[发明专利]一种硫化氢和二氧化硫反应脱硫的工艺装置和工艺方法

说明书

一种硫化氢和二氧化硫反应脱硫的工艺装置和工艺方法，包括反应器和分离器，反应器由上至下依次为尾气吸收区、反应区、沉降区；反应区的外壳体上设置至少两个气体入口管，所有气体入口管设置于同一水平面上，每个气体入口管与反应器壳体的器壁相切并连通反应区腔体，形成蜗牛壳状；沉降区连接分离器，分离器的另一端连接至反应器的尾气吸收区顶部。利用上述装置进行硫化氢和二氧化硫脱硫反应，反应溶液包括水和至少一种能溶于水的有机碱性化合物，使所述溶液的pH值≥7.2。本发明的装置和方法，实现反应器内溶液自搅拌的效果，可使气体在溶剂内的溶解速率及反应速率增加，硫化氢和二氧化硫反应的响应时间在15s以下，反应条件温和，所得硫磺无需精制，纯度高，设备简单易加工、投资低廉、操作安全。

技术领域

本发明涉及一种用于硫化氢和二氧化硫反应脱硫的工艺装置，及利用此工艺装置进行脱硫的方法，属于工业生产或工业废气净化领域。

背景技术

由于我国经济的发展，对原油的需求量有增无减，国内原油已经不足以满足国民需求，所以进口原油正源源不断输入中国。2016年1-12月中国进口原油38101万吨，与去年同期相比增长13.6%。随着我国进口原油量的逐年增加，高含硫原油所占的比重越来越大，为此各大炼油企业开发了一系列的高硫原油加工工艺，高硫原油在加氢精制、加氢裂化、催化裂化等加工过程中产生大量的含H₂S酸性气体及含SO₂的烟气。

对于含SO₂的烟气的处理分为干法、半干法和湿法三种，目湿法脱硫具有脱硫率高、装置运行可靠、操作简单等优点，因而世界各国现有的烟气脱硫技术主要以湿法脱硫为主。传统的湿法脱硫技术主要有石灰石-石膏法、双碱法脱硫、钠碱法脱硫、氨法脱硫法等。

对于含H₂S酸性气体的处理，目前工业上比较常用的有两种回收技术，一种是采用固定床催化氧化，最常用的方法为克劳斯工艺；另一种为美国Merichem公司气体技术产品公司（GTP）开发的LO-CAT工艺。

传统克劳斯装置由一个高温段及二个或三个转化段构成。高温段包括H₂S燃烧炉和废热锅炉，克劳斯法是利用气体中的H₂S在克劳斯燃烧炉内使H₂S部分氧化生成SO₂，燃烧反应方程式为H₂S+1.5O₂→SO₂+H₂O，约有1/3的H₂S于1200℃左右温度下与空气在燃烧炉内反应生成SO₂，其余未反应的H₂S同SO₂在温度较低的转化段借助于催化剂继续完成克劳斯反应生成硫磺。在克劳斯转化器中的反应方程式为2H₂S+SO₂→3S+2H₂O。

LO-CAT工艺的反应过程在一种弱碱性的液相体系中进行，使用螯合铁催化剂将H₂S转化为单质硫。其反应原理为：H₂S气体溶于水后，电离成H⁺和HS^-：H₂S→H⁺+HS^-。溶液中的催化剂Fe³⁺与HS^-发生氧化还原反应，HS^-被转化成单质硫， Fe³⁺则被还原为Fe²⁺：HS^-+2Fe³⁺→S+2Fe²⁺+H⁺。该工艺采用空气(氧气)作为铁催化剂的再生介质，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，使催化剂恢复活性，其过程为：2Fe²⁺+1/2O₂+H₂O→2Fe³⁺+2OH^-。总的化学反应方程式为：H₂S+1/2O₂→S+H₂O