专利名称：一种低温克劳斯硫磺回收工艺及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及硫磺回收工艺技术领域，尤其是一种采用低温克劳斯方法对天 然气净化处理、炼油、煤化工等硫磺进行回收的工艺及装置。
背景纟支术
目前，从含硫化氢的酸气中回收碌J黄的技术有常规克劳斯工艺、克劳斯 延伸工艺、常规克劳斯+还原吸收类尾气处理工艺。它们的基本工艺流程和缺 点介绍如下
1. 常规克劳斯工艺
产生于1890年，1938年工业化。其主要反应有 (1)热反应段(燃烧炉中进行)
f/2S + 1.502 =S(92 +//2。 + 518.%//,/ ( 2-1 )
7/2S + 0.5S<92 = 0,75 S2 + //2(9 - 4.75AJ /附o/ ( 2-2 )
式(2-1)反应的放出的热量为式(2-2)反应的2.5倍，燃烧炉内的高温 赖其维持。
(2 )催化反应段(催化剂床层中进行)
//2S + 0.5叫=1.5/".5,, +//20 +48.05^7,/ ( 2-3 )
此外还包括一些副反应酸气中烃类的氧化反应，H2S裂解反应以及炉内 有机硫(COS及CSJ的生成反应及催化段有机硫的水解反应等。
常规克劳斯工艺的缺点是由于克劳斯反应受热力平衡和动力学平衡等因 素的限制，常规克劳斯装置的硫回收率通常只能达到94%~97%,装置尾气经焚 烧后S02排放量大，浓度高，对环境污染大。
目前已极少单独采用常规克劳斯工艺。
2. 常规克劳斯+还原吸收类尾气处理工艺
此工艺是将常规克劳斯尾气中各种形态的硫及硫化物还原为H2S,然后进行吸收，这类方法的总石克收率最高可达99. 8% ,焚烧尾气中SO2< 300ppm。其 中应用比较广泛的是SCOT工艺和BSRP工艺。
这类工艺流程复杂，设备多，投资大，运行成本高，所回收的硫远不能抵 偿操作费用， 一般只有在硫磺回收装置的规模很大或者环保要求很严格的情况 下选用。
3.克劳斯延伸工艺
此类工艺有冷床吸附类的CBA工艺、MCRC工艺、采用绝热反应+催化床层 移热等温反应的C1 insulf SDP工艺和直接氧化类的SuperC 1 aus工艺、C1 insu 1 f D0工艺等。
(1) CBA工艺和MCRC工艺
一般有三床流程(1床常规克劳斯反应器+ l床高温再生反应器+l床低温 吸附态反应器)和四床流程两种(1床常规克劳斯反应器+ 1床高温再生反应 器+2床低温吸附态反应器)。高温再生反应器和低温吸附态反应器周期性切换 操作，低温吸附态反应器在过程气硫露点下操作，有利于化学平衡向生成硫的 方向进行，从而提高硫的转化率。由于低温吸附态反应器中的温度低，接近硫 露点，低温吸附态反应器中的催化剂不断吸附液硫，催化剂活性逐渐失活，因 此必须提高低温吸附态反应器温度，排出催化剂吸附的液硫使催化剂再生。完 成再生的反应器逐步由常规克劳斯反应向低温吸附态过渡直至饱和。三床流程 总硫回收率约99. 2%，四床流程中总硫回收率约99. 4%。该工艺的缺点是低温 吸附态反应器液硫积存于催化剂上，需周期性切换再生，因而是种非稳态工艺， 在反应器切换期间，硫收率会有所降低。 (2 ) Clinsulf SDP工艺
采用常规Claus绝热反应+亚露点的催化床层移热等温反应，常规Claus 绝热反应有利于有机硫的水解，并可得到较高反应速率， 一般总硫回收率约 99.2%;亚露点反应的等温反应段则可保证较高的转化率。该工艺的缺点是设 备结构复杂，反应器切换期间，硫收率会有所降低，高压蒸汽冷凝后循环，热能无法利用。
