选择氧化硫磺回收装置及回收工艺的制作方法

本发明属于煤化工技术领域，涉及一种硫磺回收装置及工艺，特别涉及一种选择氧化硫磺回收装置及回收工艺。

背景技术：

在化工行业，特别是煤化工生产中会产生硫化氢气体，由于硫化氢气体剧毒，即使稀的硫化氢也对呼吸道和眼睛有刺激作用，并引起头痛，浓度达1mg/l或更高时，对生命有危险，对硫化氢气体要进行净化处理，达到排放标准后方可排放。而随着环境保护的标准要求日益严格，为了使硫的排放达到更高的排放标准，对硫化氢回收处理工艺的要求也越高。

目前由于氧化法具有处理量大，能够连续生产的优点，在工业中应用较多。氧化法分为干法氧化和湿法氧化；湿法氧化是在溶液中吸收催化氧化，工艺复杂且引入溶液，能耗大，不环保，产品硫杂质多，硫形态不好；干法氧化通常情况下使硫化氢气体氧化成单质硫或硫的氧化物，具有处理量大且连续生产的特点，典型的干法氧化有克劳斯法和选择性氧化法，克劳斯工艺的流程较为复杂，且设备投资高，运行成本高；而选择性氧化工艺简单，适合处理各种浓度的含硫化氢的气体。

技术实现要素：

基于上述背景技术中存在的问题，本发明提供一种工艺简单设备少，投资小，运行成本低、回收率高、能回收处理不同浓度的硫化氢气体的选择氧化硫磺回收装置及回收工艺。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种选择氧化硫磺回收装置，其特征在于，所述选择氧化硫磺回收装置包括混合气单元、一级反应器、废热锅炉、冷凝集硫器、二级反应器以及冷却回收单元；所述混合气单元的出口经一级反应器的管程以及废热锅炉的管程最终与冷凝集硫器的进口相连；所述冷凝集硫器的出口分别与混合气单元的进口以及二级反应器的进口相连；所述二级反应器的出口与冷却回收单元相连；

所述混合气单元包括依次连接的分离罐、风机、加热罐以及混合罐；所述混合罐的出口与一级反应器管程进口相连；所述加热罐的进口与冷凝集硫器的出口连接；

所述一级反应器管程中填装有催化剂；

所述冷却回收单元包括依次连接的冷凝器以及捕硫器；所述二级反应器的出口与冷凝器的进口相连。

上述选择氧化硫磺回收装置还包括汽包；所述汽包的管程出口与一级反应器的壳程进口相连；所述一级反应器的壳程出口与汽包的管程进口相连；所述汽包的壳程出口与加热罐的壳程进口相连。

上述选择氧化硫磺回收装置还包括设置在冷凝集硫器的出口与二级反应器的进口之间的开工加热器和换热器；所述冷凝集硫器的出口分为三个支路；所述第一支路是冷凝集硫器的出口经开工加热器与二级反应器的进口相连；所述第二支路是旁路；所述第三支路是二级反应器的出口经换热器与冷凝器进口相连，同时冷凝集硫器的出口经换热器与冷凝器进口相连。

上述捕硫器的出口管路上设置有加热器。

上述废热锅炉的中心轴线与水平线之间有夹角；所述夹角为5～15°。

一种选择氧化硫磺回收装置的回收工艺，其特征在于，所述等温选择氧化硫磺回收工艺包括以下步骤：

1)混合气体

硫化氢气体经过分离罐分离后，经风机送入加热罐中加热后硫化氢气体进入混合罐中，并与直接通入混合罐中的氧气混合，得到混合气体；

2)一级等温选择氧化反应

混合气体从一级反应器管程进口进入一级反应器中，在催化剂的作用下混合气体发生等温选择氧化反应，得到一次反应脱硫气体；

在等温选择氧化反应中通过汽包的管程出口与一级反应器的壳程进口相连，一级反应器的壳程出口与汽包的管程进口相连，使得一级反应器中的温度在140～350℃，从而混合气体进行等温选择氧化反应；

