专利名称：硫的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种从含有硫化氢的酸性气体生产元素硫的方法。
背景技术：
目前，克劳斯(Claus)技术被广泛地用来从含有硫化氢的酸气原料如天然气处理和石油精炼中产生的各种废气回收硫。
通常，该酸气原料需经处理从而将硫化氢在酸性气体原料流中的摩尔浓度浓缩到约20％或更多，然后再将酸性气体原料导到硫回收单元。在一个传统的Claus装置中，酸性气体原料流中的部分硫化氢在供以空气的反应炉中燃烧(即，氧化成二氧化硫)，其反应的方程式为(1)。 由于燃烧空气中存在惰性成分负载(inert load)，反应炉的体积流量有可能是酸性气流的两倍，同时硫回收单元在设备尺寸上也必须满足增加后的流量的需要。引到反应炉中的氧量需仔细控制从而使酸性气体中大约三分之一的硫化氢被烧掉，从而使燃气中二氧化硫和硫化氢的含量与公知的Claus公式(2)一致，即一摩尔的二氧化硫对应二摩尔的硫化氢。仔细控制燃气中的化学计量关系使硫的转化达到最大。 燃气中的一部分(例如60-70％)硫化氢和二氧化硫在炉膛中燃烧反应形成硫和水。反应炉的排气进到一个废热锅炉中，并在那里回收硫化氢的发热氧化所放出的一部分热量。硫冷凝器放置在废热锅炉的后面，其用来去除反应炉中形成的硫并使冷却后的过程气流的露点降低。然后该工艺过程气流被送到一个含有Claus转化催化剂(例如活性矾土、铝土或二氧化钛)的催化级中促进硫化氢和二氧化硫的反应。该气体在进入催化级之前通常会被再次加热从而确保其中的硫不会冷凝并使催化剂失效。在催化级中，Claus反应再次发生从而形成另一部分硫和水，此时的温度已大大低于反应炉的温度。产物硫在催化级下游的硫冷凝器取出。由于Claus反应是可控的动态平衡反应并且温度越低转换率越高，因此往往有多个再热器、催化级和冷凝器串联组合(通常为三组)以提高硫整体的回收。
从最后一级催化级后面的冷凝器排出的尾气仍含有一定浓度的含硫化合物，这包括未反应的硫化氢以及二氧化硫，在酸性气体中存在烃时，还包括碳硫的成分如二硫化碳和硫化羰以及硫蒸气。因此，为了满足排放标准，在大多数情况下必须对尾气进行某些形式的处理从而在尾气排到大气之前降低这些硫成分的浓度。在尾气处理中可采用一个包括还原气体发生器和催化床的氢化系统，其中的催化床含有一种钴-钼催化剂。氢化系统可将二氧化硫和硫蒸气还原成硫化氢。然后采用胺吸收处理将硫化氢流进行浓缩，之后再循环到硫回收单元的入口。
尽管传统的Claus装置多年来一直很好地用于硫生产的工业中，但是这种装置的初期投资以及运行成本都非常高。随着原油和天然气中硫含量的不断增加，石油精炼器和天然气处理器都需要提高对酸性气体的处理能力。随着上述资源储备的日益匮乏，天然气和原油中硫的含量会由于低价值资源的开采而不断提高。同时，日益严格的环境法规也要求不断降低硫的排放。这些因素导致人们日益关注于探索新的方法来使硫的回收以及处理能力在投资和运行成本许可的范围内达到更高。
现已提出的、用来减少Claus装置尺寸、提高Claus装置性能的方法包括燃烧尾气将硫成分氧化成二氧化硫；从燃烧过的尾气中回收浓缩后的二氧化硫流并将浓缩后的二氧化硫再循环到硫回收单元上游的一点。在这种方式下，可以基本避免将硫化氢氧化成二氧化硫的空气中的惰性成分负载，从而减少硫回收处理设备的尺寸并/或提高装置的能力。在这种系统中，不存在为使Claus反应达到最优而必须精确控制硫化氢和二氧化硫之间比值恒定从而使系统非常复杂和昂贵的问题。此外，有人提出用一个带有尾气处理系统的催化级代替Claus反应炉和多个催化级来将浓缩后的二氧化硫流回收并再循环到催化转换器。(Heisel等人的)美国专利文献US5,628,977中就公开了这样一种硫回收单元。
将二氧化硫从尾气处理装置再循环到一个仅是催化的硫回收单元可以减少所需的初期投资提高处理能力。然而这个目标目前还没有完全实现。伴随催化转换器中浓缩的硫化氢(例如，可高到90％摩尔百分比或更高)和再循环的二氧化硫流之间反应所产生的高温，系统设备会发生严重的腐蚀问题，并且Claus转化催化剂也会由于过热老化而很快失去其催化活性，从而减少硫的形成。因此，在上面提到的专利文献中，Heisel等人提出包含一个单级催化级以及使浓缩的二氧化硫从尾气处理装置循环的装置可用来加工“相对干净的”酸性气流，该气流中硫化氢不超过20体积％。这一限定条件大大限制了系统的灵活性和能力。
此外，不考虑结构配置方面的问题，Claus装置会由于酸性气体原料流中存在的烃而很容易出现催化剂污染并失去活性的问题。甚至在传统的Claus装置中，酸性气体中的烃也不会在反应炉中燃烧并穿过下游的催化级。较重的烃如正辛烷和芳族化合物的催化裂解可在Claus转化催化剂上形成烟灰(即元素碳)沉积。碳硫成分(species)也可引起烟灰的形成。焦结的催化剂其活性降低并使压降增加。像直链烯烃和支链烯烃的不饱和烃(如烯烃)以及芳族化合物如苯、甲苯、乙苯和二甲苯通常被称作BTEX，由于它们可聚合形成粘性的沉积物从而最终阻塞催化剂的孔隙因而特别成问题。在仅仅是催化的硫回收单元中，特别容易出现人们所关心的催化剂被酸性气体原料流中的烃污染的问题，这里酸性气体不会暴露于反应炉的燃烧状态。频繁更换或再生催化剂会使Claus装置的运行成本大大增加。