(3 ) Superclaus工艺
其特点是两级到三级常规克劳斯反应器后加一台选择性氧化反应器。常规 克劳斯反应在富H2S条件下运行，在选择性氧化反应器中配以适当过量的氧使 H2S在催化剂上选择性氧化为单质硫。该工艺分为S卯erclaus 99和Superclaus 99.5,前者总硫收率99%,后者为99.5%。后者在选纟奪氧化段前插入一个加氢 段，使过程气中的S02、 COS、 CS2先行转化为H2S或者单质硫，从而使总硫回收 提高到99. 5%。由于反应温度高，所以Superclaus 99的硫转化率低，环保压 力大；Superclaus 99. 5的工艺复杂，冲更资大。
发明内容
本发明的主要目的是针对上述现有技术的不足，尤其是针对亚露点低温克 劳斯硫磺回收工艺的局限，提供一种新的低温克劳斯硫磺回收工艺；该工艺采 用更低的反应温度，工艺流程简单，设备及投资相对较少、运行成本较低，且 硫磺回收率高，更利于环保。
本发明另一个目的是提供一种用于上述低温克劳斯硫磺回收工艺的装置。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下
一种低温克劳斯硫磺回收工艺，主要步骤包括热反应段、催化反应段和尾 气焚烧-敬；
(1)热反应段
在燃烧炉中，将含硫化氢的酸气与空气或富氧空气或纯氧混合燃烧、部分 硫化氢与氧反应生成二氧化硫，在约930 1200。C高温下，硫化氢与二氧化硫 发生克劳斯反应生成单质硫(即硫磺，在此高温下主要为气态)；该反应过程 中控制进入燃烧炉的空气或富氧空气或纯氧中的氧气量，使生成的二氧化硫与 剩余^/f匕氬的摩尔比为1: 1 ~ 3;
出燃烧炉的气体经过余热锅炉冷却并回收热能后，再进入一级^^冷凝器， 在一级^L冷凝器中冷却至15Q ~ 180°C ，气态单质碌d皮冷却为液硫而分离出来；
8经冷凝分离液硫后的过程气进入下述步骤(2)的催化反应段中； (2 )催化反应段
来自热反应段的过程气在催化剂作用下，在各级反应器中，残余^^危化氢与 二氧化硫依次发生常规克劳斯反应和低温吸附态克劳斯反应，生成单质硫； 该催化反应段包括四级克劳斯反应
① 第一级克劳斯反应(常规克劳斯反应)
来自上述热反应段一级硫冷凝器的过程气通过一级预热器或者采用掺混 的方式加热至220 ~ 270°C后进入一级反应器中进行常规克劳斯催化反应生成 单质硫(在此温度条件下主要为气态单质硫)；
来自上述热反应段一级硫冷凝器的过程气中所含的有机硫(C0S、 CS2)主 要在本段常规克劳斯催化反应过程中水解为H2S或直接转化为单质硫；
反应后气体出一级反应器、经过二级预热器冷却后，再进入二级硫冷凝器， 在二级硫冷凝器中冷却至150 ~ 180°C ,气态单质好d皮冷却为液石危而分离出来；
经二级硫冷凝器分离液硫后的过程气再经过加热升温后进入二级反应器 中进行下述第二级克劳斯反应；
上述一级克劳斯反应为常规克劳斯反应，其对应的一级反应器是固定的， 进行稳态操作，始终进行常规克劳斯反应。
② 第二级克劳斯反应(催化剂再生同时进行常规克劳斯反应) 二级反应器中主要进行催化剂再生；同时，来自上述二级硫冷凝器的过程
气在二级反应器中进行常规克劳斯反应
来自上述二级硫冷凝器的的过程气经过二级预热器加热至220 ~ 270。C后 后进入二级反应器中，对在上一操作周期中吸附固态单质硫和/或液态单质硫 饱和的催化剂进行再生；同时，在二级反应器中，仏S与S02继续进行常规克劳 斯催化反应生成单质硫(在此温度下主要为气态单质碌u);
