一种硫磺回收CLAUS尾气处理方法及装置与流程

一种硫磺回收claus尾气处理方法及装置
技术领域
[0001]
本发明属于炼油或冶金技术领域，具体涉及炼油或冶金行业硫磺回收装置尾气处理方法及装置。


背景技术：

[0002]
近年来，国家环保法规对so2的排放越来越严格，国家标准《石油炼制工业污染物排放标准》(gb 31570-2015)中规定酸性气回收装置排放烟气中so2一般地区不大于400mg/nm3，特殊地区不大于100mg/nm3，与此同时，各级地方政府正在酝酿出台更加严格的地方标准，部分省市已要求排放烟气中so2含量不得高于50mg/nm3，同时要求开停工期间排放也不允许超标，这对硫磺回收尾气处理工艺提出了更高的要求。为满足严苛的环保标准，硫磺回收claus尾气总硫回收率较低，焚烧炉烟气处理部分通常采用的有钠碱洗脱硫工艺、氨法脱硫工艺等，但这些工艺均以牺牲总硫回收率为代价，存在污染从气相向液相转移的问题。
[0003]
中国专利cn 105271132 b公开了一种硫磺回收处理的工艺及装置，具体涉及一种swsr-6硫磺回收工艺及装置，其工艺过程为将制硫尾气进行焚烧，所有含硫介质均转化为so2，形成含so2烟气，含so2烟气在烟气净化塔中与吸收剂接触，烟气中的so2被吸收剂吸收，烟气净化塔中生成的盐溶液与碱液反应，经结晶、离心后得到亚硫酸钠，脱除so2后的净化烟气排放。该专利貌似解决了钠减法脱硫产生的含盐废水等问题，但由于氧化因素，产生的亚硫酸钠产品纯度不高，只能作为固废处理，同时降低了装置的总硫回收率，且亚硫酸钠产品结晶和回收过程能耗较高。
[0004]
中国专利cn 101574614b公开了一种酸性气脱硫工艺，具体涉及一种将酸性气进行燃烧、硫弹性回收、焚烧后二氧化硫制取硫酸铵的工艺方法，即为传统的氨法脱硫尾气处理工艺，该工艺在燃煤和炼油行业均有应用，但该氨法脱硫装置及工艺均不太成功，氨液循环系统需要严格控制ph值，装置抗波动能力有限，此外，氨逃逸、气溶胶等问题严重，排烟效果差，并且系统中腐蚀、结晶、堵塞问题严重。
[0005]
为此需要寻求一种“两全其美”的工艺技术，以解决以上问题。该发明专利既能够实现较高的总硫回收率，也能够满足开停工时的环保排放要求。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于提供一种硫磺回收claus尾气处理方法及装置，以解决现有技术中总硫回收率低，污染从气相向液相转移的技术问题。
[0007]
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0008]
一种硫磺回收claus尾气处理方法，其特征主要包括以下步骤：
[0009]
1)自claus制硫部分尾气捕集器出来的含硫尾气进入焚烧炉；
[0010]
2)在焚烧炉设置废热锅炉及汽包，取走烟气中部分热量并发生中压蒸汽，然后进入so2转化器，在催化剂作用下so2转化成so3；
[0011]
3)自so2转化器出来的工艺气直接进入冷凝器，so3在与水蒸气水合冷凝过程生成
浓硫酸，收集的浓硫酸经泵升压后送至酸性气燃烧炉裂解；
[0012]
4)自冷凝器顶部出来的工艺气经冷却后进入湿式静电除雾器，捕集工艺气中的硫酸雾、液滴和其他颗粒物杂质等；
[0013]
5)步骤4)中湿式静电除雾器下部设置循环泵，在底部补充少量双氧水，将工艺气中剩余的少量so2转化成稀硫酸，定期送往claus制硫部分的酸性气燃烧炉裂解，净化烟气由烟囱高空排放。
[0014]
本发明一种硫磺回收claus尾气处理方法，其进一步特征在于：步骤1)所述含硫尾气进入焚烧炉，将尾气中未转化完全的硫元素全部热焚烧转化为so2，燃烧空气经鼓风机加入炉膛，此外需外补一定量的燃料气，维持炉膛温度700～750℃，烟气中o2含量控制在9％(体积分数)左右。