3)冷却

一次反应脱硫气体进入废热锅炉进行冷却，得到废锅脱硫气体；

4)冷凝

废锅脱硫气体进入冷凝集硫器中冷凝得到液硫以及一次冷凝气体，液硫从冷凝集硫器底部出口进入到硫池；从冷凝集硫器顶部出口出来的一次冷凝气体分成两路，一路是反应气作为循环气体返回加热罐中与硫化氢和氧气混合后进入一级反应器阶段，执行步骤2)；

另一路是原料气带入的非反应气进入二次反应阶段，执行步骤5)；

5)二次反应

从冷凝集硫器顶部出口出来的另一路作为二次反应混合气体经开工加热器后进入二级反应器中进行二次反应；

6)二次冷凝

从二级反应器出来的二次反应脱硫气体，经过换热器后进入冷凝器中进行冷凝，得到二次冷凝气体以及液态硫磺；液态硫磺从冷凝器底部出口进入硫池；

6)回收硫磺

从冷凝器顶部出来的二次冷凝气体进入捕硫器中进一步回收硫磺，得到脱硫尾气以及液态硫磺；脱硫尾气经过换热器后进入锅炉或是氧化催化处理，液态硫磺从捕硫器底部出口进入硫池。

上述步骤1)中硫化氢气体的浓度是3％～98％。

上述步骤1)中混合气体中氧气与硫化氢气体的体积比是0.3～0.9。

上述步骤2)中一级反应器内填装的催化剂为钛基催化剂。

上述步骤6)中捕硫器的捕硫温度控制在130～170℃。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的选择氧化硫磺回收装置，混合气单元、一级反应器、废热锅炉、冷凝集硫器、二级反应器以及冷却回收单元；混合气单元的出口经一级反应器的管程以及废热锅炉的管程最终与冷凝集硫器的进口相连；冷凝集硫器的出口分别与混合气单元进口以及二级反应器的进口相连；二级反应器的出口与冷却回收单元相连。本发明采用的设备较少，投资小。

2、本发明在一级反应器管程中填装有钛基催化剂；一级反应器的反应温度在140～350℃，且一级反应器的壳程与汽包相连接组成锅炉水循环系统，使得一级反应器中的反应温度保持在恒温，操作简单，增加了脱硫的效率。

3、本发明一级反应脱硫气体经过废热锅炉以及冷凝集硫器后生成一次冷凝气体，一次冷凝气体中的原料气带入系统的反应气作为循环气体与硫化氢和氧气进行形成混合气体进入一级反应器反应，原料带入的非反应气进二级反应后排放，使得工艺的脱硫效率进一步得到提高。

4、本发明提供的选择氧化硫磺回收装置适用于不同浓度的硫化氢气体的脱硫回收，应用范围广，且硫回收率高，运行成本低。

附图说明

图1本发明提供的等温选择氧化硫磺回收工艺流程示意图；

其中：

r001—一级反应器；r002—二级反应器；v001—分离罐；v002—混合罐；v003—汽包；e001—加热罐；e002—废热锅炉；e003—冷凝器；e004—捕硫器；e005—冷凝集硫器；e006—开工加热器；e007—换热器；e008—加热器；c001—风机；c002—循环风机；

1—硫化氢气体；2—氧气气体；3—混合气体；4—一次反应脱硫气体；5—废锅脱硫气体；6—一次冷凝气体；7—循环气体；8—二次反应混合气体；9—二次反应脱硫气体；10—二次冷凝气体；11—脱硫尾气；12—中压蒸汽；13—锅炉水；14—废液。