反应后气体出二级反应器、进入三级硫冷凝器，在三级硫冷凝器中冷却至 120 ~ 150°C ，气态单质硫被冷却为液硫而分离出来；
9经三级硫冷凝器分离液硫后的过程气进入三级反应器中进行下述第三级
克劳斯反应；
③ 第三级克劳斯反应(亚露点低温克劳斯反应)
来自上述三级硫冷凝器的过程气进入三级反应器中，在120~ 150。C温度下 进行进行亚露点(反应温度处于硫露点以下)低温克劳斯反应生成单质硫，在此 温度下的单质硫绝大部分为液态，极少部分为气态；
其中液态单质硫吸附于催化剂中并在之后的催化剂再生过程中被气化而 脱吸出来；极少数的气态单质硫则随反应后气体出三级反应器、进入四级硫冷 凝器，在四级硫冷凝器中冷却至90~ 119°C,气态单质硫被冷凝而分离出来；
根据硫磺回收情况，上述亚露点低温克劳斯反应还可再重复进行一次；
经四级硫冷凝器分离硫以后的过程气进入四级反应器中进行下述第四级 克劳斯反应；
④ 第四级克劳斯反应(亚固点低温克劳斯反应)
来自上述四级硫冷凝器的过程气进入四级反应器中，在90~ 119。C温度下 进行亚固点(反应温度处于硫固点以下)低温克劳斯反应生成单质硫，在此温度 下的单质硫绝大部分为固态，极少部分为液态及气态；
固态及液态单质硫吸附于催化剂中并在之后的催化剂再生过程中被气化 而脱吸出来；气态单质硫则随反应后气体出四级反应器、进入五级硫冷凝器， 在五级硫冷凝器中气态单质硫被冷凝而分离出来，由于本步骤中的克劳斯反应 产生热量很少，过程气的温升几乎可以被忽略，因而可不用强制冷却；
经五级硫冷凝器分离液硫后的尾气进入下述步骤(3)的尾气焚烧段中； (3)尾气焚烧段
来自上述催化反应段五级硫冷凝器的尾气通过硫捕集器捕集进一步分离
质硫氧化为二氧化硫)后排空。
上述步骤(2)催化反应段的四级克劳斯反应中 一级反应器是固定的，始终进行常规克劳斯反应；其它三级的反应器轮流进行催化剂再生(同时进行 常规克劳斯反应)、亚露点低温克劳斯反应、亚固点低温克劳斯反应。
其它三级的反应器中，进行催化剂再生(同时进行常规克劳斯反应)的反
应器有1台，进行亚露点低温克劳斯反应的反应器可有1~2台，进行亚固点
低温克劳斯反应的反应器有1台。
二级反应器、三级反应器和四级反应器，可通过程控阀定期切换反应进料， 使其轮流实现催化剂再生和不同温度段下的低温克劳斯反应。
上述工艺过程的各步骤中，可以根据工艺的总体设计和原料气的组成等而 采取不同的温度等操作参数。
步骤(2 )催化反应段的第一级克劳斯反应中，可采用掺混的方式加热是 指将来自热反应段一级硫冷凝器的过程气通过掺混阀与来自燃烧炉和/或余 热锅炉的高温气掺混升温、使进入一级反应器的过程气达到设定温度。
用于上述低温克劳斯硫磺回收工艺的装置，主要包括热反应段装置、催化 反应段装置和尾气焚烧段装置；其中
热反应段装置依次包括燃烧炉、余热锅炉和一级硫冷凝器；
催化反应段装置可分为固定装置和可切换装置，其中固定装置依次包括一 级预热器或掺混岡、 一级反应器、二级预热器、二级碌j令凝器；可切换装置包 括二级反应器、三级辟L冷凝器、三级反应器、四硫冷凝器、四级反应器、五级 硫冷凝器；
尾气焚烧段装置依次包括硫捕集器和尾气焚烧炉。 上述热反应段装置中
燃烧炉、余热锅炉和一级硫冷凝器，彼此之间通过管道连接； 一级硫冷凝 器出口端通过管道与催化反应段装置的一级预热器或纟参混阀的入口端连接； 上述催化反应段装置中
固定装置的一级预热器或掺混阔、 一级反应器、二级预热器的热侧、二级
