专利名称：一种二硫化碳制备过程中尾气的处理设备及方法
技术领域：
本发明涉及一种尾气的处理设备及方法，具体为一种二硫化碳制备过程中尾气的处理设备及方法。
背景技术：
众所周知，甲烷法生产二硫化碳的生产装置产量大，尾气量也大，反应时每制备一吨二硫化碳同时生成约一吨硫化氢，目前国内外均采用克劳斯工艺回收硫磺，然后硫磺返回二硫化碳的生产装置作为原料，也是一直使用的传统工艺，克劳斯燃烧炉回收硫化氢采用了人造氧化铝催化剂代替了天然铝矿石，提高了效率，克劳斯燃烧炉由原来的一级转化改为多级转化，使转化率由81％提高到95％-98％。随着甲烷法生产技术的提高，尾气回收方面也采用了新的工艺技术，将克劳斯回收后的尾气再进行回收，按照克劳斯尾气处理工艺的技术途径，可大体将其分为三类低温克劳斯类、还原类及氧化类，还原类工艺可以满足环保的最苛刻的要求，但投资相对比较大，通常是低温克劳斯类投资的2-2.5倍，此类工艺在我国大型的石化引进装置中采用很多；氧化类工艺应用较多的是焦亚硫酸钠法和柠檬酸盐法，焦亚硫酸钠法的二氧化硫回收率不是很高，同时还会有废液废水产生，而柠檬酸盐法的二氧化硫回收率相对较高，但成本很大；而低温克劳斯虽然具有投资小、主工艺流程短、装置简单等优点，但是在每个低温克劳斯反应器内所历经的反应吸附、加热、冷却三个过程中，必须配备专门的加热炉和冷却炉，造成了系统中热量的浪费，同时也增加了成本投入。
发明内容
本发明为了解决现有二硫化碳尾气回收系统中的低温克劳斯工艺存在的上述缺陷而提供一种经济合理、生产成本较低的二硫化碳制备过程中尾气的处理设备及方法。
本发明是采用如下技术方案实现的二硫化碳制备过程中尾气的处理设备，包括至少三台克劳斯反应器，反应器下部分别连有与克劳斯尾气总管相通的尾气输入支管，尾气输入支管上分别连有硫磺输出管和冷气体输出管，硫磺输出管的另一端与硫磺冷凝器的前部连接，硫磺冷凝器的尾部与捕硫器连接，捕硫器上方通过管道与灼烧炉连接，灼烧炉尾部与气气换热器相通，冷气体输出管的另一端与气气换热器相通，气气换热器上还设有热气体输入总管，反应器顶部设有与热气体输入总管另一端相通的热气体输入支管，每台反应器的热气体输入支管分别相通，所述的每根管道上均装有阀门。
本发明所述的反应器顶部分别设有氮气输入管，在吹冷操作时可同时配入惰性气体进行冷却。
利用上述所述的设备完成二硫化碳制备过程中的尾气处理方法，包括硫化氢混合气体在克劳斯燃烧炉以及多级催化转化器内的回收过程，回收后的尾气进入低温克劳斯系统，经克劳斯系统的尾气进入至少三台克劳斯反应器内，分别交替进行反应吸附、加热、吹冷操作，反应吸附操作温度在硫磺的露点之下，其中发生吸附反应后的气体用于冷却刚被加热解吸的反应器，使其达到下一次的反应温度，冷却反应器后的气体进入低温克劳斯气气换热器并利用克劳斯灼烧炉的尾气热量将其加热，加热后的气体又进入刚发生吸附反应操作的反应器内并加热催化剂床层使催化剂再生，使催化剂中吸附的硫磺在较高温度下脱附，以实现间歇过程连续化操作。本发明所述的克劳斯反应器的数量可根据生产能力的大小而确定。本发明所述的克劳斯系统的尾气处理采用固相催化低温克劳斯工艺，所用催化剂为CT6-4催化剂或同类型催化剂，反应在硫的露点温度以下进行，回收的硫磺积存并吸附于固体催化剂上，定期切换再生，再生时采用系统自身的克劳斯灼烧炉的尾气热量升温，将积存吸附于固体催化剂上的液态硫磺带出，使催化剂恢复活性，再生完成后再用系统中反应吸附后的工艺气体将催化剂降温备用，该固相催化低温克劳斯系统回收率可达到85-90％左右。
本发明所述的脱附后的硫磺进入硫磺冷凝器冷却后回收，而夹带有少量硫磺的气体经过捕硫器捕集硫磺后送入克劳斯灼烧炉燃烧，烟道气经气气换热器换热后高空排放。
本发明所述的克劳斯反应器内进行的反应吸附、加热、吹冷操作的交替切换过程是由PLC程序控制器控制，可实现工艺过程长期、安全、稳定运转，减轻操作人员的工作强度。