[0015]
本发明一种硫磺回收claus尾气处理方法，其进一步特征在于：在步骤2)所述焚烧炉设置废热锅炉及汽包，取走烟气中部分热量并发生中压蒸汽，同时将烟气温度降至410～420℃，然后进入so2转化器。
[0016]
本发明一种硫磺回收claus尾气处理方法，其进一步特征在于：在so2转化器设置层间换热器或者设置外取热换热器，取出多余的反应热，以维持催化反应所需的最佳温度。
[0017]
本发明一种硫磺回收claus尾气处理方法，其进一步特征在于：步骤3)中所述自so2转化器出来的工艺气温度约为290℃，直接进入冷凝器，so2与水蒸气在水合冷凝过程生成浓硫酸(93～98wt％)，收集的浓硫酸经泵升压后送至claus制硫部分的酸性气燃烧炉裂解，生成so2，再经claus反应转化成硫单质，进一步回收硫元素，冷凝器所需冷却空气由鼓风机供给，经冷凝器换热后的冷却空气送至酸性气焚烧炉或焚烧炉作为补充空气，以提高炉温或节省燃料。
[0018]
本发明一种硫磺回收claus尾气处理方法，其进一步特征在于：步骤4)所述自冷凝器顶部出来的工艺气经空冷或水冷器冷却至95℃后，进入湿式静电除雾器，捕集工艺气中的硫酸雾、液滴和其他颗粒物杂质等，使硫酸雾降至5mg/nm3以下，减少环境污染。所述工艺气为脱除了so2的净化烟气。
[0019]
本发明一种硫磺回收claus尾气处理方法，其进一步特征在于：步骤5)所述湿式静电除雾器下部设置循环泵，在底部补充少量20wt％双氧水，将工艺气中的so2转化成稀硫酸，定期送往claus制硫部分的酸性气燃烧炉裂解，经过该步骤净化烟气中so2降至30mg/nm3以下，直接由烟囱高空排放。
[0020]
为了实现本发明的工艺流程，本发明还提供了一种硫磺回收claus尾气处理装置。
[0021]
一种硫磺回收claus尾气处理装置，包括以工艺顺序连接的焚烧炉、废热锅炉及汽包、so2转化器、冷凝器、湿式静电除雾器和烟囱，其特征为：在所述焚烧炉进气管路上接claus制硫部分尾气捕集器，焚烧炉内设置有废热锅炉及汽包，废热锅炉下游连接so2转化器；所述so2转化器上游连接焚烧炉废热锅炉，下游连接冷凝器；所述冷凝器顶部下接湿式静电除雾器，底部液相下接claus部分酸性气焚烧炉，壳程上游与冷却空气风机管路相接，出口空气连接claus部分酸性气焚烧炉或焚烧炉；所述湿式静电除雾器上接冷凝器气相管路，顶部气相连接烟囱。
[0022]
本发明一种硫磺回收claus尾气处理装置，其进一步特征在于：在所述so2转化器设置有层间换热器或者设置外取热换热器。
[0023]
本发明一种硫磺回收claus尾气处理装置，其进一步特征在于：在所述冷凝器底部液相下接酸槽、硫酸升压泵，壳程上游与冷却空气风机管路相接，出口空气连接claus部分酸性气焚烧炉或焚烧炉
[0024]
本发明一种硫磺回收claus尾气处理装置，其进一步特征在于：在所述湿式静电除雾器底部设置循环系统，设置双氧水补充设施。
[0025]
与现有技术相比，本发明有如下特点：
[0026]
1)满足《石油炼制工业污染物排放标准》(gb 31570-2015)中酸性气回收装置so2特别排放限值要求，也可满足更低排放指标；
[0027]
2)适应性强，对原料酸性气中h2s浓度要求不苛刻，且能满足装置开停工工况排放需求；
[0028]
3)操作弹性大，可达30～120％；
[0029]
4)总硫回收率高，可以大于99.99％，但对claus制硫部分硫转化率要求不苛刻；
[0030]
5)不需要设置加氢还原工序及配套溶剂再生部分，投资低，占地小；
[0031]
6)循环水用量少，尤其对水资源匮乏的地区意义重大；
[0032]