硫冷凝器、二级预热器的冷侧，彼此之间通过管道连接；二级预热器的冷侧出
口端通过管道与可切换装置的二级反应器连接；200910058717.0
可切换装置的二级反应器、三级硫冷凝器、三级反应器、四硫冷凝器、四 级反应器、五级硫冷凝器中，各级反应器出口端和相应的硫冷凝器入口端之间 通过管道连接，各级硫冷凝器出口端和下一级反应器入口端之间通过管道连
接；
此外，二、三、四级反应器入口端通过程控阔及管道彼此连通；三、四、
五级硫冷凝器出口端、二级反应器入口端和尾气焚烧段装置的硫捕集器之间通
过程控阀及管道连通；可通过程控阀定期切换，以实现各级反应器中催化剂再 生和不同温度下的低温克劳斯反应。
催化反应段装置的各反应器中，其中一级反应器是固定的，始终进行常规 克劳斯反应；其它三级的反应器可周期性切换，使之轮流进行催化剂再生同时 进行常规克劳斯反应、亚露点低温克劳斯反应、亚固点低温克劳斯反应。
上述尾气焚烧段装置中硫捕集器与尾气焚烧炉之间通过管道连接。
上述催化反应段装置的可切换装置中，进行催化剂再生(同时进行常规克 劳斯反应)的反应器、与进行亚固点低温克劳斯反应的反应器，均可只设l台； 进行亚露点低温克劳斯反应的三级反应器和相应的四级硫冷凝器可各设置一 台或串联的两台，使上述低温克劳斯硫磺回收工艺中的亚露点低温克劳斯反应 可只进行一次或者再重复进行一次。
上述催化反应段装置中，各级反应器与相应的(即与该级反应器出口端相 连接的)硫冷凝器可以是分离的，彼此之间通过管道连接；也可以将各级反应 器与相应的硫冷凝器整合为 一体化的设备而筒化流程布置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是
本发明提供的低温克劳斯硫磺回收工艺在低温克劳斯反应段采用传统亚 露点(反应温度处于硫露点以下)克劳斯催化反应同时结合亚固点(反应温度 处于硫固点以下)克劳斯催化反应；在亚固点克劳斯催化反应中，处于比亚露 点反应更低的硫固点以下的反应温度有利于化学平衡向生成硫的方向进行，从 而获得比传统亚露点克劳斯反应更高的转化率。低温反应段至少设三台反应 器，确保任意工况下至少有两台反应器处于低温反应状态，确保切换状态下具有足够高的转化率。
因此，本工艺和传统采用亚露点低温克劳斯硫磺回收工艺相比具有更高的 总硫收率，从而有效降低尾气排放浓度及总量，更利于环保。总硫收率> 99. 5%,
比具备同样催化反应器台数的亚露点低温克劳斯流程至少高0. 1个百分点；正 常操作状态下，能够确保系统尾气S02排放浓度符合排放标准。
此外，相对常规克劳斯+还原吸收类尾气处理等工艺，该工艺流程较为简 单，设备及投资相对较少、运行成本较低。
图l是本发明低温克劳斯硫磺回收工艺及装置的一种原理示意图，也做为 实施例1的装置和流程示意图。
图1中l是燃烧炉，2是余热锅炉，3是一级硫冷凝器，4是一级预热器， 5是一级反应器，6是二级预热器，7是二级硫冷凝器，8是二级反应器，9是 三级硫冷凝器，IO是三级反应器，ll是四级硫冷凝器，12是四级反应器，13 是五级硫冷凝器，14是硫捕集器，15是尾气焚烧炉，21 29是程控阀。
具体实施例方式
下面结合具体实施方式
对本发明作进一步的详细描述。 但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。 实施例1
本实施例低温克劳斯硫磺回收工艺的流程及所用装置如图1所示 该装置包括热反应段装置、催化反应段装置和尾气焚烧段装置；其中 热反应段装置依次包括燃烧炉1、余热锅炉2和一级硫冷凝器3,彼此之
