硫磺回收装置净化气处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于硫磺回收技术领域，具体地说，涉及一种硫磺回收装置净化气处理工艺。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，环境污染问题已成为经济高速发展的制约因素，是各国政府立法必不可少的重要内容。工业发达国家对硫排放要求非常严格，美国联邦政府环境保护局法规规定石油炼制工业加热炉烟气、硫磺尾气和催化裂化再生烟气SO2排放浓度限值为50ppm(v),约折合 143mg/m3。
[0003]目前中国硫磺回收装置烟气SO2排放浓度执行GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》，标准规定SO2排放浓度小于960mg/m3。2014年即将执行的新的环保标准，规定硫磺回收装置烟气SO2排放浓度小于400mg/m3，特别地区排放小于200mg/m3。目前中国大多数硫磺回收装置烟气中SO2含量虽在960mg/m3以下，但难以达到200mg/m3标准要求。影响硫磺回收装置烟气SO2排放浓度的因素主要为Claus净化尾气中含有一定量的硫化物。
[0004]净化尾气的总硫含量与脱硫剂的净化度和催化剂的转化率(特别是有机硫含量)密切相关，净化尾气主要含有未被吸收的H2S和有机硫，经焚烧炉焚烧后转化为SO2，增加烟气SO2排放浓度150-500mg/m3。如果对净化气进行脱除H2S处理，净化气中硫化物降至1ppm以下，烟气中SO2浓度将会显著下降。目前，硫磺回收装置的净化气一般直接进入焚烧炉焚烧，不进行其他方式的脱硫处理。
[0005]CN98114460.8 “一种含硫氧化物工业废气的处理方法”所述的技术方案是将硫磺回收装置中经吸收塔吸收出来的净化尾气直接引入焚烧炉焚烧，焚烧后气体引入催化氧化塔进行氧化吸收将SO2变为SO3，再将SO3与碱液(Ca(OH)2，或Mg(OH)2)接触副产石膏。但是增加催化氧化塔需要增加设备和投资成本。
[0006]CN201010139106.1 “用亚硫酸氢铵做中间体的制硫及尾气处理方法”所述的技术方案为将原有硫磺回收工艺中酸性水汽提单元的NH3分出得到气氨或氨水，再将焚烧后的尾气(SO2)引入其中进行反应，生成NH4HSO3和(NH4)2SO3雾化后再引入Claus反应炉反应，如此循环，净化尾气达标排放。但生成NH4HSO3和(NH4)2SO3雾化后再引入Claus反应炉反应，会降低反应炉的温度，增加装置的能耗。
【发明内容】
[0007]本发明旨在提共一种投资少、操作费用低的工艺来处理硫磺回收装置净化气，脱除净化气中的H2S,从而降低硫磺回收装置烟气中SO2浓度，解决硫磺回收中SO2排放不达标的技术问题。
[0008]本发明的技术方案是:一种硫磺回收装置净化气处理工艺，其步骤包括:
[0009]I)热反应阶段:
[0010]含H2S的酸性气在反应炉中部分燃烧转化为SO2，在高温下H2S与SO2发生Claus反应生成元素硫和反应炉尾气，元素硫进入液硫池回收得到液体硫磺，反应炉尾气进入催化反应阶段；所述反应炉燃烧温度为900-1400°C。
[0011]2)催化反应阶段:
[0012]反应炉尾气进入催化反应阶段的一级转化器，在催化剂作用下发生反应，生成元素硫和一级转化器尾气，元素硫进入液硫池回收得到液体硫磺，一级转化器尾气进入二级转化器反应，在催化剂作用下经Claus催化转化后，元素硫进入液硫池回收得到液体硫磺，催化反应后的Claus尾气进入尾气净化处理阶段；
[0013]3)尾气净化处理阶段:
[0014]Claus尾气加热到200-300°C后首先进入加氢反应器，在加氢催化剂作用下，含硫化合物加氢转化为H2S,然后经急冷塔降温至25-42°C，进入胺液吸收塔，胺液吸收加氢尾气中的H2S后；将净化尾气引入碱液中进行脱除H2S处理，脱除H2S后的尾气焚烧后排放；吸收H2S的胺液富胺液引入再生塔进行再生，再生酸性气与步骤I)中的原料酸性气混合，重新返回热反应阶段进一步回收元素硫；进行脱除H2S后的废碱液进行无害化处理。
[0015]所述的热反应阶段是将酸性气与空气在反应炉内混合燃烧，控制燃烧温度900-1400°C，三分之一的H2S燃烧转化为SO2，并在高温下发生Claus反应。
[0016]2H2S+302 — 2 S02+2H20 (I)
[0017]SO2 + 2H2S — 2H20 + 3S (2)
[0018]形成含有元素硫、H2S、S02和C0S、CS2的过程气。其中的元素硫经冷凝进入液硫池，过程气进入催化反应段。