本发明所述的进行吸附操作的反应器内的温度控制在120-150℃，最佳为135-150℃，催化剂再生时的加热温度为280-350℃，最佳为290-310℃。
与现有技术相比，本发明采用多级克劳斯燃烧炉与低温克劳斯工艺相结合的方式处理尾气，使硫磺的总回收率达到99.5％以上；而且在整个操作过程中催化剂的再生及冷却均由系统自身完成，不仅能耗低、污染少，排放的尾气完全可以达到国家有关排放标准的要求，而且整个操作过程由PLC程序控制器控制，实现了连续化操作，降低了工人的劳动强度。
图1为本发明的工艺流程中1、2、3-反应器 4-气气换热器 5-灼烧炉 6-硫磺冷凝器 7-捕硫器 8-克劳斯尾气总管 9-尾气输入支管 10-硫磺输出管 11-冷气体输出管12-热气体输入总管 13-热气体输入支管 14-氮气输入管 15-烟囱 16-天然气输入管具体实施方式
二硫化碳制备过程中尾气的处理设备，包括至少三台克劳斯反应器1、2、3，反应器下部分别连有与克劳斯尾气总管8相通的尾气输入支管9，尾气输入支管9上分别连有硫磺输出管10和冷气体输出管11，硫磺输出管10的另一端与硫磺冷凝器6的前部连接，硫磺冷凝器6的尾部与捕硫器7连接，捕硫器7上方通过管道与灼烧炉5连接，灼烧炉5尾部与气气换热器4相通，冷气体输出管11的另一端与气气换热器4相通，气气换热器4上还设有热气体输入总管12，反应器顶部设有与热气体输入总管12另一端相通的热气体输入支管13，每台反应器的热气体输入支管13分别相通，所述的每根管道上均装有阀门；反应器顶部分别设有氮气输入管14；气气换热器4尾部连有排放烟囱15，灼烧炉5前部连有天然气输入管16。
利用上述所述的设备完成二硫化碳制备过程中的尾气处理方法，包括硫化氢混合气体在克劳斯燃烧炉以及多级催化转化器内的回收过程，本发明将由精制单元送来的硫化氢混合气体先通入克劳斯灼烧炉与比例调节计量后的空气在炉内燃烧，将部分硫化氢转化为单质硫，经废热锅炉回收热量后进入冷凝器回收液体硫磺，而将剩余过程气中的硫化氢经三级催化转化器及配套的冷凝器继续回收单质硫，使硫磺的回收率达到96.5％以上。回收后的尾气进入低温克劳斯系统，克劳斯系统的尾气通入低温克劳斯反应器内，在三台低温克劳斯反应器1、2、3内分别交替进行反应吸附、加热、吹冷操作，操作温度在硫磺的硫露点之下，其中发生吸附反应后的气体用于冷却刚被加热解吸的反应器，使其达到下一次的反应温度，冷却反应器后的气体进入低温克劳斯气气换热器并利用克劳斯灼烧炉的高温尾气热量将其加热，加热后的气体又进入刚发生反应吸附操作的反应器内并使催化剂再生，使催化剂中吸附的硫磺在较高温度下脱附，实现了间歇过程连续化操作；脱附后的硫磺进入硫磺冷凝器6冷却后回收，而夹带有少量硫磺的气体经过捕硫器7捕集硫磺后送入克劳斯灼烧炉5燃烧，烟道气经气气换热器换4热后由经80米高的排气筒达标排放，至此硫磺的总回收率达到99.5％以上。
如工艺流程图所示，以反应器1为例，克劳斯尾气经克劳斯尾气总管8、尾气输入支管9进入反应器1进一步发生反应吸附，反应温度为120-150℃，反应后的气体进入反应器2，吹冷其中的催化剂，必要时由氮气输入管14引入部分氮气进一步吹冷，然后气体从反应器2经过冷气体输出管11进入低温克劳斯气气换热器4，在其中利用克劳斯灼烧炉5的尾气热量气体加热到280-450℃，温度和流量可以通过调节阀门来调节，一部分气体可以直接去灼烧炉5放空，加热到280-450℃的气体经热气体输入总管12、热气体输入支管13进入反应器3，以加热其中已经反应失去活性的催化剂，使催化剂中吸附的硫磺在较高温度下脱附并经硫磺输出管10进入硫磺冷凝器6，气体被冷却到硫磺的露点温度以下，硫磺变成液体，夹带有少量硫磺的气体经过捕硫器7后送入克劳斯灼烧炉5燃烧后排空，至此完成低温克劳斯的流程。上述所说的过程均由PLC程序控制器实现。
