专利名称：：优化克劳斯装置运行的方法优化克劳斯装置运行的方法本发明涉及油气工业，更具体地，涉及用于生产液体硫的称为克劳斯(Claus)装置的装置。油的脱硫将有机硫化合物转化成硫化氢H2S，其毒性和着火危险性是公知的。H2S也是天然气的成分之一，并且其为使在提高天然气值的工艺中采用的工业催化剂失活的毒物。因此，将硫化氢转化成也是有用原料的无毒单质硫是必要的。这是因为所生产的硫通常具有良好的品质，并且可以直接出售或以硫酸H2S04的形式出售。在工业上，在炼油厂内采用基于克劳斯技术的工艺进行该转化。由于通常获得的回收率为约95%，所以这些工厂排放的烟道气通常包含不可忽略量的酸气体，尤其是H2S和S02。这使得必须处理这些残余气体，以使得能够在燃烧后将它们排放到大气中，同时满足在法国、欧洲和全世界范围内通过立法所规定的日益严格的有关大气污染的标准，其中趋势是将最终的硫回收率设定为99.5%。因此，可容易地看出，使得能够获得这些高产率的额外的尾气处理产生非常高的额外经济和能量成本，从而使得必须提高克劳斯装置所实现的回收水平。克劳斯工艺一般是两步法工艺。通过在配有锅炉的第一室中燃烧三分之一的H2S来进行第一燃烧步骤。在该热步骤中，通过空气和/或氧将三分之一的H2S部分氧化成S02(1)。反应(I)是完全反应，在消耗完所有的氧时停止。在第二步骤中，由此形成的二氧化硫S02根据克劳斯反应(II)与其余的H2S反应，以形成气态硫和水。该反应是平衡反应，平衡常数基本上取决于温度。所涉及的总化学反应如下H2S+3/202->S02+H20(I)2H2S+S02<->3/nSn+2H20(II)在该步骤，反应停止，产生大部分的气态硫(约70%)。通常在冷凝器中冷却反应产物，以便以液体形式回收在燃烧室和在锅炉中形成的单质硫蒸气。然后对包含残余的H2S和S02(H2S/S02的摩尔比为2)的气体混合物进行催化反应步骤(11)。在实践中，该装置通常包括一系列串联的催化反应器，其中每个催化反应器与用于重新加热气体的系统和疏冷凝器相连。由于克劳斯反应是放热的，所以通过低温促进向硫的转化。然而，必须将催化反应器的温度保持在令人满意的水平，以不仅促进克劳斯反应的动力学，而且尤其是防止在催化剂表面出现会导致催化剂失活的液体硫的露。因此，必须调节在催化反应器的入口处设定的设定温度(在本发明中记为Ts)，使得催化反应器的出口温度(记为To)高于所述反应器出口处的硫的露点温度(在本发明中记为Td)。而且，这适用于可包括在克劳斯装置中的每一个催化反应器。以本领域技术人员公知的经验的方式调节Ts，使得To为期望的值。实际上，因为硫的露点温度取决于随反应进行而变化的气体组成等，所以硫的露点温度是未知的。这就是该工艺一般将温度Ts调节到非常高的水平以具有与出现该露点的温度相关的安全系数的原因。因此，通常调节设定温度，使得温度To比在该相同反应器出口处预期的温度Td高数十摄氏度。该技术的主要不便之处是经济和环境方面的缺点，这是因为当没有优化设备的运行时，给出硫转化率不足以令人满意，这通过需要更多实质性附加处理的富有酸气体(更具体地，HzS和S02)的残余气体反映出来。已经提供了几种工艺和方法用于进一步提高硫的回收水平，但是没有一种工艺或方法解决了尽可能接近露点运行的问题。炼油者只知道包括对克劳斯装置中的不同气体进行取样并进行物料平衡以从其推断出露点温度的技术。该技术的缺点在于它需要专家组，并且测量只是偶然的。因此，本领域需要尽可能精确地原位连续测定硫的露点以减少催化反应器出口温度和硫的露点温度之间的差(To-Td)。本申请人提供技术解决方案，该方案由于连续测量露点使得能够尽可能接近露点运行，以优化反应器的温度并由此提高克劳斯装置的效率。为此，本发明提供对H2S和S02的混合物进行处理以生产液体硫的催化方法，所述方法包括以下步骤(a)将包含S02和H2S的混合物加热到温度Ts的至少一个步骤，(b)在至少一种催化剂的存在下使(a)中获得的加热的混合物催化反应的至少一个步骤和回收包含气态硫的出口混合物的至少一个步骤，(c)将在步骤(b)中获得的出口混合物中存在的气态硫转化成液体疏的至少一个步骤，所述方法的特征在于，在步骤(b)和步骤(c)之间测量所述出口混合物的温度To和在所述出口混合物中存在的气态硫的露点温度Td，调节步骤(a)的加热温度Ts，使得温度To比露点温度Td高5'C~30'C。为此，本发明的另一主题是用于实施根据本发明的方法的设备，其特征在于其能够测量疏的露点温度。本发明表现出几个优点，包括克劳斯装置运行的优化和未处理的含硫残余物尤其是H2S和S02的量的减少。因此，也优化了用于残余气体的附加处理装置的尺寸，得到额外的能量和经济节省。而且，本发明不仅可适用于新型装置，而且也可适用于现有装置，其可以显著降低现有装置的运行维护成本。有利地，调节步骤(a)的加热温度Ts，使得温度To比露点温度Td高5。C20'C，更有利的是高5'C10"。