现已有报道采用一种活性碳系统来从Claus装置的酸性气流中去除芳族化合物和较重的烃。请参见L.G.Harruff等人在1996年6月24日出版的Oil & Gas Journal上第31-37页发表的“Activated carbonPasses Test for Acid Gas Cleanup”。同样，也可采用疏水性的聚合物树脂系统从酸性气体中去除不需要的烃。然而，这两个系统都存在一个缺点，即它们都是基于蒸气压力而不是基于反应来去除烃。因此，低分子量的烯烃如乙烯或丙烯都会穿过这两种系统而不会检出来。
因此就需要进一步提高现有的Claus技术，解决制硫工业所面临的这些问题。
发明概述本发明的目的在于提供一种改进的、通过Claus反应由酸性气体原料流中所含的硫化氢来生产硫的方法；提供一种方法，该方法包括一种仅是催化的回收硫的单元，该硫回收单元与富含二氧化硫的气体从尾气处理设备的循环相连，其能够处理含有高浓度硫化氢的酸性气流，并且该方法具有更高的灵活性和处理能力；提供一种硫回收效率高、硫的排放率低的方法；提供一种方法，该方法的安装和运行成本低于传统的、带有一个反应炉并且反应炉后带有多个催化级以及一个尾气处理系统的Claus装置的运行成本；提供一种改进的、由硫化氢生产硫的、包括一个催化级的方法，其中含有硫化氢的酸性气体中烃所引起的问题以经济有效的方法减轻。
因此简单地说，本发明涉及一种由含有硫化氢的酸性气体原料流来生产元素硫的方法。包含酸性气体原料流和二氧化硫的原料气混合物在一个Claus催化反应区中、在硫化氢和二氧化硫的有效反应的温度下接触从而形成一股包含元素硫和水的产物气体流。该产物气体流冷却后冷凝，并且元素硫从产物气体流出物中分离出来从而形成尾气流。一部分尾气流与氧源在燃烧区内燃烧从而氧化尾气流中的硫成分并形成一股包含二氧化硫的燃气流。燃气流与一种二氧化硫液体吸收剂在二氧化硫吸收区接触从而有选择地将二氧化硫从燃气流转移到吸收剂中，并形成排气和富含二氧化硫的吸收剂，排气中二氧化硫已被基本去掉。然后在一个二氧化硫汽提区将二氧化硫从富含二氧化硫的吸收剂中汽提出来以形成贫含二氧化硫的吸收剂和富含二氧化硫的汽提气。将贫含二氧化硫的吸收剂循环到二氧化硫吸收区以进一步有选择地从燃气流中吸收二氧化硫。富含二氧化硫的汽提气与酸性气体原料流和其余的尾气流混合以形成原料气混合物，将该原料气混合物引到Claus催化反应区。作为部分原料气混合物而引到Claus催化反应区的部分尾气流应足以缓和Claus催化反应区的温度。
本发明进一步涉及一种由含有硫化氢和不饱和烃成分的酸性气体原料流来生产元素硫的方法，其中的不饱和烃成分选自直链烯烃、支链烯烃、芳族烃以及它们的混合物。酸性气体原料流中的硫化氢在含有氧化催化剂和供以氧化剂气体的催化反应区中被氧化成元素硫。根据本发明，酸性气体原料流在催化反应区的上游被预处理以降低不饱和烃成分的浓度从而防止氧化催化剂失去活性。酸性气体原料流的预处理包括将至少一部分酸性气体原料流与一含水酸洗液接触从而使不饱和烃与酸反应并形成附加的反应产物。此后，附加的反应产物从酸性气体原料流分离出来。
本发明的其它目的和特征在后面将更加清楚地指出和说明。
图1为本发明一种由含有硫化氢的酸性气体原料流生产元素硫的方法的一个实施方案的流程图。
具体实施例方式
本发明的一个实施方案提供一种由酸性气体原料流中所含的硫化氢来生产元素硫的方法，其中硫化氢和二氧化硫在一个仅是催化的硫回收单元(即，一个没有Claus反应炉的单元)中反应，该硫回收单元包括一个内带Claus催化反应区的催化转换器。从尾气处理设备回收的、富含二氧化硫的气体作为部分原料气混合物循环并引入催化反应区，其中该原料气混合物还包含酸性气体原料流。与以前的技术相比，催化反应区内的温度会被有效地缓和，因此酸性气体原料流中就允许存在高浓度的硫化氢，并且改进后的方法具有更大的灵活性和能力。本发明的另一实施例提供一种方法，该方法可减少酸性气体中烃的不利影响。更具体地，不饱和烃可以聚合和/或可导致氧化催化剂结焦并失去活性，因此含有不饱和烃的酸性气体需在催化反应区的上游预热以降低不饱和烃成分的浓度并防止催化剂失去活性。此外，对催化反应区内的条件进行控制以防止催化剂结焦和/或将沉积的碳从结焦的催化剂去掉。本发明的这些特征将在下面详细描述。
图1为本发明一种由含有硫化氢的酸性气体原料流生产元素硫的方法的一个示例性实施例的流程图。
送入本方法的酸性气体原料流1通常可通过浓缩含硫气体原料如天然气中的或者石油精炼、气体液化或橡胶硫化的排气中的硫化氢而获得。含硫气体原料中硫化氢成分的浓缩通常是按如下方法进行的使原料与胺吸收剂接触从而有选择地将硫化氢从原料转移到吸收剂，接着将硫化氢从富含硫化氢的吸收剂汽提出来以形成酸性气体原料流。然而，我们应当清楚含硫气体原料中硫化氢成分的浓缩在实际使用中并不限于胺吸收/汽提，其可包括其它的化学方法、物理方法、物理-化学方法以及吸附和其它公知的技术。
除了硫化氢之外，酸性气体原料流1可含有其它的成分如不同浓度的二氧化碳、水蒸气和烃。然而本发明这里公开的、能够处理进料流中高浓度硫化氢的方法特别适用于处理硫化氢摩尔百分比至少约为30％的酸性气体原料流。更为优选的是，酸性气体中硫化氢含量的摩尔浓度至少约为40％、50％、特别是60％或更高。
如图1所示，至少有一部分酸性气体原料流1根据需要引入预处理器3中从而减少酸性气体原料流中不饱和烃的浓度并防止氧化催化剂失去活性。原料流中不饱和烃的成分可包括直链烯烃或支链烯烃(如乙烯、丙烯)、芳族烃(如苯、甲苯、乙苯、二甲苯)以及它们的混合物。在这些不饱和烃中，甲苯和二甲苯特别容易出现催化剂失去活性的问题。