间通过管道连接； 一级硫冷凝器3出口端通过管道与催化反应段装置的一级预
热器4的入口端连接；
催化反应段装置包括固定装置和可切换装置，其中固定装置依次包括一级
预热器4、 一级反应器5、 二级预热器6、 二级硫冷凝器7;可切换装置包括二
级反应器8、三级石克冷凝器9、三级反应器10、四辟l冷凝器11、四级反应器12、
13五级石克冷凝器13;催化反应段装置中固定装置的一级预热器4、 一级反应器5、 二级预热器6的热侧、二级石危 冷凝器7、 二级预热器6的冷侧，彼此之间通过管道连接；可切换装置的二级 反应器8、三级硫冷凝器9、三级反应器1Q、四硫冷凝器ll、四级反应器12、 五级硫冷凝器15中，各级反应器出口端和相应的硫冷凝器入口端之间通过管 道连接，各级硫冷凝器出口端和下一级反应器入口端之间通过管道连接；此外，二级反应器8、三级反应器10、四级反应器12的入口端通过程控 阀21、 22、 23及管道彼此连通；三级硫冷凝器9、四级硫冷凝器11、五级石克 冷凝器13的出口端、二级反应器8的入口端均和尾气焚烧段装置的硫捕集器 14之间通过程控阀24-29及管道连通；可通过程控阀定期切换，以轮流实现各 级反应器中催化剂再生和不同温度下的低温克劳斯反应。尾气焚烧段装置依次包括硫捕集器14和尾气焚烧炉15，彼此之间通过管 道连接。该工艺主要包括热反应段、催化反应段和尾气焚烧段，结合图1的装置和 流程示意图，各步骤具体如下 (1)热反应段在燃烧炉1中，将含硫化氢的酸气与空气混合燃烧、部分^L化氢与氧反应 生成二氧化碌—在1000 110(TC高温下，^琉化氢与二氧化^5危发生克劳斯反应生 成气态单质硫；反应中控制入燃烧炉1空气中的氧气量使生成的二氧化硫与剩 余硫化氩的摩尔比为1:2;出燃烧炉1的气体经过余热锅炉2冷却并回收热能后再经一级^i冷凝器3 冷却至约170°C，气态单质硫冷凝为液石危而分离出来；经一级硫冷凝器3分离液硫后的过程气进入下述步骤(2)的催化反应段 中进行催化反应；(2 )催化反应段来自热反应段一级硫冷凝器3的过程气在催化剂作用下，在各级反应催化 器中，残余硫化氢与二氧化硫依次发生常规克劳斯反应和低温吸附态克劳斯反应，生成单质好u;该催化反应段包括四级克劳斯反应① 第一级克劳斯反应(常规克劳斯反应)来自上述热反应段一级硫冷凝器3的过程气通过一级预热器4加热至约 260。C后进入一级反应器5中进行常规克劳斯催化反应生成气态单质硫；来自一级流冷凝器3的过程气中所含有机硫(C0S、 CSJ主要在一级反应 器5中水解为H2S或直接转化为单质硫；反应后气体出一级反应器5、经过二级预热器6冷却并回收热能后，再进 入二级硫冷凝器7,在二级硫冷凝器7中冷却至约170°C,气态单质硫被冷却 为液硫而分离出来；经二级硫冷凝器7分离液^^后的过程气再经过二级预热器6升温至约240 。C后进入二级反应器8中进行下述第二级克劳斯反应；上述第一级克劳斯反应为常规克劳斯反应，其对应的一级反应器5是固定 的，进行稳态操作。② 第二级克劳斯反应(催化剂再生，同时进行常规克劳斯反应) 二级反应器8中主要进行催化剂再生；同时，在二级反应器8中进行常规克劳斯反应来自上述二级硫冷凝器7的过程气经过二级预热器6加热至约240。