過程氣中氧含量。3、有機(jī)硫水解徹底,可達(dá)99 %水解。4、硫磺回收率高于99%或99. 5%。5、對(duì)HCN、NH3不敏感，可完全水解或氧化。6、不會(huì)造成因酸性氣中存留少量烯烴(O. 3% V以下)而造成積碳問題。7、副產(chǎn)硫磺純度> 99 % (GBT2449-2006)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
8、副產(chǎn)物可回收，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)經(jīng)濟(jì)，節(jié)能減排。9、改變了依賴進(jìn)口技術(shù)高效回收硫磺，實(shí)現(xiàn)了全國產(chǎn)化，節(jié)約項(xiàng)目。10、大大減少了裝置體積和造價(jià)，減少投資費(fèi)用。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍；本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書中的權(quán)利要求限定，并且凡是依發(fā)明所作的等效變化與修改，都在本發(fā)明專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多級(jí)氧化還原反應(yīng)器，其特征在于，包括 克勞斯反應(yīng)段，用于酸性氣在其內(nèi)進(jìn)行克勞斯反應(yīng)，在所述克勞斯反應(yīng)段內(nèi)填裝有克勞斯催化劑； 加氫還原反應(yīng)段，在所述加氫還原反應(yīng)段內(nèi)填裝有還原催化劑，用于將酸性氣中含有的SO2轉(zhuǎn)化成H2S ;以及 催化氧化反應(yīng)段， 其中，所述克勞斯反應(yīng)段、加氫還原反應(yīng)段和催化氧化反應(yīng)段順次連接，所述克勞斯反應(yīng)段位于上游，所述催化氧化反應(yīng)段位于下游，所述加氫還原反應(yīng)段位于所述克勞斯反應(yīng)段和所述催化氧化反應(yīng)段之間。
2.如權(quán)利要求I所述的多級(jí)氧化還原反應(yīng)器，其特征在于，在所述催化氧化反應(yīng)段內(nèi)設(shè)置有熱交換裝置，以調(diào)節(jié)所述催化氧化反應(yīng)段內(nèi)的溫度。
3.如權(quán)利要求2所述的多級(jí)氧化還原反應(yīng)器，其特征在于，所述熱交換裝置為盤管。
4.如權(quán)利要求3所述的多級(jí)氧化還原反應(yīng)器，其特征在于，所述多級(jí)氧化還原反應(yīng)器進(jìn)一步包括設(shè)置在所述催化氧化反應(yīng)段外的汽包，且所述汽包與所述盤管相連接，用于根據(jù)需要控制所述催化氧化反應(yīng)段的溫度，以及以蒸汽的方式回收熱量。
5.如權(quán)利要求I所述的多級(jí)氧化還原反應(yīng)器，其特征在于，所述多級(jí)氧化還原反應(yīng)器是立式的。
6.如權(quán)利要求I所述的多級(jí)氧化還原反應(yīng)器，其特征在于，所述多級(jí)氧化還原反應(yīng)器是臥式的，所述克勞斯反應(yīng)段位于上方，所述催化氧化反應(yīng)段位于下方，所述加氫還原反應(yīng)段位于所述克勞斯反應(yīng)段和所述催化氧化反應(yīng)段之間。
7.如權(quán)利要求I所述的多級(jí)氧化還原反應(yīng)器，其特征在于，進(jìn)一步包括硫冷凝器，所述硫冷凝器與所述克勞斯反應(yīng)段和/或所述加氫還原反應(yīng)段的出口相連接，以回收硫磺。
8.如權(quán)利要求I所述的多級(jí)氧化還原反應(yīng)器，其特征在于，在所述克勞斯反應(yīng)段、加氫還原反應(yīng)段和/或催化氧化反應(yīng)段中設(shè)置有人孔。
9.如權(quán)利要求I所述的多級(jí)氧化還原反應(yīng)器，其特征在于，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述克勞斯反應(yīng)段上游的酸性氣預(yù)熱器。
10.如權(quán)利要求I所述的多級(jí)氧化還原反應(yīng)器，其特征在于，在克勞斯反應(yīng)段的氣體出口和加氫還原反應(yīng)段的氣體入口之間設(shè)置有反應(yīng)氣預(yù)熱器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多級(jí)氧化還原反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括填裝有克勞斯催化劑的克勞斯反應(yīng)段，用于酸性氣在其內(nèi)進(jìn)行克勞斯反應(yīng)；填裝有還原催化劑的加氫還原反應(yīng)段；以及催化氧化反應(yīng)段。所述各反應(yīng)段順次連接，所述克勞斯反應(yīng)段位于上游，所述催化氧化反應(yīng)段位于下游，所述加氫還原反應(yīng)段位于所述克勞斯反應(yīng)段和所述催化氧化反應(yīng)段之間。所述反應(yīng)器集克勞斯反應(yīng)、加氫還原和催化氧化三個(gè)功能于一體，與三個(gè)功能分開設(shè)置的技術(shù)方案相比，大大減小了裝置占地面積并降低了裝置投資造價(jià)。而且，采用三個(gè)反應(yīng)段合成一個(gè)裝置的技術(shù)方式，使得所述多級(jí)氧化還原反應(yīng)器可以根據(jù)需要采取臥式反應(yīng)器或立式反應(yīng)器的形式。
文檔編號(hào)B01D53/75GK102847421SQ20121035493
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者邵志輝 申請人:邵志輝