根据本发明，在至少一个克劳斯装置催化反应器中、优选在至少两个克劳斯装置催化反应器中实施该方法。根据本发明的另一特征，用于实施根据本发明的方法的设备包括量热探头或磁探头(sondecalorim6triqueoumagn6tique)。在参照附图阅读不同实施方案的详细说明之后将会更好地理解本发明，该附图示意性表示包括热阶段(SJ和串联的三个催化阶段(Sps2、s3)的克劳斯装置。H2S燃烧的第一步骤在配有锅炉1的第一室中进行。在该热步骤中，利用空气和/或氧将三分之一的H2S部分氧化成S02。由此形成的S02根据克劳斯反应(II)与残余的H2S反应以形成气态硫和水。在冷凝器2中冷却燃烧产物，以经过管9以液体形式回收在燃烧室和在锅炉中形成的单质>^蒸气。对包含未反应的H2S和S02的残余气体混合物进行几次催化反应(II)步骤。第一催化步骤(Sj的一部分包括通过再加热器3重新加热克劳斯气体、在反应器4中恰当地进行催化转化和在冷凝器5中冷却和凝结硫。该步骤通常还参与在上游形成的不期望化合物COS和CS2的水解。这能够通过在足以促进水解的高温下运行反应器来进行，代价是该步骤的硫转化较差。分别包括通过再加热器3，和3"再加热、在反应器4，和4"中的催化剂上转化和通过冷凝器5，和5"冷凝硫的两个附加催化步骤(S2、S3)完成设备，由此使得能够继续克劳斯反应。在每个反应步骤之后，经过与反应器4、4，和4"对应的管8、8，和8"通过冷凝以液态回收硫。在附图所代表的情形中，在反应器4、4，和4"中的至少一个中实施本发明。根据本发明的方法在这些反应器中的一个、两个或三个中实施。所回收的硫可以以液体形式存储在保持于140。C的槽中或以固体形式存放在槽6中。对于穿过冷凝器5"之后经管7排出的混合的残余含硫组分，其或者被引导到残余气体处理装置或在排放到大气之前转化成so2。根据本发明的方法的主要特征在于测量来自实施步骤(b)的催化反应器的出口混合物的温度To和在所述出口混合物中存在的气态硫的露点温度Td,和调节加热温度Ts使得温度To比露点温度Td高5°C~30。C,有利的是高5°C~20。C，更有利的是高5r:10。C。根据本发明，该方法在克劳斯装置的至少一个催化反应器中实施。根据另一形式，根据本发明的方法在克劳斯装置的至少两个催化反应器中实施。在该情形中，通常更有利的是调节至少两个反应器的温度Ts。这是因为，如上所述，第一催化反应器通常在足以促进化合物例如COS和CS2水解的高温下运行。但是，本发明不排除在克劳斯装置的所有催化反应器中实施该方法的实施方案。本发明的目的还在于用于实施根据前述权利要求中任一项所述催化方法的设备，所述催化方法用于处理H2S和S02的混合物以生产液体硫，所述设备包括以下装置用于将包含S02和H2S的混合物加热到温度Ts的至少一个装置；用于在至少一种催化剂的存在下使在加热装置出口处获得的加热混合物催化反应的至少一个装置、和用于回收包含气态硫的出口混合物的至少一个装置；用于将存在于出口混合物中的气态硫转化成液体硫的至少一个装置，所述设备的特征在于它能够测量硫的露点温度。根据第一实施方案，所述设备包括量热探头。根据第二实施方案，所述设备包括磁探头。用于测量露点的常规方法包括冷却适合的表面直到出现露、检测出现露的时刻，然后测量与第一次出现露的时刻相对应的温度。各种手动或自动装置能够测量露点温度。它们可以使用量热、磁、光学或电容检测以监测该表面上的露。专利EP542582描述了用于测量露点的这种探头的一些实施方案。有利地，根据本发明方法的用于测量露点的装置是用于测量露点的量热探头或磁探头。实施例以下实施例示出本发明及其优点，但是不限定本发明的范围。在如附图中所代表的包括三个催化步骤(SpS2、S3)的硫装置中进行操作。所用的催化剂是二氧化钛Ti02。输入流是100T/天的酸气体，其摩尔组成如下烃=1%;H2S=87%;C02=8.7%;H20=3.3%。因此，硫的输入流量是81.5T/天。设定用于第一催化步骤的设定温度，使得该第一反应器4的出口温度等于310'C,为了证实本发明改进方法的具体优点，测量催化反应器4，和/或4"出口处的露点温度，并且调节再加热器3，和/或3"的设定温度。将冷凝器2调节为170°C，同时将冷凝器5、5，和5"调节为135'C。实施例1在第一步骤中，只调整第二反应器4，的设定温度以改变该第二反应器的出口温度和在其出口处测量的露点温度之间的差。^L定用于最终反应器4"的再加热器的设定温度，使得差(To3-Td3)等于60'C。所得结果总结于表l中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>上述实例显示，第二反应器4，的出口温度和所测量的露点温度之间的差减小得越多，所得的总产率越大。这通过S02排放的减少和待在尾气装置中处理的残余进料的减少反映出来。因此，将第二再加热器3，调节到244。C对应于第二反应器出口处的60'C的露点差。