C后进 入二级反应器8中，对在上一操作周期中吸附固态和/或液态单质硫饱和的催 化剂进行再生；同时，在二级反应器8中，H2S与S02继续进行常规克劳斯催化 反应生成气态单质硫；反应后气体出二级反应器8、进入三级硫冷凝器9,在三级硫冷凝器9中 冷却至约127°C,气态单质硫被冷却为液硫而分离出来；经三级硫冷凝器9分离液碌u后的过程气进入三级反应器10中进行下述第15三级克劳斯反应；③ 第三级克劳斯反应(亚露点低温克劳斯反应)来自上述三级石危冷凝器9的过程气进入三级反应器10中，进行亚露点(约 127°C，此处温度处于硫露点以下)低温克劳斯反应生成单质硫，绝大部分为 液态，才及少部分为气态；出来；气态单质硫则随反应后气体出三级反应器10、进入四级硫冷凝器11， 在四级硫冷凝器11中冷却至约108°C，气态单质硫冷凝分离出来；经四级硫冷凝器11分离硫后的过程气进入四级反应器12中进行下述第四 级克劳斯反应；④ 第四级克劳斯反应(亚固点低温克劳斯反应)来自上述四级硫冷凝器11的过程气进入四级反应器12中，进行亚固点(约 108°C，此温度处于硫固点以下)低温克劳斯反应生成单质硫，绝大部分为固态， 极少部分为液态及气态；固态及液态单质硫吸附于催化剂中并在之后的催化剂再生过程中被气化 而脱吸出来；气态单质硫则随反应后气体出四级反应器12、进入五级硫冷凝器 13,在五级硫冷凝器13中气态单质硫被冷凝而分离出来，由于本步骤中的克 劳斯反应产生热量很少，过程气的温升几乎可以被忽略，因而可不用强制冷却；经五级硫冷凝器13分离液硫后的尾气进入下述步骤(3 )的尾气焚烧段中；本步骤催化反应段中，二级克劳斯反应、三级克劳斯反应和四级克劳斯反 应所对应的二级反应器反应8、三级反应器10和四级反应器12,通过程控阀 21-29自动定期切换反应进料，使三个反应器中轮流实现催化剂再生和不同温 度下的低温克劳斯反应。 (3 )尾气焚烧段来自上述催化反应段五级硫冷凝器13的尾气通过硫捕集器14捕集进一步 分离单质硫；剩余的尾气再进入尾气焚烧炉15中进行焚烧(尾气中的残余硫化物及单质好u氧化为二氧化硫)后排空。
本实施例中， 一级反应器装填高活性常规克劳斯反应催化剂CT6-2B,及少 量具有高有机硫水解率的催化剂CT6-7,其它三级反应器中均装填国低温克劳 斯反应活性较强的催化剂CT6-4B (兼有常规克劳斯反应催化能力)。实际生产 中，还可采用其它各种常用的克劳斯反应催化剂、高有机硫水解率的催化剂等 代替上述催化剂，如LS-300、 LS-821等等；可采用国产催化剂，也可才艮据实 际工况选用相应的进口催化剂。
通过本实施例的工艺，硫的总收率>99. 5%,比同样采用四反应器的亚露 点低温克劳斯反应工艺( 一级常规克劳斯反应+—级催化剂再生同时进行常规 克劳斯反应+两级亚露点低温低温克劳斯反应)的硫总收率高0. 1%以上。
在本发明的核心基础上，还可以根据工艺的总体设计和原料气的组成等而 采取不同的温度等操作参数。
本实施例中催化反应段设4台催化反应器，其中1台是固定的，始终进行 常规克劳斯反应；其余3台周期性切换操作，分别进行催化剂再生(同时也进 行常规克劳斯反应)、亚露点低温克劳斯反应和亚固点低温克劳斯反应。实际 生产中也可设置5台催化反应器，使亚露点低温克劳斯反应状态的反应器有2 台，以获取更高的转化率。由于始终有一台反应器进行亚固点低温克劳斯反应， 因此不影响本发明的特征表达。
本实施例中来自 一级碌u冷凝器3的过程气可与来自燃烧炉1或余热锅炉2 的高温燃气通过掺混阀掺混而替代一级预热器4使进入一级反应器5的过程气 达到设定温度，此类高温反应段的流程改变不涉及低温克劳斯反应段，不影响 本发明的特征表达。
本实施例中，反应器与硫冷凝器是分离的，通过管道连接；实际生产中， 也可将反应器与硫冷凝器整合为一体化的设备而简化流程布置，设备方面的变 化也不影响本发明的特征表达。