[0019]所述催化反应阶段是指热反应阶段产生的过程气，进入装填Claus转化催化剂的一级转化器和二级转化器，在催化剂的作用下，发生如下反应:
[0020]SO2 + 2H2S — 2H20 + 3S (3)
[0021]C0S+H20 — H2S+C02 (4)
[0022]CS2+2H20 — 2H2S+C02 (5)
[0023]经Claus催化转化后,元素硫经冷凝进入液硫池,反应后的Claus尾气含有微量元素硫、H2S, SO2和COS、CS2等硫化物，进入尾气净化单元。
[0024]所述的尾气净化处理阶段是指Claus尾气被加热到200_300°C进入加氢反应器，在加氢催化剂的作用下，尾气中携带的元素硫、SO2等加氢全部转化为H2S, COS、CS2水解转化为H2S。含H2S的加氢尾气经急冷塔降温至25-42°C，进入胺液吸收塔，H2S被胺液吸收，吸收H2S后的净化尾气H2S含量一般在几十到几百ppm (V)。吸收H2S的胺液(富胺液)进入再生塔进行再生，再生酸性气与酸性气混合，重新返回热反应段进一步回收元素硫。
[0025]所述的净化尾气引入碱液中进行脱除H2S处理是指将净化尾气引入碱液中，碱液是氢氧化钠或氨水，在碱液中发生以下反应:
[0026]H2S+2NH40H — (NH4) 2S+2H20 或 H2S+2Na0H — Na2S+2H20 (6 )
[0027](NH4) 2S+H2S — 2NH4HS 或 Na2S+H2S — 2NaHS (7 )
[0028]在碱液中，净化气中的H2S与碱液(或氨水)发生反应生成硫氢化钠(或氨)或硫化钠(或氨)，使净化气中的H2S的量低于5mg/m3以下。碱液吸收后的净化尾气中只含少量在催化转化器中未被水解的有机硫及微量的H2S,将净化尾气引入焚烧炉焚烧后排放，烟气中SO2含量可显著降低，降低幅度一般在100-800mg/m3之间。
[0029]碱液使用一定时间后吸收效果会变差,应定期更换碱液或注氨。
[0030]所述的废碱液无害化处理是指将废碱液送到碱渣生物处理装置或酸性水汽提装置进行处理。
[0031]酸性水汽提装置为炼油厂通用设备。
[0032]废碱液进行碱渣生物处理是指在空气和微生物的作用下将废碱液中的无机硫化物氧化成硫代硫酸盐、亚硫酸盐和硫酸盐，然后经过微生物降解，使出水C0DCr〈500mg/L，达到二级生物处理系统进水水质的控制指标。
[0033]废碱液进行酸性水汽提处理是指将废碱液用蒸汽常压加热至124°C，利用NH3和H2S在不同温度下的溶解度差异，破坏了 NH3和H2S在水中的平衡，促使它们由液相中向汽相中转移，含NHjP H2S的酸性气引入硫磺装置制硫炉重新回收硫磺，经汽提后的酸性水册13和H2S在水中的浓度达到净化水指标的要求。
[0034]在酸性水汽提的过程中，由于酸性水中的弱酸和强酸都能以化学方式固定氨和硫，使之很难被汽提出去，注入碱【如氢氧化钠】可以使氨、硫化铵和硫氢化氨比较容易从水中汽提到酸性气中，废碱液注入酸性水中，将被固定的铵还原成游离氨和游离分子态硫化物汽提出去。
[0035]本发明中使用的碱液优选为氢氧化钠或氨水，具有价格低、吸收效果好的特点。氢氧化钠浓度一般为10-40%，优选为20-30% ;氨水浓度一般为3-25%，优选为5-15%。碱液的吸收温度为常温，一般为25-42°C ;净化气与碱液体积比一般为1000-1:1，保证脱后净化尾气H2S含量小于5mg/m3。
[0036]使用碱吸收处理硫磺回收装置净化尾气具有吸收效果好，操作简单，费用低的特点，废碱液送到碱渣生物处理装置或酸性水汽提装置，可做到无害化处理，具有环保的特点。通过对硫磺回收装置净化尾气的处理，确保尾气中H2S含量低于5mg/m3，最终硫磺回收装置烟气S02排放浓度可显著降低，具有显著的环保效益。
[0037]本发明的有益效果在于:1、可使净化尾气H2S脱除至5mg/m3以下，烟气中SO2含量可显著降低，降低幅度在100-1000mg/m3 ;2、提供了废碱液的处理方法，废碱液送到碱渣生物处理装置或酸性水汽提装置，可做到无害化处理。
【附图说明】
[0038]图1是本发明的工艺流程图；
[0039]图2是现有技术的工艺流程图；
[0040]其中，1、酸性气；2、反应炉；3、一级转化器；4、二级转化器；5、Claus尾气；6、加氢反应器；7、急冷塔；8、胺液吸收塔；9、净化尾气；10、再生塔；11、再生酸性气；12、焚烧炉；13、烟囱；14碱液罐；15、经碱液吸收后尾气；16、无害化处理装置。
【具体实施方式】
[0041]以下结合附图和实施例具体说明本发明。
[0042]实施例1:
[0043]工艺流程如图1所示，包括热反应阶段、催化反应阶段和尾气净化处理阶段。
[0044]I)热反应阶段:
[0045]含H