[发明专利]从含H2S气体中连续回收硫的设备和其操作方法

说明书

本发明涉及从含有0.1-3.0体积％，优选0.5-1.5体积％的H₂S和其它气态含硫化合物，如SO₂、COS和CS₂，以及硫的气体中连续回收硫的设备和操作该设备的方法，其包含还原段，其中气态含硫化合物和硫在加氢催化剂床形成的固定床区上可以还原为H₂S，还包含选择性氧化段，其中H₂S在选择性氧化催化剂床形成的固定床区上可转变为硫。

克劳斯法作为从含H₂S进料气体中回收硫的重要工艺已经存在很久。运行克劳斯法的装置通常包括一个由燃烧室形成的高温段(thermal stage)和多个，优选两个或三个前后串联的各自配备固定床催化剂的催化段形成。在克劳斯法中，按照下列反应式，将部分H₂S燃烧从而获得SO₂：

H₂S+1.5O₂→SO₂+H₂O[1]

其余未反应的H₂S按照下列反应式与形成的SO₂反应：

2H₂S+SO₂3S+2H₂O[2]

从而获得硫和H₂O。

在高温段和催化段，每一段都由催化反应器、中间过热器和硫冷凝器组成，进行向硫的转化，然而会受到热力学的限制并且根据经验，最终的硫回收约94-98％，因此一定数量的H₂S和SO₂仍然保留在工艺气体中。

EP-B-1115472描述了从含H₂S气体中回收硫的工艺，其中在气流中所含的部分H₂S在氧化段中用氧气氧化从而获得SO₂和接着按照下列的克劳斯方程式在两个下游催化段中反应：

2H₂S+SO₂3S+2H₂O[3]

在离开最后催化段的产物气体中所含的SO₂在加氢催化剂固定床上催化还原，该固定床设置在按照气流方向的最后的催化段，和接着将离开最后的催化段的产物气体中所含的H₂S在产生的硫冷凝后有选择的氧化为硫。基于以上所述的化学计算方程式[3]，催化段用过量的H₂S进行操作。从输送给催化段上游的高温段的燃烧空气中分流一小部分并在其中添加离开最后的催化段的再次加热的产物气体。通过该工艺，基于进入克劳斯装置的气体，获得超过99.3-99.7％的硫回收率，在该装置中大部分的H₂S和SO₂转变为硫。该工艺尤其基于克劳斯法尾气中剩余的SO₂的氢化。从克劳斯段第一催化反应器出来的尾气提供给第二催化反应器，其中在通常由Al₂O₃组成的用于克劳斯反应的普通催化剂床下，提供用于将SO₂还原为S和H₂S的另一个催化剂床，该催化剂床由元素周期表VI和VIII族金属(优选钴-钼和镍-钼)组成。同样在尾气中所含的H₂和CO，与SO₂反应获得H₂S和硫。在选择性氧化段，在离开还原段的尾气中所含的H₂S转变为硫。

本发明的目的是改善上述用于从含有0.1-3.0体积％H₂S和其它气态含硫化合物以及硫的气流中，特别是从克劳斯装置的尾气流中，通过氢化段和下游的选择性氧化段回收硫的设备，特别是该设备具有较低的花费成本。

该目的是通过一种反应器实现的，在其按照气流方向的第一部分设置由加氢催化剂形成的固定床区，在其按照气流方向的第二部分设置由选择性氧化催化剂形成的固定床区，其中在固定床区之间提供用于将含有所需大气氧的气态冷却介质引入气流的空间。反应器可以相对于其主轴垂直或水平布置。

按照本发明特定的实施方案，选择性氧化催化剂由沉积在用作载体的碳化硅粒子上的氧化铁组成，其中氧化催化剂含铁量优选0.5-10wt％。使用该催化剂可以获得真实积极的效果。