[发明专利]含硫化氢的可燃气流的处理

说明书

                  发明背景

本发明涉及处理含硫化氢的可燃气流的方法和设备。

含硫化氢的气流(有时称作“酸性气流”)一般是在炼油厂和天然气加工装置中生成。因为硫化氢有毒，所以这种气流不应直接排放到大气中。处理含硫化氢的气流(如果需要，已预先浓缩)的常规方法是采用克劳斯法处理。在这种方法中，部分气流的硫化氢内容物在采用加热炉形式的加热阶段中燃烧以形成二氧化硫。随后所述二氧化硫与残留的硫化氢在加热炉内反应以形成硫蒸气。硫化氢与二氧化硫之间的反应不完全。将来自加热炉的废气流冷却并一般通过冷凝从冷却的废气流中抽出硫。所得的气流仍包含残留的硫化氢和二氧化硫，使该气流通过一系列阶段，使它们在这些阶段中发生残留的硫化氢与残留的二氧化硫之间的催化反应。在每阶段的下游抽出所得的硫蒸气。为了形成能安全排放到大气中的气流，可煅烧来自硫抽出处理最下游的废气或进行更进一步处理，例如通过壳牌-克劳斯法尾气硫回收过程(SCOT)或比冯-斯屈莱特福法硫磺回收过程(Beavon)处理。

可用空气支持硫化氢在所述过程的初始部分的燃烧。发生的反应所采用的化学计量法为：使较大体积量的氮气(当然是存在于助燃的空气中)流过所述处理过程并由此设定在给定大小的加热炉中可处理含硫化氢气流的速率的最高限度。可通过使用工业制造的氧气或富氧空气支持硫化氢的燃烧来提高这个最高限度。

通常，根据气流中所含硫化氢的浓度而提供的代替空气的工业纯氧会导致加热炉中产生过高的温度，这易于引起破坏，特别是对加热炉的耐热衬里产生破坏。已知各种提供空气的富氧程度而不产生过高温度的方法。例如，联合王国专利申请2 173 780 A公开了通过将液态水引入到加热炉的火焰带中来调节所述温度。美国专利序号5 352 433公开了特别有利的方法，其中通过在两个独立的加热炉中实施硫化氢的燃烧来提高克劳斯法的生产能力或生产量。因此，燃烧产生的总热量在两个加热炉之间分配，不需要使用外部的或循环的温度调节器。由此生产能力可比其它方法得到更大程度的提高。

一般，当在两个独立的加热炉中实施硫化氢的燃烧时，可通过在现有的装置中翻新改进另外的加热炉和适当的热交换装置来实施该方法。

本发明的目的是提供从含硫化氢的气流中回收硫的方法和装置，其中所述方法及装置可灵活操作、有效控制并还能至少提供一些用工业纯氧或富氧空气实施的优点。

                 发明概述

根据本发明提供了处理大量可燃的含硫化氢气流的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)操作第一克劳斯装置从第一种含硫化氢的可燃气流中回收硫，所述第一克劳斯装置包括一系列阶段，这些阶段依次包括：第一热克劳斯阶段、第一硫冷凝器和至少一个次系列阶段；所述次系列阶段包括催化克劳斯阶段和其下游的第二硫冷凝器；

(b)在至少一个另外的热克劳斯阶段中燃烧部分第二种可燃气流的硫化氢内容物；

(c)给所述另外的热克劳斯阶段提供具有氧气摩尔分数为至少0.25的助燃气体以支持在所述阶段中硫化氢的燃烧，所述助燃气体由从空气中分离出来的纯的或不纯的氧气流形成，或由空气与所述纯的或不纯的氧气流的混合物形成；

(d)从所述另外的热克劳斯阶段抽出包含硫化氢、二氧化硫、水蒸汽和硫蒸气的废气流并在另外的硫冷凝器中从所述废气流中除去硫蒸气以形成贫硫废气流；

(e)在所述第一热克劳斯阶段的下游和所述次系列中的催化克劳斯反应的初始部分的上游的区域中混合所述贫硫废气流和经过第一克劳斯装置处理的第一种可燃气体；

(f)产生第一控制信号，该信号为第二种可燃气体或其至少一种可燃组分进入所述另外的热克劳斯阶段的流速的函数；

(g)产生第二控制信号，该信号为在所述贫硫废气流中的硫化氢/二氧化硫的摩尔比的函数；并且

(h)使用所述控制信号设定供给所述另外的热克劳斯阶段的助燃气体的速率。

本发明也提供了用于处理大量含硫化氢的可燃气流的装置，该装置包括：

a)用于从第一含硫化氢的可燃气流中回收硫的第一克劳斯装置，该装置具有一系列阶段，所述阶段依次包括第一热克劳斯阶段、第一硫冷凝器和至少一个次系列阶段，其中所述次系列阶段包括催化克劳斯反应阶段和第二硫冷凝器；

b)至少一个另外的热克劳斯阶段，该阶段用于燃烧部分第二种含硫化氢的可燃气流的硫化氢内容物；