如图1所示预处理器3包括一个其中装有透气型消雾设备7的容器5。对整个容器进行热量跟踪从而确保酸性气体原料流的凝结水达到最少。将含水酸洗液9引入容器并通过喷嘴11分配到消雾设备上。当酸性气体原料流向上流过容器并穿过打湿的消雾设备时，其与酸洗液进行接触。不饱和的烃与酸反应形成附加的反应产物，该产物的蒸气压力明显低于烯烃和芳香族烃的蒸气压力，这样就能很容易地将反应产物从消雾设备内的酸性气体原料流中分离出来。含有酸性附加反应产物的有机废料流13从消雾设备7排出并从容器5的底部去掉，而经过预处理的、不饱和烃的浓度被降低了的酸性气体原料流15中则从顶部排出。
安装在容器5中的消雾设备7可采用现有技术中的任何形式，包括网垫、纤维滤垫消雾器或其它接触设备。尽管图1中的预处理区包括一个被喷出的酸洗液直接打湿的消雾设备，但是本领域普通技术人员都清楚这种预处理可采用各种各样的装置结构来实现。例如，酸性气体原料流在穿过下游的一个消雾设备如离心式分离器将附加的反应产物分离出来之前可直接与喷出的酸洗液接触或者在一个气-液接触设备(如填料塔或板式塔)中进行接触。这种气-液接触设备中包含一种能够增强气液两相间传质的装置。
酸洗液可以包括各种无机酸如氢溴酸、盐酸、氢氟酸、硝酸、磷酸以及硫酸。然而根据其与不饱和烃之间的反应性、以及这种酸的成本、获得性以及其与该工艺其它部分之间的相容性，硫酸是最为优选的一种用来对酸性气体原料流进行预处理的酸。硫酸与酸性气体原料流中的不饱和烃进行反应以形成一种附加的、包含烷基和/或芳基硫酸盐的反应产物。此外，用硫酸作为酸洗液还可去除酸性气体原料流中的乙醇、酚以及碱基如胺或氨的化合物。
酸洗液中酸的浓度可在很大范围内变化。显然酸的浓度越稀，预处理所需的洗液的流量越大；而酸的浓度越高对工艺设备的腐蚀则越强，构造中的材料成本也越高。合适的浓度可根据各种条件来选取，这包括所供入的酸性气体的体积流量、酸性气体中不饱和烃的类型和浓度以及预处理区所用的气-液接触装置。酸性气体中烃的种类和浓度水平取决于含硫气体原料的来源以及用来浓缩含硫气体中硫化氢成分的技术。在许多情况下，含硫气体原料中的大部分烃可以和硫化氢一起夹带在酸性气体原料流中。众所周知，用来浓缩含硫气体原料的物理吸收剂特别容易携带烃。在图1所示的预处理装置采用硫酸时，酸洗液中酸的重量百分比浓度在多数情况下可约从1％到50％。
本发明中，酸性气体原料流是否需要经过预处理以降低不饱和烃的浓度需由实际情况确定，这些情况包括酸性气体的成分，采用的催化剂的类型以及这些催化剂是否容易失去活性，下游硫回收单元的运行条件，以及由预处理和对过早失去活性的催化剂的更换和再生所带来的成本等。对于一个仅有催化的硫回收单元来说，预处理通常在不饱和烃的浓度达到约200ppmv时才进行。如果采用预处理，那么预处理优选以这样一种方式进行，即处理后的气体中不饱和烃的浓度约小于40ppmv，更为优选的是约小于30ppmv，并且特别优选是约小于20ppmv。
预处理后，酸性气体原料流15用高压蒸气、热油或其它加热流体在间接热交换器17加热。循环的富含二氧化硫的汽提气19(其来源将在下面进行描述)同样在一个间接热交换器21中加热到类似的温度。加热后的酸性气体原料流和再循环的气体氧化剂在静止式气体混合器23(如带折流板的管道)中混合以形成一股包含酸性气体原料流和二氧化硫的原料气混合物25。原料气混合物引到一个具有一个Claus催化反应区的催化转换器27中并与其中的Claus转化催化剂接触。酸性气体原料流15和富含二氧化硫的汽提气19分别在热交换器17和热交换器21中加热，因此进到催化转换器27中的原料气混合物25在一个有效温度下接触从而使硫化氢和二氧化硫之间发生Claus反应。催化反应区中所用的Claus转化催化剂可包括传统的活性氧化铝或矾土催化剂。作为选择，也可采用抗氧化催化剂如二氧化钛催化剂。在正常的操作中，原料气混合物中硫化氢和二氧化硫之间的摩尔比通常约从2∶1到5∶1，并且催化转换器的单程转换率约从50％到70％，这根据原料气混合物中硫化氢含量的不同而不同。
产物气体流出物29包括反应产物和原料气混合物中未反应的成分，其从转换器出来并在硫冷凝器31中冷却到硫的露点以下从而冷凝并将大部分元素硫从产物气体流出物中分离形成硫流33和尾气流出物35。
硫化氢和二氧化硫之间的放热反应所生成的热使离开催化转换器27的产物气体流出物29的温度绝热升高。流体在经过催化转换器时所升高的温度随着送入的酸性气体中硫化氢浓度的增加而增加。酸性气体中硫化氢的摩尔百分比浓度约低于30％时，流体穿过正常运行的转换器所升高的温度通常在可接受的限度之内。然而，随着硫化氢的含量超过这一水平，转换器内产生的热量将使催化反应区内的温度逐渐超出所要求的运行范围。如上所述，反应区内的高温会大大加速Claus转化催化剂的老化，导致处理设备腐蚀，并阻止Claus放热反应中动态平衡向着硫的方向进行。
本发明中Claus催化反应区的温度经过缓和，因此含有高浓度硫化氢(如，其摩尔浓度至少约为30％，最高可到约90％或更高)的酸性气体原料流就可被正常处理。催化反应区内的温度缓和是通过向催化反应区内引入相对较冷的稀释气体来实现的。稀释气体的温度优选低于离开转换器的产物气体流出物的温度，并且基本不含分子氧。氧可导致具有活性的氧化铝和矾土催化剂产生硫化，并且在采用这种类型的催化剂时，催化反应区需基本保持没有氧的存在。即使在催化剂为抗氧化催化剂的情况下，转换器中的氧也会由于硫化氢被其直接氧化形成硫而产生更多的反应热。如图1所示，离开硫冷凝器31的尾气流出物35优选分开，其中一部分37向前送到尾气处理设备，而剩余部分39则循环回去用作稀释气体引到催化反应区中以控制温度。尾气流出物的剩余部分39在气体混合器23中与酸性气体原料流15和富含二氧化硫的汽提气19混合形成原料气混合物25，而引到催化转换器27中。采用这种流程时，所需增加的设备仅仅是一根尾气流出物的循环管道和一个循环气体鼓风机或者其它的气体转移设备(未示出)以克服转换器和硫冷凝器之间的压降。这里应当注意使循环气体管道和循环鼓风机保持适当的温度从而确保尾气流出物的温度不会落到硫的露点之下，从而使硫冷凝并固化。