克劳斯灼烧炉是用经天然气输入管16送来的天然气和空气鼓风机送来的空气在炉头通过烧咀送入炉内燃烧，产生高温并使尾气温度升高到650℃以上，把尾气中的微量硫化氢氧化成二氧化硫，灼烧炉尾气通过低温克劳斯气气换热器回收热量后，经80米烟囱15排空。
权利要求
1.一种二硫化碳制备过程中尾气的处理设备，其特征是包括至少三台克劳斯反应器(1、2、3)，反应器下部分别连有与克劳斯尾气总管(8)相通的尾气输入支管(9)，尾气输入支管(9)上分别连有硫磺输出管(10)和冷气体输出管(11)，硫磺输出管(10)的另一端与硫磺冷凝器(6)的前部连接，硫磺冷凝器(6)的尾部与捕硫器(7)连接，捕硫器(7)上方通过管道与灼烧炉(5)连接，灼烧炉(5)尾部与气气换热器(4)相通，冷气体输出管(11)的另一端与气气换热器(4)相通，气气换热器(4)上还设有热气体输入总管(12)，反应器顶部设有与热气体输入总管(12)另一端相通的热气体输入支管(13)，每台反应器的热气体输入支管(13)分别相通，所述的每根管道上均装有阀门。
2.根据权利要求1所述的二硫化碳制备过程中尾气的处理设备，其特征是反应器顶部分别设有氮气输入管(14)。
3.根据权利要求1或2所述的二硫化碳制备过程中尾气的处理设备，其特征是气气换热器(4)尾部连有排放烟囱(15)，灼烧炉(5)前部连有天然气输入管(16)。
4.利用如权利要求1所述的设备完成二硫化碳制备过程中的尾气处理方法，包括硫化氢混合气体在克劳斯燃烧炉以及多级催化转化器内的回收过程，回收后的尾气进入低温克劳斯系统，其特征是经克劳斯系统的尾气进入至少三台克劳斯反应器(1、2、3)内，分别交替进行反应吸附、加热、吹冷操作，反应吸附操作温度在硫磺的硫露点之下，其中发生吸附反应后的气体用于冷却刚被加热解吸的反应器，使其达到下一次的反应温度，冷却反应器后的气体进入低温克劳斯气气换热器(4)并利用克劳斯灼烧炉(5)的尾气热量将其加热，加热后的气体又进入刚发生吸附反应操作的反应器内并加热催化剂床层使催化剂再生，使催化剂中吸附的硫磺在较高温度下脱附，以实现间歇过程连续化操作。
5.根据权利要求4所述的二硫化碳制备过程中尾气的处理方法，其特征是脱附后的硫磺进入硫磺冷凝器(6)冷却后回收，而夹带有少量硫磺的气体经过捕硫器(7)捕集硫磺后送入克劳斯灼烧炉(5)燃烧，烟道气经气气换热器(4)换热后高空排放。
6.根据权利要求4所述的二硫化碳制备过程中尾气的处理方法，其特征是克劳斯反应器内进行的反应吸附、加热、吹冷操作的交替切换过程是由PLC程序控制器控制。
7.根据权利要求4所述的二硫化碳制备过程中尾气的处理方法，其特征是进行反应吸附操作的反应器内的温度控制在120-150℃，催化剂再生时的加热温度为280-450℃。
8.根据权利要求4所述的二硫化碳制备过程中尾气的处理方法，其特征是在吹冷操作时同时配入氮气。
全文摘要
本发明涉及一种尾气的处理设备及方法，具体为一种二硫化碳制备过程中尾气的处理设备及方法，解决了现有二硫化碳尾气回收系统中的低温克劳斯工艺存在的上述缺陷，经克劳斯系统的尾气进入至少三台克劳斯反应器内，分别交替进行反应吸附、加热、吹冷操作，反应吸附操作温度在硫磺的硫露点之下，本发明采用多级克劳斯燃烧炉与低温克劳斯工艺相结合的方式处理尾气，使硫磺的总回收率达到99.5％以上；而且在整个操作过程中催化剂的再生及冷却均由系统自身完成，不仅能耗低、污染少，排放的尾气完全可以达到国家有关排放标准的要求，而且整个操作过程由PLC程序控制器控制，实现了连续化操作，降低了工人的劳动强度。
文档编号B01D53/86GK1935646SQ200610127380
公开日2007年3月28日 申请日期2006年9月18日 优先权日2006年9月18日
发明者孔庆然 申请人:孔庆然