具体实施方式

现结合附图以及实施例对本发明进行详细的说明。

参见图1，本发明提供的选择氧化硫磺回收装置，包括混合气单元、一级反应器r001、废热锅炉e002、冷凝集硫器e005、二级反应器r002以及冷却回收单元。混合气单元的出口经一级反应器r001的管程以及废热锅炉e002的管程最终与冷凝集硫器e005的进口相连，冷凝集硫器e005的出口分别与混合气单元进口以及二级反应器r002的进口相连，二级反应器r002的出口与冷却回收单元相连；混合气单元包括依次连接的分离罐v001、风机c002、加热罐e001以及混合罐v002，混合罐v002的出口与一级反应器r001管程进口相连，冷凝集硫器e005的出口分别与加热罐e001的进口以及二级反应器r002的进口相连；废热锅炉e002的中心轴线与水平线之间有夹角；夹角为5～15°，使得一次反应脱硫气体4经废热锅炉e002冷却后的液硫随着废锅脱硫气体5一起进入冷凝集流器e005中，液硫不会在废热锅炉e002内壁上残留或夹带；冷却回收单元包括依次连接的冷凝器e003以及捕硫器e004，二级反应器r002的出口依次与冷凝器e003以及捕硫器e004相连。一级反应器r001为管壳式反应器，其管程中填装有催化剂，催化剂为钛基催化剂。二级反应器r002为绝热冷凝反应器。

本发明提供的选择氧化硫磺回收装置还包括汽包v003；汽包v003的管程出口与一级反应器r001的壳程进口相连；一级反应器r001的壳程出口与汽包v003的管程进口相连；汽包v003的壳程出口与加热罐e001的壳程进口相连。

本发明提供的选择氧化硫磺回收装置还包括设置在冷凝集硫器e005的出口与二级反应器r002的进口之间的开工加热器e006和换热器e007；冷凝集硫器e005的出口分为三个支路；第一支路是冷凝集硫器e005的出口经开工加热器e006与二级反应器r002的进口相连；第二支路是旁路；第三支路是二级反应器r002的出口经换热器e007与冷凝器e003进口相连，同时冷凝集硫器e005的出口与冷凝器e003进口相连。捕硫器e004的出口管路上设置有加热器e008。

本发明提供的等温选择氧化硫磺的回收工艺，包括以下步骤：

1)3％～98％的硫化氢气体1经过分离罐v001分离后，经风机c001送入加热罐e001中加热，加热至一定温度的硫化氢气体1进入混合罐v002中，并与直接通入混合罐v002中的氧气2混合，得到混合气体3，混合气体3中氧气2与硫化氢气体1的体积比是0.3～0.9；

2)混合气体3从一级反应器r001管程进口进入一级反应器r001中，在钛基催化剂、反应温度140～350℃下混合气体3在一级反应器r001中发生等温选择氧化反应，得到一次反应脱硫气体4；在依次反应器r001中进行等温选择氧化反应时，汽包v003的管程出口与一级反应器r001的壳程进口相连，一级反应器r001的壳程出口与汽包v003的管程进口相连，使得一级反应器r001中的温度保持在140～350℃范围内，从而混合气体3进行等温选择氧化反应；汽包v003的壳程出口与加热罐e001的壳程进口相连，汽包v003壳程出来的中压蒸汽，可对加热罐e001中的气体进行加热或是供给其他需要的锅炉；

3)一次反应脱硫气体4进入废热锅炉e002进行冷却，得到废锅脱硫气体5；

4)废锅脱硫气体5进入冷凝集硫器e005中冷凝得到液硫以及一次冷凝气体6，液硫从冷凝集硫器e005底部出口进入到硫池；一次冷凝气体5从冷凝集硫器e005顶部出口出来后分成两路，含有反应气的一路作为循环气体7通过循环风机c002返回加热罐e001中与硫化氢气体1和氧气气体2混合后进入一级反应器反应r001循环反应，在具体实施时，循环气体的循环量根据原料气中的硫浓度和循环气体中的硫浓度共同确定，以保证硫的回收效率；另一路原料气带入系统的非反应气作为二次反应混合气体8经开工加热器e006后进入二级反应器r002中进行二次反应；