尾气流出物中引入催化反应区作为部分原料气混合物的比例须足以缓和催化反应区的温度，并将催化剂温度保持在所需的操作温度范围内，同时防止催化剂过早的受热老化。Claus反应中气体和催化剂的温度可通过调节尾气流出物循环到催化转换器的量来控制。尾气流出物中循环到转换器的量取决于送入的酸性气体中硫化氢的含量，并与该含量成正比变化。可采用一种简单的反馈式温度控制回路来调节尾气流出物循环到转换器的量。所测的控制温度可以是催化反应区中催化剂的温度，也可以是产物气体流出物离开转换器的温度。由于热损失，后者通常会比前者低一些。在采用活性氧化铝催化剂的情况下，催化反应区中催化剂的温度优选约保持在480℃之下，更为优选的是约在350℃到400℃之间。对于一种抗氧化的催化剂如一种基于二氧化钛的催化剂来说，催化反应区中的催化剂温度优选约保持在600℃之下，更为优选的是约在450℃到500℃之间。催化反应区内的气体温度优选约保持在130℃到400℃之间。
向前进行尾气处理的尾气流出物部分37含有水蒸气、痕量的硫、未反应的二氧化硫和硫化氢、以及送入的酸性气体的其它成分如二氧化碳和烃。这部分气体同过量的燃烧空气41或者其它的氧源以及根据需要补充的气体燃烧43一起引入煅烧炉39的燃烧区。在燃烧区中，尾气流出物中的硫被氧化成二氧化硫，烃在过量空气的环境下氧化成二氧化碳和水从而形成含有二氧化硫的燃烧气体流出物45。为了使温度保持适中，可将冷却水引到煅烧炉中。作为选择，如果酸性气体经预处理采用前述的硫酸酸洗液将不饱和的烃去掉，那么硫酸盐类的有机废料流13可送到煅烧炉39中，从而通过水分的蒸发以及硫酸盐废料的热分解形成二氧化硫、氧和水来冷却煅烧炉。来自装置的其它废料也可送到煅烧炉39中并利用它们中的易燃性成分，这包括从石油裂解中获得的酸水汽提器的排气。这就避免了酸水汽提器的排气穿过硫回收单元而产生的问题如热交换设备的阻塞、催化剂的污染以及工艺设备的腐蚀。通常来说，这是Claus装置中处理起来非常麻烦的一股物流，因为它除了硫化氢之外还含有氨。在传统的Claus装置中需要将氨完全消灭，因为氨可形成盐从而阻塞并腐蚀下游的工艺设备。对于完全消灭氨并形成最少量的氮氧化物(NOX)来说，需要有高温(如超过1200℃)以及还原条件。燃烧空气41可在一定压力下供到煅烧炉39的两个区中，一个在还原的条件下运行，随后的一个则在氧化的条件下运行。
离开煅烧炉39后，高温燃烧气体流出物45在间接热交换器47中冷却。根据整个装置大小的不同，热交换器47可采用废热锅炉的形式或者回热器的形式。冷却后的燃烧气体49输送到一个如美国专利US5,851,265(Burmaster等人)所描述的有选择地去除并回收二氧化硫的系统，该专利在这里引入本申请作为参考。在这样一种系统中，燃烧气体流出物被引入一个二氧化硫吸收区并与一种可选择吸收二氧化硫的液体吸收剂接触从而将二氧化硫从燃烧气体转移到吸收剂并形成排气和富含二氧化硫的吸收剂，该排气中已基本没有二氧化硫。在一个二氧化硫汽提区中，二氧化硫从富含二氧化硫的吸收剂中汽提出来以形成贫含二氧化硫的吸收剂和富含二氧化硫的汽提气。再生后的贫含二氧化硫的吸收剂循环回到吸收区从而再次从燃烧气体流出物中有选择地吸收二氧化硫。本发明优选采用Burmaster等人的这种系统。为了清楚起见，请参见该专利文献第4栏第5行到第9栏第52行，并且下面的说明中对此进行了修改并采用了优选特征。然而，我们应当清楚，本发明可采用各种各样的二氧化硫吸收剂和各种各样的二氧化硫回收方案。
从热交换器47出来的冷却后的燃烧气体49在进入二氧化硫吸收区之前通常需要进行调整。燃烧气体的调整可包括对气体进行清洁以去除气体中夹带的杂质和那些对下游工艺有害的硫酸酸雾，此外这种调整还包括将气体进一步冷却到一个更适合二氧化硫吸收的温度。为了减少对处理设备的腐蚀、提高二氧化硫的熔解性并减少吸收剂的分解，硫酸酸雾的去除非常重要。在气体冷却清洁区51中所进行的燃烧气体的调整可采用各种形式。例如燃烧气体可采用一个或多个由Missouri州Saint Louis市的Monsanto Enviro-Chem Systems公司销售的商标为“D YNAWAVE”的反向式喷射洗涤器(reverse jetscrubber)或类似的气体洗涤设备来进行调整。之后使气体流过一个纤维滤垫消雾器或静电沉淀器来去除硫酸酸雾。
调整后的燃烧气体52离开气体冷却清洁区51并引入其中带有二氧化硫吸收区的二氧化硫吸收器53的底部，同时液体吸收剂55被引到吸收器的顶部。吸收器53可以是一个填料塔或其它的气-液接触设备，该设备中带有一种能够提高气相和液相间传质的装置。当燃烧气体向上流过吸收器时，燃烧气体与液体吸收剂逆流接触，此时二氧化硫就从燃烧气体转移到吸收剂中。其中二氧化硫已被基本去除的排气57在吸收器的顶部穿过一个消雾段从而在排出管道之前将夹带的液体去除。富含二氧化硫的吸收剂59在吸收器的底部取出。