权利要求
1、一种低温克劳斯硫磺回收工艺，主要步骤包括热反应段、催化反应段和尾气焚烧段；(1)热反应段在燃烧炉中，将含硫化氢的酸气与空气或富氧空气或纯氧混合燃烧，部分硫化氢与氧反应生成二氧化硫，在930～1200℃高温下，硫化氢与二氧化硫发生克劳斯反应生成气态单质硫；该反应过程中控制进入燃烧炉的空气或富氧空气或纯氧中的氧气量，使生成的二氧化硫与剩余硫化氢的摩尔比为1∶1～3；出燃烧炉的气体经过余热锅炉冷却并回收热能后再经一级硫冷凝器冷却至150～180℃，气态单质硫冷凝为液硫而分离出来；经冷凝分离液硫后的过程气进入下述步骤(2)的催化反应段中；(2)催化反应段催化反应段包括四级克劳斯反应①第一级克劳斯反应，为常规克劳斯反应来自上述热反应段一级硫冷凝器的过程气通过一级预热器或者采用掺混的方式加热至220～270℃后进入一级反应器中进行常规克劳斯催化反应生成气态单质硫；反应后气体经二级预热器冷却后再经二级硫冷凝器冷却至150～180℃，气态单质硫冷凝为液硫而分离出来；经二级硫冷凝器分离液硫后的过程气经过加热升温后进入二级反应器中进行下述第二级克劳斯反应；②第二级克劳斯反应，为催化剂再生同时进行常规克劳斯反应来自上述二级硫冷凝器的过程气经二级预热器加热至220～270℃后进入二级反应器中，对在上一操作周期中吸附固态单质硫和/或液态单质硫饱和的催化剂进行再生；同时，在二级反应器中进行常规克劳斯催化反应生成气态单质硫；反应后气体在三级硫冷凝器中冷却至120～150℃，气态单质硫冷凝为液硫而分离出来；经三级硫冷凝器分离液硫后的过程气进入三级反应器中进行下述第三级克劳斯反应；③第三级克劳斯反应，为亚露点低温克劳斯反应来自上述三级硫冷凝器的过程气进入三级反应器中，在120～150℃温度下进行亚露点低温克劳斯反应生成单质硫，包括液态单质硫和气态单质硫；液态单质硫吸附于催化剂中并在之后的催化剂再生过程中被气化而脱吸出来；气态单质硫随反应后气体进入四级硫冷凝器中冷却至90～119℃，气态单质硫冷凝而分离出来；经四级硫冷凝器分离液硫后的过程气进入四级反应器中进行下述第四级克劳斯反应；④第四级克劳斯反应，为亚固点低温克劳斯反应来自上述四级硫冷凝器的过程气进入四级反应器中，在90～119℃温度下进行亚固点低温克劳斯反应生成单质硫，包括固态单质硫、液态单质硫及气态单质硫；固态单质硫及液态单质硫吸附于催化剂中并在之后的催化剂再生过程中被气化而脱吸出来；气态单质硫随反应后气体通过五级硫冷凝器，气态单质硫冷凝而分离出来；经五级硫冷凝器分离液硫后的尾气进入下述步骤(3)的尾气焚烧段中；(3)尾气焚烧段来自上述催化反应段五级硫冷凝器的尾气经硫捕集器捕集进一步分离单质硫后进入尾气焚烧炉中焚烧后排空。
2、 根据权利要求l所述的工艺，其特征在于所述的步骤(2)催化反应段中，所述的四级克劳斯反应中 一级反应器 是固定的，始终进行常规克劳斯反应；其它三级的反应器轮流进行催化剂再生 同时进行常规克劳斯反应、亚露点低温克劳斯反应、亚固点低温克劳斯反应。
3、 根据权利要求2所述的工艺，其特征在于所述的其它三级的反应器中，进行催化剂再生同时进行常规克劳斯反应的 反应器有1台，进行亚露点低温克劳斯反应的反应器有1~2台，进行亚固点 低温克劳斯反应的反应器有1台。
4 、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述的步骤(2)催化反应段中，第二级克劳斯反应、第三级克劳斯反应 和第四级克劳斯反应所对应的二级反应器、三级反应器和四级反应器，通过程 控阀定期切换反应进料，使其轮流实现催化剂再生和不同温度段下的低温克劳 斯反应。
