一种基于Claus反应系统的低硫排放的硫回收工艺及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种低硫排放的硫回收装置及工艺。
【背景技术】
[0002]随着经济的快速发展，我国因含硫燃料冶炼、焙烧等使用排放的SO2急剧增加，由此引起的环境问题越来越突出。对此，国家出台不少政策以及法规来控制302的排放。标准要求进一步提高，从不高于960mg/Nm3，到2015年7月I日GB31570新规定的302的排放浓度小于400mg/Nm3 (特殊情况下小于100mg/Nm3)，足见中国石化行业实施绿色低碳发展战略的决心。但一些在建的化工装置，特别是煤制天然气项目一般经过硫回收装置后，最终尾气中SO2排放浓度仍只是满足老标准，达到850mg/Nm3及以上，这对环境保护是非常不利的。
[0003]目前，国内煤制天然气项目现行硫回收装置主要采用Claus+SCOT工艺，该工艺包括硫磺回收工序、尾气处理工序、溶剂再生工序。采用二级Claus工艺，原料气与空气(氧气)以低于化学计量比混合燃烧，温度达1200°C，
[0004]2H2S+302= 2S0 2+2H20 (I)
[0005]2H2S+S02= 3S+2Hz0 (2)
[0006]之后经过液硫分离器将液硫分离下来，尾气送入焚烧炉处理后，其中的有机硫及微量的硫蒸汽均转化为S02。然后与氢混合进入尾气处理工序的加氢反应器，将S02& COS还原为H2S,由二乙醇胺溶液吸收其中的H2S,剩余部分在尾气焚烧炉内被燃烧为S02，回收余热后，由烟囱排放出。此外，还需再配套溶剂再生工序以再生醇胺贫液供循环使用。该工艺流程长，设备多，耗资大，需用到加氢技术，对安全控制要求较高，且硫回收效果满足不了环保要求的进一步提高。因此，急需寻找一种更优的工艺方法来降低硫回收装置的尾气SO2排放量。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、占地面积小、制备投资低、对环境友好的基于Claus反应系统的低硫排放的硫回收工艺。
[0008]本发明还提供一种用上述工艺的基于Claus反应系统的低硫排放的硫回收系统，具有系统简单、运行成本和设备投资低、尾气处理效果好的优点。
[0009]本发明工艺为，酸性原料气进入Claus反应系统进行反应，反应后得到的尾气送入焚烧炉进行焚烧，使尾气转化为含SO2的烟气，所述含SO 2的烟气经换热器回收余热后由烟气进口送入脱硫塔下部浓缩段，与浓缩段内稀硫胺换热降温，然后向上进入脱硫塔的中部吸收段，烟气中的SO2与氨水反应生成硫胺，反应后的液体下行进入浓缩段再经浆料出口排出，反应后的气体上行进入氨法脱硫塔上部的水洗段，除去烟气中夹带的液体并降温后由顶部烟气出口排出。
[0010]所述含SO2的烟气经换热器回收余热后与高温烟道气混合后再送入脱硫塔的下部浓缩段。
[0011]控制含SO2的烟气与高温烟道气混合后的气体温度为120-140°c。
[0012]本发明基于Claus反应系统的低硫排放的硫回收系统，包括Claus反应系统，所述Claus反应系统的尾气出口经焚烧炉、换热器与脱硫塔的烟气进口连接，所述脱硫塔顶部设有烟气出口、下部设有设有烟气进口、底部设有浆料出口，塔身由上部的水洗段、中部吸收段和下部浓缩段组成。
[0013]所述脱硫塔的水洗段上部设有清水喷淋头，下部设有废氨水进口。
[0014]所述脱硫塔的烟气进口和换热器之间连接的管道上还设有高温烟道气进口。
[0015]高温烟气进口与脱硫塔的烟气进口之间的管道内衬VEGF鳞片胶泥防腐层。