如上所述，本发明可采用各种二氧化硫吸收剂，这包括化学的和物理的吸收剂。然而，由于这里所采用的方法仅采用一个Claus催化反应区，因此燃烧气体中二氧化硫的分压要比传统的Claus装置中二氧化硫的分压高。燃烧气体通常包含至少约5摩尔％或更多的二氧化硫。在这些升高的浓度下，化学吸收剂如氨水(aqueous amine)会受二氧化硫歧化作用的影响，导致富含二氧化硫的吸收剂中的硫成分(如亚硫酸盐、亚硫酸氢盐(bisulfite)、硫酸盐、硫代硫酸盐、焦亚硫酸盐和硫代硫酸盐)激增，从而使吸收剂在后续处理中很难再生。因此，与燃烧气体接触的液体吸收剂优选为物理型二氧化硫吸收剂。基于吸收的物理型二氧化硫回收方法更适于处理仅带有催化的硫回收单元所产生的尾气。对于物理型二氧化硫吸收剂来说，没有化学反应如二氧化硫的歧化作用发生。事实上，在采用物理吸收剂系统时，提高燃烧气体中二氧化硫的分压确实能够提高整个硫回收的效率。
适用于本发明的物理型二氧化硫吸收剂包括一种与水基本不互溶的有机膦酸二酯，其分子式为 其中，R1、R2和R3均独立地是芳基或者是C1到C8的烷基，并且在选择上应使有机膦酸二酯的蒸气压力在25℃时约低于1Pa，并且在有机膦酸二酯中水在25℃时的溶解度约低于10％(重量)。在本发明一个更为优选的实施方案中，该有机膦酸二酯为烷基磷酸二烷基酯，并且R1、R2和R3均独立地是C1到C8的烷基。在本发明一特别优选的实施方案中，液体吸收剂包括丁基膦酸二丁基酯(DBBP)。这种有机膦酸二酯在美国专利文献US5,851,265中被用作二氧化硫回收的物理型吸收剂，其优点在该文献中已经提及，这里并入本申请。
另一种可选择的物理型二氧化硫吸收剂是一种包括四甘醇二甲基醚的物质如美国专利文献US4,659,553(发明人为Linde)和US4,795,553(发明人为Heisel等人)中二氧化硫回收方法所公开并采用的物质，这两篇文献在这里以参考的形式并入本申请。液态的二氧化硫吸收剂优选含有重量百分比多于50％的四甘醇二甲基醚。这种二氧化硫的液体吸收剂基于干重最好包括约60％到约80％的四甘醇二甲基醚、约15％到约25％的三甘醇二甲基醚、约2.5％到约7.5％的五甘醇二甲基醚以及约2.5％到约7.5％的单醚。同其中含有有机膦酸二酯的物理型二氧化硫吸收剂一样，含有四甘醇二甲基醚的吸收剂在循环中可包含水分，如重量百分比最高约10％的水分。在二氧化硫回收系统的吸收和汽提阶段(该系统是指整个工艺设备以及其所采用的工艺条件)中，采用基于四甘醇二甲基醚的二氧化硫吸收剂这种技术已在美国专利US4,659,553(Linde)和US4,795,553(Heisel等人)中被公开，本领域普通技术人员据此可用于本发明。
富含二氧化硫的吸收剂59离开吸收器后被泵送流过一个吸收剂换热器61和一个富含二氧化硫的吸收剂的加热器63，并引到二氧化硫汽提器65的顶部附近。吸收剂换热器61在冷却再生后的贫含二氧化硫的吸收剂55的同时加热富含二氧化硫的吸收剂59，该吸收剂55从二氧化硫汽提器65返回到吸收器53。富含二氧化硫的吸收剂的加热器63将富含二氧化硫的吸收剂加热到所需的汽提温度。在图1所示的方法中，引到汽提器65底部附近的蒸气67被用作汽提介质以便从富含二氧化硫的吸收剂中汽提二氧化硫。尽管图1中没有展示，但是可以采用一种与汽提器65相连的锅炉来提供汽提用的蒸气。当富含二氧化硫的吸收剂向下流过汽提器时，其与二氧化硫汽提区中上升的蒸气逆流接触，这样二氧化硫就转移到蒸气中。同二氧化硫吸收器53一样，汽提器65最好包括一个填料塔或其它的气液接触设备，该塔或设备中包括一种能够提高气液间传质的装置。汽提用的水蒸气和解吸后的二氧化硫69的混合物从汽提器的顶部离开并在顶上的冷凝器71中冷却，大部分水蒸气在这里冷凝。冷凝液和未冷凝的气体在气液分离器73中分离以形成富含二氧化硫的汽提气19和冷凝液流75。富含二氧化硫的汽提气优选包含至少约80％摩尔的二氧化硫，更为优选的是至少约90％摩尔的二氧化硫，其循环到混合器23。为了提高汽提器65的效率，可采用液环真空泵或类似设备在降低操作压力条件下从富含二氧化硫的吸收剂中汽提二氧化硫。在这样一个实施例中，二氧化硫汽提区内的操作压力优选约保持在50kPa到60kPa(绝对压力)。
主要由水和一些吸收剂构成的冷凝液流75被输送到汽提器77以去除残余的二氧化硫。如图1所示，空气79被引到汽提器77的底部附近并用来以逆流的方式从向下流动冷凝液中汽提二氧化硫。汽提器77最好采用填料塔或其它的气-液接触设备的形式，该塔或设备中带有一种能够提高气相和液相间传质的装置。含有从冷凝物汽提出来的二氧化硫的空气流81从汽提器77的顶部出来，其循环后与调整后的燃烧气体52混合并进到二氧化硫吸收器53中。汽提后的冷凝液83从汽提器77的底部排出来并在冷凝液净化器85中进一步处理以分离回收吸收剂流87和净化水89。尽管图1中没有展示，但作为选择冷凝液流75可流回汽提器65。在这种实施方案中，汽提器65可带有一个附加的顶部填料，回流的冷凝液引到该顶部填料上。
贫含二氧化硫的吸收剂55从汽提器的底部取出并同回收的吸收剂流87一起循环到二氧化硫吸收器53。循环回来的吸收剂在吸收剂换热器61中部分冷却然后在被引入二氧化硫吸收器之前在吸收剂冷却器91中进一步冷却到一个适合二氧化硫吸收的温度。
各种从富含二氧化硫的吸收剂中汽提二氧化硫的方法在这里都可使用。例如，二氧化硫可用空气或者美国专利US5,851,265所述的其它非凝性汽提气来汽提。然而，在那些催化转换器采用活性氧化铝或矾土的装置中，为了避免催化剂被硫化，汽提技术中不应将显量浓度的氧引到富含二氧化硫的汽提气19中。在这种情况下，优选水蒸气来汽提。
如上所述通过和酸洗液接触而进行的酸性气体预处理能有效降低酸性气体中不饱和烃的浓度。然而，这种处理方法不能去除饱和烃(如，直链烷烃或支链烷烃)，因此在催化反应区中会形成烟灰生成的问题。特别是分子量较大、至少具有四个碳原子的烃如正辛烷更是如此。
