[发明专利]选择性氧化硫化氢成元素硫的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种将在气体混合物中存在的硫化氢选择性氧化成元素硫的方法。

背景技术

净化气体中的硫化合物特别是硫化氢的必要性是通常公知的，净化之后其是在化学工艺中进一步处理，或供应至顾客，或排放至大气中。因此，存在许多用于从气体中除去硫化氢的方法。

通过从硫化氢回收硫而从气体中除去硫的最熟知和最合适的方法是所谓的克劳斯方法。在该方法中，硫化氢是通过氧化而相当程度地转变成元素硫；由此得到的硫是通过冷凝从气体中分离出来。剩余的气流(所谓的克劳斯尾气)仍然含有一些H₂S和SO₂。

通过所谓的克劳斯工艺从含硫气体中回收硫的方法是基于下列综合反应：

    (1)

  (2)

通常的克劳斯转化器(其适合用于处理硫化氢含量为50-100％的气体)包含一带有一燃烧室的燃烧器、一废热锅炉和一硫冷凝器(即所谓的热阶段)，紧接至少一个催化阶段，其包含一再热器、填充有催化剂的一反应器和一硫冷凝器。

在燃烧器和燃烧室中，富含硫化氢的进气流是用一定量的空气燃烧，以使得至少三分之一的硫化氢被完全燃烧形成SO₂。

在硫化氢经过这个部分氧化之后，硫化氢的非氧化部分和所形成的SO₂根据下列克劳斯反应方程进一步反应：

  (2″)

这个克劳斯反应通常在所谓的克劳斯阶段(在燃烧期间和燃烧之后)和在随后的催化步骤中发生。

在克劳斯方法中，硫化氢是非定量地转变成元素硫，主要是由于克劳斯反应是一个平衡反应且因此硫化氢和二氧化硫向元素硫的转变是不完全的(参见反应2″)。

剩余量的硫化氢和二氧化硫保留下来。现在，通常不允许将含有硫化氢的残余气体排放至大气中，且因此对该气体进行氧化，硫化氢和其它硫化合物以及在气相中存在的硫蒸汽和硫烟雾被氧化成二氧化硫。随着环境要求变得更严格，将不再允许这样做，因为导致二氧化硫排放太高。因此，必需进一步处理克劳斯装置的残余气体、尾气处理器中的尾气。

尾气处理方法是本领域熟练人员熟知的。最熟知的尾气处理方法是SCOT方法、BSR Selectox方法、克劳斯次-露点方法例如Sulfreen，CBA和MCRC，和Superclaus^TM方法。

在Superclaus^TM方法中，如美国专利申请4988494号所公开，通过降低输送至氧化阶段的燃烧或氧化空气的用量而将在离开最后催化克劳斯阶段的气体中的硫化氢浓度控制为0.8-3体积％。

在本专利的方法中，硫化氢在干床氧化阶段被选择性地氧化成元素硫。

在WO-A0010693中介绍了一种方法，其中在将被氢化的气体进一步处理例如选择性地氧化硫化氢成元素硫之前，首先氢化克劳斯尾气以除去二氧化硫。

这些方法的共同点是：通过根据在进料气中的硫物质的含量和分布来优化在选择性氧化阶段的硫回收量从而试图提高从气体混合物回收硫。然而，仍然存在进一步提高的空间，特别是在选择性氧化步骤中。已发现，在选择性氧化步骤中的硫产量，即转变成元素硫的硫化氢和在下游硫冷凝器中回收的硫化氢的量，可通过仔细控制某些工艺参数而被进一步提高。

在选择性氧化步骤中，空气或氧气是添加至来自于最后催化克劳斯阶段的含有硫化氢的气体中。氧气与硫化氢借助于催化剂按照下列方程反应成硫：

    (3)

硫产量被下列不受欢迎的副反应限制：

                (4)