[发明专利]一种低温克劳斯硫磺回收工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及硫磺回收工艺技术领域，尤其是一种采用低温克劳斯方法对天然气净化处理、炼油、煤化工等硫磺进行回收的工艺及装置。

背景技术

目前，从含硫化氢的酸气中回收硫磺的技术有：常规克劳斯工艺、克劳斯延伸工艺、常规克劳斯+还原吸收类尾气处理工艺。它们的基本工艺流程和缺点介绍如下：

1.常规克劳斯工艺：

产生于1890年，1938年工业化。其主要反应有：

(1)热反应段(燃烧炉中进行)：

H₂S+1.5O₂＝SO₂+H₂O+518.9kJ/mol       (2-1)

H₂S+0.5SO₂＝0.75S₂+H₂O-4.75kJ/mol    (2-2)

式(2-1)反应的放出的热量为式(2-2)反应的2.5倍，燃烧炉内的高温赖其维持。

(2)催化反应段(催化剂床层中进行)：

H₂S+0.5SO₂＝1.5/n·S_n+H₂O+48.05kj/mol    (2-3)

此外还包括一些副反应：酸气中烃类的氧化反应，H₂S裂解反应以及炉内有机硫(COS及CS₂)的生成反应及催化段有机硫的水解反应等。

常规克劳斯工艺的缺点是：由于克劳斯反应受热力平衡和动力学平衡等因素的限制，常规克劳斯装置的硫回收率通常只能达到94％～97％，装置尾气经焚烧后SO₂排放量大，浓度高，对环境污染大。

目前已极少单独采用常规克劳斯工艺。

2.常规克劳斯+还原吸收类尾气处理工艺：

此工艺是将常规克劳斯尾气中各种形态的硫及硫化物还原为H₂S，然后进行吸收，这类方法的总硫收率最高可达99.8％，焚烧尾气中SO₂≤300ppm。其中应用比较广泛的是SCOT工艺和BSRP工艺。

这类工艺流程复杂，设备多，投资大，运行成本高，所回收的硫远不能抵偿操作费用，一般只有在硫磺回收装置的规模很大或者环保要求很严格的情况下选用。

3.克劳斯延伸工艺：

此类工艺有冷床吸附类的CBA工艺、MCRC工艺、采用绝热反应+催化床层移热等温反应的Clinsulf SDP工艺和直接氧化类的SuperClaus工艺、ClinsulfDO工艺等。

(1)CBA工艺和MCRC工艺：

一般有三床流程(1床常规克劳斯反应器+1床高温再生反应器+1床低温吸附态反应器)和四床流程两种(1床常规克劳斯反应器+1床高温再生反应器+2床低温吸附态反应器)。高温再生反应器和低温吸附态反应器周期性切换操作，低温吸附态反应器在过程气硫露点下操作，有利于化学平衡向生成硫的方向进行，从而提高硫的转化率。由于低温吸附态反应器中的温度低，接近硫露点，低温吸附态反应器中的催化剂不断吸附液硫，催化剂活性逐渐失活，因此必须提高低温吸附态反应器温度，排出催化剂吸附的液硫使催化剂再生。完成再生的反应器逐步由常规克劳斯反应向低温吸附态过渡直至饱和。三床流程总硫回收率约99.2％，四床流程中总硫回收率约99.4％。该工艺的缺点是低温吸附态反应器液硫积存于催化剂上，需周期性切换再生，因而是种非稳态工艺，在反应器切换期间，硫收率会有所降低。

(2)Clinsulf SDP工艺：

采用常规Claus绝热反应+亚露点的催化床层移热等温反应，常规Claus绝热反应有利于有机硫的水解，并可得到较高反应速率，一般总硫回收率约99.2％；亚露点反应的等温反应段则可保证较高的转化率。该工艺的缺点是设备结构复杂，反应器切换期间，硫收率会有所降低，高压蒸汽冷凝后循环，热能无法利用。

(3)Superclaus工艺：