根据本发明，现已确定出相对于Claus转化催化剂中摩尔量减少后的碳，增加二氧化硫的浓度会将烃完全氧化成气态的二氧化碳、水和一些一氧化碳。在一个对活性氧化铝进行的加速热量测试中，当碳和二氧化硫的摩尔比保持在1以下时(如0.45)，没有发现有烟灰生成。
为了防止和/或解决酸性气体中饱和或不饱和烃不完全氧化而在Claus转化催化剂上形成碳元素沉积的问题，在催化反应区中需使二氧化硫相对于所有还原性气体在化学计量上保持相对过量。除了硫化氢之外，主要的还原性气体还包括烃以及碳硫化合物如二硫化碳和硫化羰。这种处理优选在Claus催化反应区的温度至少约为300℃的条件下进行。催化反应区的温度可根据需要通过减少尾气流出物循环到催化转换器的量而有所提高。
如图1所示，Claus催化反应区中二氧化硫的浓度可通过旁通管线95使至少一部分送入的酸性气体原料流1旁通绕过催化转换器27直接引入煅烧炉39而提高。酸性气体中的硫化氢在煅烧炉中氧化成二氧化硫，然后作为部分富含二氧化硫的汽提气19送回Claus催化反应区。
这种消除Claus转化催化剂烟灰沉积的技术相对于过去的催化剂再生的方法具有许多的优点。传统工艺中，Claus装置内结焦的催化剂的再生是通过将少量的空气在大约500℃的温度下引入催化转换器来实现的。采用空气再生方法时应十分小心以确保设备不会因高温或热应力而损坏。同样，必须保护催化剂使其避免出现不可逆的硫酸化作用或过热失效。此外，在催化剂再生时，催化转换器必须从设备中取出。
相反，本发明从尾气处理中回收二氧化硫的方法可使二氧化硫代替氧来氧化沉积烟灰中的元素碳。由于采用二氧化硫作为主要的氧化剂，含碳化合物可在Claus转化催化剂正常操作这样的低温环境下被有效氧化。此外，还可避免催化剂的硫酸化的问题。其另一个优点在于二氧化硫的氧化以及催化剂的再生可在Claus催化转换器使用的同时得以实现。
上面所述的方法还有其它许多的变化和改进。如气流可通过其它非间接热交换装置用水蒸气或其它的加热流体来加热，如热电阻加热器或直燃炉。工艺流体之间的间接热交换可以达到节能的效果，如利用离开煅烧炉的高温燃气流出物来加热富含二氧化硫的汽提器气体和/或送到Claus催化转换器的酸性气体原料流和/或送到煅烧炉的燃烧空气。此外，不将尾气流出物作为稀释气体引入催化转换器缓和催化反应区的温度而是用水蒸气或惰性气体如氮、二氧化碳和氩气作为稀释气体来缓和温度。然而，这些选择在运行成本上都不是优选方案。此外，将水蒸气引到催化反应区将压制Claus反应动态平衡中硫的形成，从而降低转换器的效率。
尽管本发明预处理以降低不饱和烃浓度的方法是结合一个具有一个催化转换器的仅有催化的硫回收单元进行的描述，但是本领域普通技术人员都清楚这里的预处理可广泛应用于各种硫回收单元配置中，该配置中，酸性气体原料流中的硫化氢在供以氧化气体的催化反应区中在氧化催化剂上被氧化成元素硫。因此，预处理步骤可放在传统Claus装置的催化级的上游，其中的Claus装置带有一个反应炉，供到催化级的氧化剂气体包括炉中形成的二氧化硫。作为选择，预处理步骤可放在美国专利US4,279,882(Beavon)所述的这类带有一个选择性氧化区的硫回收单元的上游，其中酸性气体中的硫化氢采用氧化性气体如空气或其它氧源来氧化成硫。
下面，采用几个实施例来说明本发明，这些实施例仅出于说明目的，并非用来限定本发明的保护范围。
实施例1在二氧化硫饱和的活性氧化铝催化剂上对各种烃进行加速热量测定(Accelerated rate calorimetry testing)以确定Claus催化剂污染导致烟灰形成和催化剂失效的条件。碳和二氧化硫的摩尔比如下面表1所示大约保持在4.5。
表1烃碳/SO2的比 氧化铝污染甲苯 4.74 聚合苯 4.77 无二甲苯 4.29 形成烟灰正戊烷 4.29 无正辛烷 4.36 形成烟灰正辛烷+水蒸汽4.51 形成烟灰催化剂污染的最大问题是甲苯的聚合。与形成的烟灰在多数情况下可被氧化成二氧化碳不同，不饱和烃的聚合最终会阻塞Claus转化催化剂的孔隙。根据反应(3)和(4)，甲苯可与硫发生复杂反应形成二苯基乙烷和芪以及硫化氢。此外，这些反应产物，特别是芪可进入其它的反应中形成更高分子量的芳族聚合物。
(3)(4)实施例2采用一个计算机模块来评估本发明Claus装置的性能，其中该Claus装置包括一个仅是催化的、带有尾气处理从而将富含二氧化硫的一股物流回收并循环到催化区的硫回收单元(见图1)。相关气流的归一化流速(normalized flow rate)、温度以及组分摘录在下面的表2。下面表2中所用的附图标记与图1及前面说明中的附图标记相对应。
该模块基于石油精炼所形成的富含硫化氢的这类酸性气体原料流，并用DBBP作为二氧化硫吸收剂，用水蒸气从富含二氧化硫的吸收剂中汽提二氧化硫。由于酸性气体原料流中仅含有分子量低的饱和烃(甲烷和乙烷)，因此上述的预处理步骤在这里可以省略。此外，甲烷和乙烷在催化区的运行温度下均不会与二氧化硫反应，其会流过转换器，流到煅烧炉，这里它们被氧化成二氧化碳和水。因此，这些烃不会形成烟灰，因此不必将原料气体混合物旁通到煅烧炉以提高催化反应区内二氧化硫的浓度。
采用电加热式预热器将酸性气体原料流1加热到177℃，加热后的酸性气体原料流与循环回来的、加热到类似温度的、富含二氧化硫的汽提气19以及一部分尾气流出物39混合以形成混合温度为165℃的原料气混合物25。将原料气混合物引到催化转换器27中带有活性氧化铝催化剂的催化反应区以促进硫化氢和二氧化硫之间的反应形成硫和水。转换器内的放热反应使其温度明显升高，这样产物气体流出物29离开转换器时的温度达到372℃，刚好高于硫的露点(约309℃)。本发明中，催化反应区的温度可通过调节循环到转换器的尾气流出物39的流速来控制。
