[发明专利]一种硫磺回收装置的催化剂组合工艺

说明书

技术领域

本发明属于硫磺回收技术领域，具体涉及一种硫磺回收装置的催化剂组合工艺。

背景技术

原油或煤中的硫化物在加工过程中转化为H₂S，而H₂S是剧毒物质，对人体和环境有极大的毒害作用，必须进行无害化处理，相应采用的最合适的工艺就是硫磺回收工艺。

炼油厂的酸性气主要来源于催化干气脱硫、焦化干气脱硫、污水气体气提塔气、加氢精制装置脱硫等装置。炼油厂的酸性气的主要加工流程是：

原油中的硫→石油加工(常减压)→汽油/煤油/柴油→加氢精制→H₂S→硫磺回收→硫磺

在以煤为原料的化工厂中，酸性气的加工流程主要是煤→煤化工→脱硫→H₂S→硫磺回收→硫磺

工业普遍采用改良克劳斯工艺处理炼油厂、化工厂等产生的含有H₂S的酸性气，回收硫磺并保护环境。其基本原理如下：

由于酸性气中烃类的存在，在燃烧炉的高温条件下，不可避免的会有少量的有机硫化物CS₂和COS生成，因此在催化反应器必须通过有机硫水解反应将其除去：

克劳斯反应的基本工艺类型有三种：直流法、分流法及硫循环法：直流法是酸性气全部通过燃烧炉及废热锅炉，在燃烧炉中生成大量的硫磺；分流法是只有三分之一的酸性气通过燃烧炉燃烧成SO₂，与其余部分在转化器前混合进入转化器，炉中生成的硫磺很少；硫循环法是酸性气不通过燃烧炉，而硫磺在炉中燃烧生成SO₂并在第一转化器前与含有H₂S的酸性气混合进行反应。

世界对清洁燃料的需求及来自日益严格的环保法规的压力对硫磺回收装置的总硫回收率提出了越来越高的要求，一方面，由于炼油厂加工能力的增加副产的H₂S越来越多，而政府部门要求的装置排放量越来越低，这就要求增加硫磺回收装置处理能力的同时提高装置的总硫回收率以满足双重要求。

国家环境保护部制定了更加严格的大气污染物综合排放标准(GB16297-1996)并规定从1997年1月1日开始强制性实施。GB16297对SO₂排放作了严格规定，新污染源SO₂≤960mg/m³(336ppmv)，现有污染源SO₂≤1200mg/m³(420ppmv)，并对硫化物排放量也作了规定。按此标准，要求炼油厂和化工厂硫磺回收总硫回收率要达到99.7～99.9％。克劳斯硫磺回收装置只有采用还原吸收尾气处理工艺才能达到上述环保标准的要求。

传统的克劳斯工艺主要包括酸性气燃烧炉、废热锅炉、两个或三个催化反应器及冷凝器、捕集器等设备组成。一般第二反应器后总硫转化率可以达到94～97％。相应采用的催化剂主要有活性氧化铝性催化剂、助剂型氧化铝催化剂、以及二氧化钛催化剂等。

为了满足更高的环保要求，必须对克劳斯装置排出的尾气进行进一步的净化处理。过去采用的工艺主要有低温克劳斯工艺、超级克劳斯工艺、尾气加氢还原工艺等。但是只有尾气加氢还原工艺可以满足最严格的环保别准。总硫回收率可以达到99.8％以上。尾气加氢还原工艺的主要原理是采用氢气将硫磺回收装置尾气中的非H₂S的含硫化合物如SO₂/COS/CS₂/S等全部加氢为H₂S，然后通过甲基二乙醇胺(MDEA)将H₂S吸收并通过蒸汽加热解吸后返回到硫磺回收装置的酸性气燃烧炉进行进一步的硫磺回收。从吸收塔顶部排出的尾气仅含有微量的硫化物，通过焚烧炉高温焚烧后排入大气。烟气中SO₂的排放量小于960mg/m³，满足G B16297-1996的排放要求。

尾气加氢还原反应器采用的是普通的CoO/MoO/Al₂O₃加氢催化剂，入口温度为280～300℃，反应器床层温度一般为300～330℃。

该工艺的最大缺点是一次性投资大，尾气加氢处理装置的投资是前面硫磺回收装置投资的1.5倍，而且由于需要加氢、胺吸收、胺液解吸等操作，需要消耗H2、MDEA胺液以及再生用的蒸汽，装置的操作费用高，对于一套5万吨/年的硫磺回收装置来说，每年的操作费用约为2500万元。而且尾气加氢装置本身并不产生任何经济效益。