5)从二级反应器r002出来的二次反应脱硫气体9，经过换热器e007后进入冷凝器e003中进行冷凝，得到二次冷凝气体10以及液态硫磺；液态硫磺从冷凝器e003底部出口进入硫池；

6)从冷凝器e003顶部出来的二次冷凝气体10进入捕硫器e004中进一步回收硫磺，捕硫温度控制在130～170℃时能够得到脱硫尾气11以及液态硫磺；脱硫尾气11经过加热其e008后进入锅炉或是氧化催化处理直至达标排放，液态硫磺从捕硫器e004底部出口进入硫池。

实施例1

本发明提供的一级反应器r001为管壳式反应器，二级反应器r002为逆流冷管反应器，废热锅炉e002的中心轴线与水平线之间的夹角为10°。

采用本发明提供的选择氧化硫磺回收装置进行硫磺回收处理时，硫化氢气体1的浓度为35％，氧气气体2的浓度为99.6％，氧气与硫化氢气体的体积比为0.3，经过混合罐v002混合后进入一级反应器r001中，一级反应器r001中的温度为140℃，捕硫器e004温度控制在130℃，经过一级反应器r001以及二级反应器r002后，硫磺的回收率在98.6％，脱硫尾气11中的硫含量为400mg/l，脱硫尾气11加压后返回低温甲醇洗再处理；但是脱硫尾气量较少，因此所需的动力消耗少。

实施例2

与实施例1不同的是，废热锅炉e002的中心轴线与水平线之间的夹角为5°，硫化氢气体1的浓度为50％，氧气气体2的浓度为99.6％，氧气与硫化氢气体的体积比为0.42，经过混合罐v002混合后进入一级反应器r001中，一级反应器r001中的温度为205℃，捕硫器e004温度控制在150℃，经过一级反应器r001以及二级反应器r002后，硫磺的回收率在98.4％，脱硫尾气11中的硫含量为300mg/l；脱硫尾气11返回锅炉进行处理。

实施例3

与实施例1不同的是，废热锅炉e002的中心轴线与水平线之间的夹角为15°，硫化氢气体1的浓度为3％，氧气气体2的浓度为99.6％，氧气与硫化氢气体的体积比为0.9，经过混合罐v002混合后进入一级反应器r001中，一级反应器r001中的温度为340℃，捕硫器e004温度控制在170℃，经过一级反应器r001以及二级反应器r002后，硫磺的回收率在99％，脱硫尾气11中的硫含量为120mg/l；脱硫尾气11达标排放。

实施例4

与实施例3不同的是，废热锅炉e002的中心轴线与水平线之间的夹角为8°，硫化氢气体1的浓度为98％，氧气气体2的浓度为99.6％，氧气与硫化氢气体的体积比为0.62，经过混合罐v002混合后进入一级反应器r001中，一级反应器r001中的温度为265℃，捕硫器e004温度控制在140℃，经过一级反应器r001以及二级反应器r002后，硫磺的回收率在98％，脱硫尾气11中的硫含量为700mg/l；脱硫尾气11加压后返回低温甲醇洗再处理；但是脱硫尾气量较少，因此所需的动力消耗少。

实施例5

与实施例1不同的是，废热锅炉e002的中心轴线与水平线之间的夹角为5°，硫化氢气体1的浓度为75％，氧气气体2的浓度为99.6％，氧气与硫化氢气体的体积比为0.75，经过混合罐v002混合后进入一级反应器r001中，一级反应器r001中的温度为255℃，捕硫器e004温度控制在160℃，经过一级反应器r001以及二级反应器r002后，硫磺的回收率在98％，脱硫尾气11中的硫含量为500mg/l；脱硫尾气11返回锅炉进行处理。