5、 根据权利要求l所述的工艺，其特征在于所述的步骤(2)催化反应段的一级克劳斯反应中，采用掺混的方式加热 是指通过掺混阀与来自燃烧炉和/或余热锅炉的高温气掺混升温、使进入一 级反应器的过程气达到设定温度。
6、 用于权利要求1所述的低温克劳斯硫磺回收工艺的装置，主要包括热 反应段装置、催化反应段装置和尾气焚烧段装置，其特征在于热反应段装置依次包括燃烧炉、余热锅炉和一级硫冷凝器； 催化反应段装置包括固定装置和可切换装置；其中固定装置依次包括一级 预热器或掺混阀、 一级反应器、二级预热器、二级硫冷凝器；可切换装置包括 二级反应器、三级硫冷凝器、三级反应器、四硫冷凝器、四级反应器、五级硫 冷凝器；尾气焚烧段装置依次包括硫捕集器和尾气焚烧炉。
7、 根据权利要求6所述的装置，其特征在于 所述的热反应段装置中燃烧炉、余热锅炉和一级硫冷凝器，彼此之间通过管道连接； 一级硫冷凝 器出口端通过管道与催化反应段装置的一级预热器或掺混阀的入口端连接； 所述的催化反应段装置中固定装置的一级预热器或掺混阀、 一级反应器、二级预热器的热侧、二级 硫冷凝器、二级预热器的冷侧，彼此之间通过管道连接；二级预热器的冷侧出 口端通过管道与可切换装置的二级反应器连接；可切换装置的二级反应器、三级硫冷凝器、三级反应器、四硫冷凝器、四 级反应器、五级硫冷凝器中，各级反应器出口端和相应的硫冷凝器入口端之间通过管道连接，各级硫冷凝器出口端和下一级反应器入口端之间通过管道连接；此外，二、三、四级反应器入口端通过程控阀及管道彼此连通；三、四、五级硫冷凝器出口端、二级反应器入口端和尾气焚烧段装置的硫捕集器之间通过程控阀及管道连通；所述的尾气焚烧段装置中 硫捕集器与尾气焚烧炉之间通过管道连接。
8、 根据权利要求6所迷的装置，其特征在于所述的催化反应段装置的可切换装置中，三级反应器和相应的四级硫冷凝 器各设置一 台或串联的两台。
9、 根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述的催化反应段装置中，各级反应器与相应的硫冷凝器是分离的，彼此 之间通过管道连接。
10、 根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述的催化反应段装置中，各级反应器与相应的硫冷凝器是整合成为一体 化的设备。
全文摘要
本发明公开了一种低温克劳斯硫磺回收工艺，主要包括热反应段、催化反应段和尾气焚烧段热反应段的燃烧炉内，部分硫化氢与氧反应转化为二氧化硫，在高温下硫化氢与二氧化硫发生克劳斯反应生成硫，硫分离后的过程气进入催化反应段；在催化反应段各级反应器中，硫化氢与二氧化硫依次发生常规克劳斯反应、催化剂再生、亚露点及亚固点低温克劳斯反应；催化反应段后经过硫分离的尾气进入尾气焚烧段，在尾气焚烧炉中焚烧排空。该工艺采用更低的反应温度，有利于化学平衡向生成硫的方向进行，因而硫转化率、回收率得以提高，且工艺流程简单、设备及投资相对较少、运行成本较低，更利于环保。本发明还公开了一种用于上述低温克劳斯硫磺回收工艺的装置。
文档编号C01B17/04GK101519192SQ20091005871
公开日2009年9月2日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者张惊涛 申请人:成都赛普瑞兴科技有限公司