产物气体流出物离开转换器后在硫冷凝器31中冷却从而将硫冷凝分离出来并生产出低压水蒸气。硫冷凝器中的网垫可保证尾气流出物35中夹带最少量的硫离开冷凝器。部分尾气流出物37并不循环到转换器而是和燃烧空气41以及含有氨、水蒸汽和硫化氢的酸水汽提气一起引到尾气煅烧炉39中。送到煅烧炉的气体中的硫成分被氧化成二氧化硫和微量的三氧化硫。由于酸水汽提气使尾气流出物中的可燃性成分有所增加，因此不必向煅烧炉补充燃料气体。
燃烧气体流出物45离开尾气煅烧炉后冷却并净化形成调整后的燃烧气体52。在纤维滤垫消雾器或静电沉积器中，硫酸酸雾从燃烧气体中除掉。调整后的燃烧气体送到二氧化硫回收系统的吸收器53。排气57离开吸收器后，在送到排气管排往大气之前先被加热。来自吸收器的、富含二氧化硫的吸收剂59在引入二氧化硫汽提器65之前被加热，这里用水蒸气将二氧化硫从富含二氧化硫的吸收剂中汽提出来。汽提水蒸气和解析后的二氧化硫69的混合物在离开汽提器的顶部之后在冷凝器71中冷却以形成富含二氧化硫的汽提气19，汽提气经旋叶式压缩机压缩后循环流动。
通过本例可清楚地看出，将尾气循环到催化转换器可缓和催化反应区的温度。
从上所述可知，本发明可以实现多个发明目的。
在不脱离本发明范围的基础上，可以对上述方法进行各种变更，上述说明中所包含的所有内容都是示例性的，没有任何限定的意思。
权利要求
1.一种由含有硫化氢的酸性气体原料流生产元素硫的方法，该方法包括以下步骤使一股至少包括一部分酸性气体原料流和二氧化硫的原料气混合物在一个Claus催化反应区中、在硫化氢和二氧化硫之间能反应的有效温度下与Claus转化催化剂接触以形成包含元素硫和水的产物气体流出物；冷却产物气体流出物从而将元素硫从产物气体流出物中冷凝分离出来并形成尾气流出物；使一部分尾气流出物与一氧源在燃烧区中燃烧从而将尾气流出物中的硫成分氧化并形成含有二氧化硫的燃烧气体流出物；使燃烧气体流出物与液态的二氧化硫吸收剂在二氧化硫吸收区中接触从而有选择地将二氧化硫从燃烧气体流出物转移到吸收剂中并形成排气和富含二氧化硫的吸收剂，其中的排气基本上不含有二氧化硫；在二氧化硫汽提区中将二氧化硫从富含二氧化硫的吸收剂汽提出来以形成贫含二氧化硫的吸收剂和富含二氧化硫的汽提气；将贫含二氧化硫的吸收剂循环到二氧化硫吸收区以进一步将二氧化硫从燃烧气体流出物中选择性地吸收出来；以及将富含二氧化硫的汽提气与至少一部分酸性气体原料流以及剩余的尾气流出物混合以形成原料气混合物引到Claus催化反应区中，作为部分原料气混合物引入Claus催化反应区中的部分尾气流出物应足以缓和Claus催化反应区的温度。
2.如权利要求1所述的方法，其中Claus催化反应区内的Claus转化催化剂保持在足够低的温度下以防止催化剂过热老化。
3.如权利要求2所述的方法，其中Claus转化催化剂包括氧化铝催化剂，Claus催化反应区保持在基本不含氧的状态，并且Claus催化反应区中Claus催化剂的温度约保持在480℃以下。
4.如权利要求3所述的方法，其中Claus催化反应区中Claus转化催化剂的温度约保持在350℃到400℃之间。
5.如权利要求2所述的方法，其中Claus转化催化剂包含氧化钛催化剂，并且Claus催化反应区中催化剂的温度约保持在600℃以下。
6.如权利要求5所述的方法，其中Claus催化反应区中Claus转化催化剂的温度约保持在450℃到500℃之间。
7.如权利要求1所述的方法，其中Claus催化反应区中的气体温度约保持在130℃到400℃之间。
8.如权利要求1所述的方法，其中酸性气体原料流中至少包含摩尔百分比约为30％的硫化氢。
9.如权利要求8所述的方法，其中酸性气体原料流中至少包含摩尔百分比约为40％的硫化氢。
10.如权利要求9所述的方法，其中酸性气体原料流中至少包含摩尔百分比约为50％的硫化氢。
11.如权利要求10所述的方法，其中酸性气体原料流中至少包含摩尔百分比约为60％的硫化氢。
12.如权利要求8的方法，其中酸性气体原料流得自包含硫化氢的酸气原料，该方法进一步包括使酸气原料与硫化氢吸收剂接触从而将硫化氢从酸气原料选择性地转移到吸收剂中并形成富含硫化氢的吸收剂；以及从富含硫化氢的吸收剂中将硫化氢汽提出来以形成酸性气体原料流。
13.如权利要求12的方法，其中的酸气原料选自天然气以及石油精炼、气体液化或橡胶硫化操作的尾气。
14.如权利要求1的方法，其中二氧化硫通过使富含二氧化硫的吸收剂在二氧化硫汽提区中与水蒸气接触而从富含二氧化硫的吸收剂中汽提出来，并且富含二氧化硫的汽提气至少含有约80％摩尔百分比的二氧化硫。
15.如权利要求14的方法，其中富含二氧化硫的汽提气至少含有约90％摩尔百分比的二氧化硫。
16.如权利要求14的方法，其中二氧化硫汽提区的压力约保持在50kPa到60kPa绝对压力之间。
17.如权利要求1的方法，其中原料气混合物中硫化氢和二氧化硫的摩尔比约从2∶1到5∶1。
18.如权利要求1的方法，其中Claus催化反应区运行时的转化效率根据原料气混合物中硫化氢含量的不同而约在50％到70％之间变化。
19.如权利要求1的方法，其中在二氧化硫吸收区中与燃烧气体流出物接触的二氧化硫液态吸收剂是一种物理型二氧化硫吸收剂。
20.如权利要求19的方法，其中的燃烧气体流出物至少包含约5％摩尔百分比的二氧化硫。