以5'C的差不同地进行调节，例如相对于露点，会导致第二再加热器的温度设定为1卯'C，并且会由于98.4。/。的总产率而使S02排放减少了31.1%。待在尾气装置中处理的剩余进料从1.94T/天减少到1.34T/天。实施例2在该实施例中，调节第三反应器4，，的设定温度以改变该反应器的出口温度和所测量的露点温度之间的差。设定第二反应器的再加热器的设定温度，使得差(To2-Td2)等于60。C。所得结果总结于表2中。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>更重要地，当差(To3-Td3)减小时，所获得的总产率更大。因此，将第三再加热器调节到227'C对应于该同一反应器出口处的60'C的露点差，而以5'C的差不同地进行调节，例如相对于露点，会导致第三再加热器(3")的温度设定为179'C，并且会由于98.7%的总产率而使S02的排放减少44.5%。待在尾气装置中处理的剩余进料从1.94T/天减少到1.08T/天。实施例3在该实施例中，同时调节第二反应器和第三反应器的设定温度，以改变这些反应器的出口温度和所测量的露点温度之间的差。所得结果总结于表3中。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>上述实施例表明，对最后两个催化步骤的加热温度的优化使得总产率显著提高.因此，以5。C的差调节最后两个Jl应器4，和4"的再加热器，例如相对于露点，因99。/。的总产率而使S02的排放减少59.2。/。。待在尾气装置中处理的剩余进料减少到0.79T/天。权利要求1.一种用于处理H2S和SO2的混合物以产生液体硫的催化方法，所述方法包括以下步骤(a)将包含SO2和H2S的混合物加热到温度Ts的至少一个步骤，(b)在至少一种催化剂的存在下使在(a)中获得的所述加热混合物催化反应的至少一个步骤、和回收包含气态硫的所述出口混合物的至少一个步骤，(c)将在步骤(b)中获得的所述出口混合物中存在的气态硫转化成液体硫的至少一个步骤，所述方法的特征在于，在步骤(b)和步骤(c)之间，测量所述出口混合物的温度To和在所述出口混合物中存在的气态硫的露点温度Td，和调节步骤(a)的加热温度Ts，使得温度To比露点温度Td高5℃～30℃。2.根据权利要求l所述的方法，其特征在于调节步骤(a)的加热温度Ts，使得所述温度To比露点温度Td高5'C~20"。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于调节步骤(a)的加热温度Ts，4吏得所述温度To比露点温度Td高5'C~10°C。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法在至少一个克劳斯装置催化反应器中实施。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法在至少两个克劳斯装置催化反应器中实施。6.—种用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的设备，所述方法用于处理H2S和S02的混合物以产生液体硫，所述设备包括以下装置用于将包含S02和H2S的混合物加热到温度Ts的至少一个装置；用于在至少一种催化剂的存在下使在所述加热装置出口处获得的所述加热混合物催化反应的至少一个装置、和用于回收包含气态>琉的出口混合物的至少一个装置；用于将存在于所述出口混合物中的所述气态硫转化成液体硫的至少一个装置，所述设备的特征在于其能够测量所述硫的露点温度。7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于其包括量热探头。8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于其包括磁探头。全文摘要本发明涉及处理H<sub>2</sub>S/SO<sub>2</sub>混合物以产生液体硫的方法，所述方法包括以下步骤(a)将包含SO<sub>2</sub>和H<sub>2</sub>S的混合物加热到温度T<sub>C</sub>的至少一个步骤；(b)在至少一种催化剂的存在下使在(a)中获得的加热混合物催化反应的至少一个步骤和回收包含气态硫的出口混合物的至少一个步骤；和(c)将在步骤(b)中获得的所述出口混合物中包含的所述气态硫转化成液体硫的至少一个步骤，所述方法的特征在于，在步骤(b)和步骤(c)之间测量所述出口混合物的温度Ts和在所述出口混合物中包含的气态硫的露点Tr，并且调节步骤(a)的加热温度Tc，使得温度Ts比露点温度Tr高5℃～30℃。文档编号C01B17/04GK101389568SQ200780006631公开日2009年3月18日申请日期2007年2月19日优先权日2006年2月27日发明者皮埃尔·卡普兰申请人:法国道达尔