[实用新型]用于生产硫和硫酸的工艺设备

说明书

本实用新型涉及一种用于生产硫和硫酸的工艺设备，所述工艺设备包括Claus反应炉、Claus废热锅炉、Claus转化工段、用于硫氧化的装置和硫酸工段。所述工艺设备允许设计和操作Claus尾气硫酸设备，大大减少了辅助燃料的消耗，并减少了用于SO₂氧化和硫酸冷凝步骤的设备尺寸和成本。

技术领域

本实用新型涉及一种用于将H₂S转化为单质硫和硫酸的方法，任选地，其中单质硫与硫酸之间具有可调节的比例。

背景技术

H₂S是包括炼油厂料流的加氢脱硫、天然气加工和粘胶纤维生产在内的许多工艺中常见的副产品。理想的是在将H₂S排放到大气中之前将其转化，因为H₂S具有剧毒、有气味并且对环境造成挑战。

在炼油工艺中，除了生产众所周知的高浓度H₂S气体外，通常还可能产生所谓的酸性水汽提气，其包含几乎等量的H₂S、H₂O和NH₃。

特别是在炼油厂中，用于减少H₂S的所选工艺一直是Claus工艺，该工艺在过去的八十年中广为人知并经过了优化。Claus工艺通过H₂S在Claus 反应炉中的亚化学计量燃烧而生成SO₂，从而提供Claus转化器进料气。随后的Claus工艺会将H₂S和SO₂转化以形成单质硫，其可以被冷凝并取出。

通常，Claus工艺的去除效率为95％至98％，这不足以满足环境要求。因此，通常的做法是在Claus工艺之后进行尾气处理，以减少99％以上的硫。尾气处理通常是硫酸设备，这就引入了对于处理硫酸的要求。

现已确定，可以将硫酸再循环到Claus反应炉中，在其中可以促进硫的形成，此外还提供了优化Claus反应和Claus尾气工艺设备尺寸和操作成本的机会。此外还确定，具有至少一定量的Claus尾气的催化氧化的硫酸设备的配置在能量消耗方面具有额外的益处。

在WO 2012/152919 A1中，提出了一种用于处理Claus尾气的硫酸方法，其中描述了Claus尾气中的H₂S向H₂SO₄的转化。该方法的步骤为：

1.亚化学计量氧化

2.Claus转化

3.在富含氧气的气氛中于400-700℃下使Claus尾气中经还原的硫物质(H₂S)氧化

4.SO₂催化氧化为SO₃

5.硫酸的冷凝

已经认识到，H₂SO₄产物并不总是令人期望的，并且建议将硫酸再循环到如上所述的上游Claus反应炉或H₂S氧化步骤。但是，硫酸的再循环仅被认为是对硫酸的一种减少，并且尚未评估H₂SO₄再循环对湿法硫酸或 Claus工艺的后果，即，未认识到H₂SO₄再循环需要减少引导至Claus反应炉的O₂量，也未实现对Claus工艺和硫酸工艺的有利影响。

在WO 2012/152919 A1中还认识到，在Claus反应炉和H₂S氧化步骤中可能都需要辅助燃料以获得所需的操作温度，而没有意识到在硫酸工艺中使用原料气作为H₂S氧化的辅助燃料的有益效果。

因此，将H₂SO₄再循环至Claus反应炉的提议本身不能提供可执行的工艺，而是需要进行其他工艺修改。