[发明专利]含硫化氢气流的处理

说明书

本发明涉及一种处理含硫化氢的进料气流的方法和装置。

所谓含硫化氢和二氧化碳的酸性气流，是例如石油和气体精炼厂里生成的废气流。有必要对酸性气流进行处理，以在它排放到大气之前，充分地除去全部含量的硫化氢。除去硫化氢传统上是按克劳斯法进行，其中所含的部分硫化氢在加热炉里燃烧，生成二氧化硫和水蒸汽；一些生成物二氧化硫在加热炉里与剩余的硫化氢反应，生成含硫化氢、二氧化硫、二氧化碳、水蒸汽和硫蒸汽的，并还典型地包括氢、一氧化碳、氧硫化碳(羰基硫化物)和二硫化碳的气体混合物。通过冷凝从所述气体混合物中分离硫蒸汽，使生成的基本上不含硫蒸汽的气体混合物，经受二氧化硫与硫化氢进一步反应的多个催化阶段，以生成更多的硫蒸汽。从催化反应各个阶段下游的气体混合物中分离更多的硫蒸汽。由此生成典型地含有酸性气体的初始硫含量的2-6％的尾气。将尾气送去进一步处理以充分地除去所有剩余的硫的化合物。

上述处理所要满足的环境标准，变得越来越严格了。在某些国家，要求每一千个参与该方法的硫原子，排放到大气中的不超过三个。换句话说，由硫化氢转化成硫的转化率必须至少为99.7％，以满足该标准。结果，克劳斯设备已趋于变得更复杂，配有更大量的硫化氢与二氧化硫反应的催化阶段，和更精密的尾气净化装置。这种精密装置增加了设备费。

EP-A-0565316涉及一种使硫化氢与二氧化硫反应的催化阶段的数量和尺寸都有可能降低的方法，并且在一些实施例中可以完全除去这些阶段。在根据EP-A-0565316的方法中，将离开与加热炉联接的硫冷凝器的一些或全部气体混合物，送到催化氢化器，在这里二氧化硫被还原成硫化氢。然后通过冷凝从离开催化氢化器的气体混合物中除去水蒸汽。将生成的脱水蒸汽的气体混合物典型地分成两股气流。将一股气流循环到加热炉。可以将另一股气流进料到另外的、但更少的、硫化氢与二氧化硫反应的一系列阶段，或在少数实施例中可将其直接送到焚化炉中。在这些实施例中，其中将清洗气体直接送到焚化炉中，将进料和循环气流都预热到100℃-300℃范围内的温度。据说，循环气流与进料的比率一般趋于增大，转化率增加到高于98％，由此增加了对循环气流预热的需要，并加大了对增加加热炉尺寸的需求。因此，这种实施例不适合于满足由硫化氢转化成与进料气流的组成无关的硫的转化率为99.7％的需要。它还公开了可以用合适的胺洗涤来从清洗气流中分离硫化氢。

US-A-4919912还公开了从含硫化氢的气流中回收硫的方法，其中使用胺分离步骤。在根据US-A-4919912的方法中，带有二氧化硫的进料气流在催化克劳斯反应器中与含硫化氢的气流反应，并在分离生成的硫蒸汽之后，将剩余的二氧化硫氢化成硫化氢。然后通过用合适的胺水溶液吸收来分离硫化氢，并将其作为含硫化氢的气流，循环到催化克劳斯反应器。在根据US-A-4919912的一类方法中，流到催化反应器中的带有二氧化硫的进料气流，是通过燃烧硫化氢气流而生成的。一些如此生成的二氧化硫与剩余的硫化氢反应，生成一些硫蒸汽。除去生成的硫蒸汽，是通过催化克劳斯反应器上游的预冷凝来进行的。因此实质上，这类方法是只有一个硫化氢与二氧化硫反应的催化阶段、并带有将硫化氢循环到催化克劳斯反应器的尾气净化装置的、传统的克劳斯法。

该方法中硫化氢与二氧化硫反应的附加催化阶段具有如下的影响：降低向吸收装置的进料中硫化氢的摩尔分数，由此减少循环的硫化氢的量，因而与根据EP-A-0565316的方法相比，其有利方面要少得多。

EP-A-0798032涉及一种对根据EP-A-0565316的方法的改进，其中避免了硫化氢与二氧化硫反应的催化阶段，并且其中在脱水阶段的下游，压缩催化氢化的气体，并使其经受分馏以生成富硫化氢的初馏分和脱硫化氢的第二馏分。将典型地被送到焚化炉的第二馏分的气流从该工序中除去，使初馏分的气流返回加热炉。但是，该方法具有很多影响它工业应用适宜性的缺点。首先，因为通过分馏使硫化氢从二氧化碳中分离，需要在低于0℃下进行，有必要在脱水阶段从催化氢化的气体中完全分离水蒸汽。这就大大增加了需要吸收装置的脱水阶段的复杂性。另外，对压缩脱水氢化气流的需求，大大增加了该方法的操作和投资费用。还有必要提供合适的制冷系统以提供在蒸馏塔顶的冷凝。最后，由于二氧化碳超过约0.8摩尔分率，分离变得很难进行，如果想要分离高纯态的、即带有低含量硫化氢的二氧化碳，由于生成显示出共沸性的混合物，则需要不合理地大量的理论分离阶段。