[0016]发明人对现有Claus反应系统的尾气处理流程进行分析，发现该尾气在经焚烧炉焚烧后气相中的含硫介质会全部转化为SO2，形成含SO2的烟气，这部分烟气具有以下特点:1:温度高，800°C?900°C ;2，烟气中SO2含量高(5%?30%质量百分比)；因此脱硫是关键，对于此问题，发明人考虑对于出焚烧炉的烟气用换热器回收余热降温后，再将高温烟道气引入管道中混合，进入脱硫塔的下部浓缩段，这样做的目的是利用烟气中的热能对浓缩段内的稀硫胺进行浓缩，降温后的烟气上升进入中部吸收段，废氨水通入中部吸收段与烟气中的SO2反应生成硫胺(反应式为xNH 3+H20+S02 = (NH 4) xH2-xS03)，反应后的液体下行进入浓缩段，气体上行被水进一步洗涤降温后由脱硫塔顶部的烟气出口排出，排出烟气温度可降至48?50°C，脱硫塔底部浆料出口引出的浆料经进一步加工可得到硫胺副产品。
[0017]控制含SO2的烟气与高温烟道气混合后的气体温度为120_140°C，压力为1500Pa，温度过低会产生酸结露现象腐蚀管道。温度过高导致管道内衬VEGF鳞片胶泥防腐层脱落。
[0018]本发明工艺中所述高温烟道气可以为煤化工装置的锅炉烟气，氨水为可以采用装置副产的废氨水，实现了变废为宝的可持续发展策略，减少了废物排放，节省了处理成本。
[0019]本发明工艺较现有技术相比，省去加氢反应及溶剂再生装置，减少了由此带来的电能、蒸汽及溶剂的消耗，尾气经焚烧炉焚烧，换热器降温后，直接引入氨法脱硫塔，极大提高了生产的安全性，降低了设备及能耗投资成本，节省占地面积，本发明工艺302的回收率高，排放气中302的含量可降低到10ppm以下，相比于原设计，SO2排放量可减少301.8t/a?322t/a，在满足国家规范的同时，有限控制了大气污染。
【附图说明】
[0020]图1为本发明流程不意图。
[0021]图中:I一Claus反应系统；2—焚烧炉；3—换热器；4_高温烟道气进口、5_烟气进口、6-烟气出口、7—脱硫塔、7.1-水洗段、7.2-吸收段、7.3-浓缩段、8—浆料出口 ；9一废氨水进口、10-清水喷淋头。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图1对本发明作进一步解释说明:
[0023]如图1所示，基于Claus反应系统的低硫排放的硫回收系统，包括Claus反应系统1，所述Claus反应系统I的尾气出口经焚烧炉2、换热器3与脱硫塔7的烟气进口 5连接，所述脱硫塔7顶部设有烟气出口 6、下部设有设有烟气进口 5、底部设有浆料出口 8，塔身由上部的水洗段7.1、中部吸收段7.2和下部浓缩7.3段组成。所述脱硫塔7的水洗段7.1上段设有清水喷淋头10，用于洗涤来自吸收段7.2的烟气，下段设有废氨水进口 9。所述脱硫塔7的烟气进口 5和换热器3之间连接的管道上还设有高温烟道气进口 4。高温烟气进口4与脱硫塔7的烟气进口 5之间的管道内衬VEGF鳞片胶泥防腐层。
[0024]工艺过程:
[0025]酸性原料气进入Claus反应系统I进行反应，酸气中的大部分H2S转化为硫磺，同时其中存在的S02、COS及微量单质硫蒸汽，出Claus反应系统的尾气继续进入焚烧炉2中进行焚烧，使含硫介质全部转化为SO2，焚烧后的含SO2的烟气(简称烟气，800°C?900°C，SO2^量由计算得到)进入换热器4进行余热回收降温至80°C?120°C，然后与来自煤化工装置的高温烟道气(温度为120°C?250°C )汇合后(控制烟气与高温烟道气混合后的气体温度为 120-140°C，气量为 50349Nm3/h，SO2含量:0.511% (V)即 13000mg/Nm3)，从氨法脱硫塔7的烟气进口 5进入下部浓缩段7.3，浓缩段7.3内的稀硫胺从热烟气中吸取热量，用于自身浓缩，使烟气温度降为55?60°C ;经过浓缩段后烟气向上进入氨法脱硫塔7的中部吸收段7.2，烟气中的302与由废氨水进口 9引入的废氨水反应生成硫胺，之后烟气进入氨法脱硫塔7上部的水洗段7.1，被清水喷淋头10喷出的清水洗涤除去烟气中夹带的液体并使烟气温度降至48?50°C，最后由顶部的烟气出口 6排出。硫胺料浆则从氨法脱硫塔7的底部的浆料出口 8引出，送入后续的硫胺后处理单元制得硫胺产品。