21.如权利要求19的方法，其中的二氧化硫液态吸收剂包括至少一种与水基本不混溶的有机膦酸二酯，其分子式为 其中，R1、R2和R3均独立地是芳基或者是C1到C8的烷基，并且有机膦酸二酯的蒸气压力在25℃时约低于1Pa，同时25℃时在有机膦酸二酯中水的溶解度约低于10％的重量百分比。
22.如权利要求21的方法，其中的至少一种有机膦酸二酯为烷基膦酸二烷基酯，并且R1、R2和R3均独立地是C1到C6的烷基。
23.如权利要求22的方法，其中的二氧化硫液体吸收剂包括丁基膦酸二丁基酯。
24.如权利要求19的方法，其中的二氧化硫液体吸收剂包括四甘醇二甲基醚。
25.如权利要求24的方法，其中的二氧化硫液体吸收剂包括重量百分比大于50％的四甘醇二甲基醚。
26.如权利要求1的方法，其中酸性气体原料流进一步包括一种不饱和烃成分，该不饱和烃成分选自直链烯烃、支链烯烃、芳烃以及它们的混合物，该方法进一步包括对Claus催化反应区上游的酸性气体原料流进行预处理以降低不饱和烃成分的浓度并防止Claus转化催化剂失去活性，该酸性气体原料流的预处理包括将至少一部分酸性气体原料流与一含水酸洗液接触从而使不饱和烃与酸反应并形成附加的反应产物；以及将附加的反应产物从酸性气体原料流中分离出来。
27.如权利要求26的方法，其中的含水酸洗液包括硫酸，附加的反应产物包括硫酸盐反应产物。
28.如权利要求27的方法，其中从酸性气体原料流分离出来的附加反应产物被引到燃烧区中。
29.如权利要求26的方法，其中的酸性气体原料流进一步包括一种饱和烃成分，该方法进一步包括在催化反应区中使二氧化硫相对于还原性气体在化学计量上保持相对过量；将Claus催化反应区的温度保持在至少约300℃的条件下从而将原料气混合物中的饱和烃基本上完全氧化并防止含有元素碳的烟灰沉积在Claus催化转换剂上。
30.如权利要求29的方法，其中有一部分酸性气体原料流旁通绕过Claus催化反应区并直接引入燃烧区中从而提高Claus催化反应区中二氧化硫的浓度。
31.如权利要求1的方法，其中的酸性气体原料流进一步包括一种烃成分，该成分选自不饱和烃、饱和烃以及它们的混合物，其中由于酸性气体原料中的烃不完全氧化而形成的包含元素碳的烟灰沉积在Claus转化催化剂上，该方法进一步包括在Claus催化反应区中使二氧化硫相对于还原性气体在化学计量上保持相对过量，将Claus催化反应区的温度保持在至少约300℃的条件下并维持一足够长的时间以氧化烟灰中的元素碳，从而将Claus转化催化剂上沉积的烟灰去掉，通过控制尾气流出物作为部分原料气混合物而引入Claus催化反应区的比例将Claus催化反应区的温度保持在至少约300℃。
32.如权利要求31的方法，其中至少有一部分酸性气体原料流旁通绕过Claus催化反应区并直接引入燃烧区中从而提高Claus催化反应区中二氧化硫的浓度。
33.一种由含有硫化氢和不饱和烃成分的酸性气体原料流来生产元素硫的方法，其中的不饱和烃成分选自直链烯烃、支链烯烃、芳烃以及它们的混合物，该方法包括将酸性气体原料流中的硫化氢在含有氧化催化剂并供以氧化剂气体的催化反应区中氧化成元素硫，其中的改进包括对催化反应区上游的酸性气体原料流进行预处理以降低不饱和烃成分的浓度并防止氧化催化剂失去活性，该酸性气体原料流的预处理包括将至少一部分酸性气体原料流与一含水酸洗液接触从而使不饱和烃与酸反应并形成附加的反应产物；以及将附加的反应产物从酸性气体原料流分离出来。
34.如权利要求33的方法，其中的含水酸洗液包括硫酸，附加的反应产物包括硫酸盐反应产物。
35.如权利要求34的方法，其中含水酸洗液中硫酸的重量浓度约从1％到50％。
36.如权利要求33的方法，其中不饱和烃成分在酸性气体原料流中的浓度在预处理前至少约200ppmv，预处理后则约小于40ppmv。
37.如权利要求36的方法，其中不饱和烃成分在酸性气体原料流中的浓度在预处理后约小于30ppmv。
38.如权利要求37的方法，其中不饱和烃成分在酸性气体原料流中的浓度在预处理后约小于20ppmv。
39.如权利要求33的方法，其中酸性气体原料流中的不饱和烃成分至少包括一种化合物，该化合物选自甲苯和二甲苯。
40.如权利要求33的方法，其中的酸性气体原料流与喷射出来的含水酸洗液进行接触，之后酸性气体原料流穿过一个消雾设备从而将附加的反应产物从酸性气体原料流中分离出来。
41.如权利要求33的方法，其中的酸性气体原料流与含水酸洗液在一个气-液接触装置接触，该气液接触装置中包含一个能够提高气液间传质的装置，该气液接触装置选自消雾设备、填料塔以及板式塔。
42.如权利要求41的方法，其中的酸性气体原料流穿过一个被含水酸洗液浸润的消雾设备，从而使酸性气体原料流与含水酸洗液接触，并且将附加的反应产物从酸性气体原料流中分离出来。
全文摘要
本发明提供一种从含有硫化氢的酸性气体原料流生产元素硫的方法,其中的硫化氢和二氧化硫在一个仅是催化的硫回收单元中反应,该硫回收单元包括一个带有Claus催化反应区的单一催化转换器。富含二氧化硫的气体从尾气处理中得到回收,并且在回收后作为部分原料气混合物循环到催化反应区中,该原料气混合物还包括酸性气体原料流。催化反应区内的温度由循环到转换器的尾气流出物有效缓和,这样酸性气体原料流中的高浓度硫化氢就能够为系统接受,该方法的灵活性和处理能力均有所提高。本发明还公开了一种预处理方法,其包括使酸性气体与酸洗液接触以降低酸性气体中不饱和烃的浓度,防止氧化催化剂失效。
文档编号C01B17/60GK1382105SQ00814661
公开日2002年11月27日 申请日期2000年10月20日 优先权日1999年10月22日
发明者B·M·布尔玛斯特, B·G·戈尔 申请人:孟山都公司