7)不产生任何外排废水，不存在污染转移等问题，能够实现清洁生产；
[0033]
8)能够副产大量高品位蒸汽，有一定的经济效益；
[0034]
9)设备数量少，同时烟囱可采用玻璃钢材质，装置建设投资低；
[0035]
10)claus制硫可与湿法制酸形成互为备用装置，企业可根据实际情况，调整产品结构，既可生产硫磺，也可生产硫酸，同时也可进行废酸再生。
[0036]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但并不限制本发明的使用范围。
附图说明
[0037]
图1为本发明硫磺回收claus尾气处理装置结构示意图。
[0038]
其中所示附图标记为：
[0039]
1-酸性气预热器；2-酸性气燃烧炉；3-酸性气燃烧炉废热锅炉；4-汽包；5-酸性气燃烧炉鼓风机；6-电加热器；7-一级冷凝冷却器；8-一级反应加热器；9-一级反应器；10-二级冷凝冷却器；11-二级反应加热器；12-二级反应器；13-三级冷凝冷却器；14-尾气捕集器；15-焚烧炉；16-废热锅炉；17-汽包；18-so2转化器；19-冷凝器；20-水冷器或空冷；21-湿式静电除雾器；22-烟囱；23-焚烧炉鼓风机；24-冷却空气鼓风机；25-循环泵；26-硫酸升压泵；27-酸性气；28-液硫；29-燃料气；30-20％wt双氧水。
具体实施方式
[0040]
下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0041]
以下对本发明具体实施方式作进一步说明：
[0042]
如图所示，为本发明结构示意图，含h2s酸性气27经酸性气预热器1加热至160℃进入酸性气燃烧炉2，进行部分燃烧，燃烧后高温工艺气进入酸性气燃烧炉废热锅炉3冷却并发生中压蒸汽后进入一级冷凝冷却器7，工艺气在一级冷凝冷却器7中冷却生成液硫28并经除雾后，经一级反应加热器8加热后进入一级反应器9，在calus催化剂作用下，硫化氢与二
氧化硫发生反应，生成液硫28，工艺气经二级冷凝冷却器10冷却生成液硫28并经除雾后再经二级反应加热器11加热后进入二级反应器13，在claus催化剂作用下，硫化氢与二氧化硫继续发生反应，生成液硫28，工艺气经三级冷凝冷却器13冷却生成液硫28，经过两级claus催化转化反应，硫转化率可达93～95％，经尾气捕集器14捕集硫雾后的claus尾气，其中硫元素约为1.5～2％(体积分数)，主要为h2s、so2、cos、cs2等无机硫，含硫尾气进入湿法制酸尾气处理部分，在焚烧炉15内过氧燃烧，将尾气中的无机硫元素全部转化成so2，补充一定量的燃料气29，炉膛温度维持700～750℃，燃烧空气由焚烧炉鼓风机23加入，焚烧后烟气中氧浓度约9％(体积分数)，此后烟气经废热锅炉16取热，汽包17发生中压蒸汽，烟气温度降至410～420℃，直接进入so2转化器18，烟气中的so2在催化剂作用下，转化生成so3，此后含so3工艺气进入下游冷凝器19管程，采用大量空气冷却降温，冷却空气由冷却空气鼓风机24提供，工艺气中的so3和水蒸气在管程内水合冷凝生成浓硫酸(93～98％wt)，生成的浓硫酸经硫酸升压泵26加压后送至claus制硫部分的酸性气燃烧炉2裂解，进一步回收硫元素，为减少对酸性气燃烧炉2的温度影响，设置电加热器6加热浓硫酸，自冷凝器19顶部出来的工艺气，经空冷或水冷器20冷却至95℃后进入湿式静电除雾器21脱除硫酸雾，同时在除雾器21底部设置循环泵25，且在除雾器底部加入少量20％wt双氧水30，用于进一步将未完全转化的so2转化成硫酸，稀硫酸定期送至酸性气燃烧炉裂解2，经过湿式静电除雾器21除酸雾、除so2后的烟气，其中的so2低于30mg/nm3，酸雾低于5mg/nm3，通过烟囱22高空排放。