[0026]由烟气出口 6排出的烟气中SO2含量降低到100mg/Nm3以下，同比排放量减少301.8t/a?322t/a，满足国家规范要求，有效控制了 SO2对空气的污染，具有重要的现实意义。
【主权项】
1.一种基于Claus反应系统的低硫排放的硫回收工艺，其特征在于，酸性原料气进入Claus反应系统进行反应，反应后得到的尾气送入焚烧炉进行焚烧，使尾气转化为含302的烟气，所述含SO2的烟气经换热器回收余热后由烟气进口送入脱硫塔下部浓缩段，与浓缩段内稀硫胺换热降温，然后向上进入脱硫塔的中部吸收段，烟气中的SO2与氨水反应生成硫胺，反应后的液体下行进入浓缩段再经浆料出口排出，反应后的气体上行进入氨法脱硫塔上部的水洗段，除去烟气中夹带的液体并降温后由顶部烟气出口排出。2.如权利要求1所述的基于Claus反应系统的低硫排放的硫回收装置，其特征在于，所述含SO2的烟气经换热器回收余热后，后与高温烟道气混合后再送入脱硫塔的下部浓缩段。3.如权利要求1所述的基于Claus反应系统的低硫排放的硫回收装置，其特征在于，控制含SO2的烟气与高温烟道气混合后的气体温度为120-140°C。4.一种基于Claus反应系统的低硫排放的硫回收系统，包括Claus反应系统，其特征在于，所述Claus反应系统的尾气出口经焚烧炉、换热器与脱硫塔的烟气进口连接，所述脱硫塔顶部设有烟气出口、下部设有设有烟气进口、底部设有浆料出口，塔身由上部的水洗段、中部吸收段和下部浓缩段组成。5.如权利要求4所述的基于Claus反应系统的低硫排放的硫回收系统，其特征在于，所述脱硫塔的水洗段上部设有清水喷淋头，下部设有废氨水进口。6.根据权利要求4所述的基于Claus反应系统的低硫排放的硫回收系统，其特征在于:所述脱硫塔的烟气进口和换热器之间连接的管道上还设有高温烟道气进口。7.根据权利要求6所述的基于Claus反应系统的低硫排放的硫回收系统，其特征在于:高温烟气进口与脱硫塔的烟气进口之间的管道内衬VEGF鳞片胶泥防腐层。
【专利摘要】本发明公开了一种基于Claus反应系统的低硫排放的硫回收工艺及其系统，解决了Claus反应系统尾气处理流程长，耗资大，污染环境的问题。技术方案包括酸性原料气进入Claus反应系统进行反应，反应后得到的尾气送入焚烧炉进行焚烧，使尾气转化为含SO2的烟气，所述含SO2的烟气经换热器回收余热后由烟气进口送入脱硫塔下部浓缩段，然后向上进入脱硫塔的中部吸收段，烟气中的SO2与氨水反应生成硫胺，反应后的液体下行进入浓缩段再经浆料出口排出，反应后的气体上行进入上部的水洗段后由顶部烟气出口排出。本发明设备投资和运行成本低、对环境友好，处理后的尾气中SO2含量可降低到100mg/Nm3以下，满足了国家规范要求。
【IPC分类】F23G7/06, F23J15/06, C01B21/093, F23J15/02
【公开号】CN105020723
【申请号】CN201510459789
【发明人】张洪伟, 江大波, 武丽娜, 段中华, 刘三军, 李要合, 江圆圆
【申请人】中国五环工程有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月30日