一种等温克劳斯反应硫磺回收系统的制作方法

本实用新型属于硫磺制备技术领域，具体涉及一种等温克劳斯反应硫磺回收系统。

背景技术：

硫化氢是许多化工制备过程中排放的副产物，是有剧毒且易燃的酸性气体，属于危险气体，如果将其排放到空气中，会造成严重的环境污染。目前，比较常用的方法有两种，一种是先将硫化氢收集起来，后续再进行集中处理；另一种是在硫化氢排放设备上连接克劳斯反应装置，利用克劳斯装置来制备硫磺，其原理是将硫化氢与氧化剂混合进行氧化反应，反应之后再进行进一步地冷却，生成硫磺，化学反应式为：2h2s+o2→s2↓+2h2o或2h2s+so2→3s↓+2h2o，通过安装克劳斯反应装置不仅可以很好地解决硫化氢对环境造成的污染问题，而且可以制备出硫磺产品。但是现有的克劳斯反应装置还存在以下问题：

1、装置用到的设备多且连接方式复杂，成本和运行费用都非常高。

2、在进行反应时，由于是放热反应，会使催化剂的温度很快升高，造成后续反应中催化剂逐渐失活，硫磺的产率不稳定。

技术实现要素：

为了解决现有技术中克劳斯反应装置成本和运行费用高且硫磺产率不稳定的现象，本实用新型提出了一种等温克劳斯反应硫磺回收系统，其技术方案如下：

一种等温克劳斯反应硫磺回收系统，包括预热器、等温克劳斯反应器汽包、等温克劳斯反应器及废热锅炉，所述预热器通过等温克劳斯反应器与废热锅炉连通，所述等温克劳斯反应器汽包设在等温克劳斯反应器的上方。

进一步限定，所述系统还包括混合室，所述混合室与预热器连通。

进一步限定，所述系统还包括制硫室和余热锅炉，所述混合室与制硫室的输入端连通，所述制硫室的出口端通过余热锅炉与废热锅炉的一个输入端连通，所述废热锅炉的出口端通过预热器与等温克劳斯反应器的输入端连通，所述等温克劳斯反应器的输出端与废热锅炉的另一个输入端连通。

进一步限定，所述系统还包括设在余热锅炉上方的余热锅炉汽包。

进一步限定，所述废热锅炉的出口有四个或五个。

进一步限定，所述克劳斯反应器为列管式换热器，所述列管式换热器的管程充注催化剂或锅炉给水。

进一步限定，所述预热器的热源来自于蒸汽炉、工艺废气炉、电阻丝或燃气炉。

进一步限定，所述预热器的热源来自于蒸汽炉或工艺废气炉。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型的等温克劳斯反应硫磺回收系统包括混合室、制硫室、余热锅炉、余热锅炉汽包、预热器、等温克劳斯反应器汽包、等温克劳斯反应器及废热锅炉，混合室与制硫室的入口端连通，制硫室的出口端通过余热锅炉与废热锅炉的一个入口端连通，废热锅炉的出口端通过预热器与等温克劳斯反应器的入口端连通，等温克劳斯反应器的出口端与废热锅炉的另一个入口端连通，该系统所用的设备少且连接简单，减少了设备占地面积，降低了系统阻力，同时设备成本和运行费用低；在余热锅炉的上方设置有余热锅炉汽包，在等温克劳斯反应器的上方设置有等温克劳斯反应器汽包，可以调节余热锅炉和等温克劳斯反应器内的压力和循环水，保证系统安全运行。

2、在利用本实用新型的系统进行克劳斯反应时，克劳斯气(硫化氢)与氧化气体在混合室内混合后进入制硫室，混合气体在制硫室内发生2h2s+3o2→2so2+2h2o和2h2s+o2→2s↓+2h2o反应，生成s、so2和h2o，这两个反应均为放热反应，会产生大量的热，接着s、so2、h2o和剩余的h2s作为反应气进入余热锅炉，将反应产生的热量传递给余热锅炉内的锅炉给水，之后进入废热锅炉，进一步将热量传递给废热锅炉内的锅炉给水，冷却后的s被回收，so2、h2o和剩余的h2s进入预热器加热后进入等温克劳斯反应器，在等温克劳斯反应器内发生2h2s+so2→3s↓+2h2o反应，生成s和h2o，最后再次进入废热锅炉，在废热锅炉内冷却的s被回收，没有反应的h2s和so2可以重复进入等温克劳斯反应器进行循环反应；等温克劳斯反应器为列管式换热器，列管式换热器的管程或壳程内放置催化剂，另外的壳程或管程内充注锅炉给水用来带走反应热，这样可以保证管程或壳程内的催化剂温度处于恒定值，不会由于反应放热而失活，增加了催化剂的使用寿命，通过h2s和so2的循环反应和延长催化剂的使用寿命，很大程度上提高了硫磺的产率。

附图说明

图1为实施例1的等温克劳斯反应硫磺回收系统结构示意图；

图2为实施例2的等温克劳斯反应硫磺回收系统结构示意图；

图3为实施例3的等温克劳斯反应硫磺回收系统结构示意图；

其中，1-混合室，2-制硫室，3-余热锅炉汽包，4-余热锅炉，5-预热器，6-等温克劳斯反应器汽包，7-等温克劳斯反应器，8-废热锅炉。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型的技术方案进行进一步地解释说明，但本实用新型并不限于以下说明的实施方式。

本实用新型的等温克劳斯反应硫磺回收系统有两种实现方式，分别如下：

第一种系统包括混合室1、预热器5、等温克劳斯反应器汽包6、等温克劳斯反应器7及废热锅炉8，混合式1与预热器5的入口端连通，预热器5的出口端与等温克劳斯反应器7的入口端连通，等温克劳斯反应器7的出口端与废热锅炉8连通，等温克劳斯反应器汽包6安装在等温克劳斯反应器7的上方，用于调节等温克劳斯反应器7内的压力和循环水。

第二种系统包括混合室1、制硫室2、余热锅炉汽包3、余热锅炉4、预热器5、等温克劳斯反应器汽包6、等温克劳斯反应器7及废热锅炉8，混合室1与制硫室2的入口端连通，制硫室2的出口端与余热锅炉4的入口端连通，余热锅炉4的出口端与废热锅炉8的一个入口端连通，废热锅炉8的出口端与预热器5的入口端连通，预热器5的出口端与等温克劳斯反应器7的入口端连通，等温克劳斯反应器7的出口端与废热锅炉8的另一个入口端连通，余热锅炉汽包3设置在余热锅炉4的上方，等温克劳斯反应器汽包6设置在等温克劳斯反应器7的上方，废热锅炉8的出口有四个或五个。

上述等温克劳斯反应器7为列管式换热器，若列管式换热器的管程可以为用于h2s和so2反应的催化剂，则壳程为锅炉给水；若列管式换热器的壳程为锅炉给水，则管程为用于h2s和so2反应的催化剂；上述预热器5可以采用高温蒸汽加热、高温工艺气加热、电加热或燃气加热的方式加热。

实施例1

本实施例为上述第一种系统的实施方式，等温克劳斯反应器7为列管式换热器，其中列管式换热器的管程为用于h2s和so2反应的催化剂，壳程为锅炉给水，预热器5采用蒸汽炉的高温蒸汽加热。

克劳斯气(硫化氢)与氧气以大于或等于2:1的比例在混合室1中混合后进入预热器5，在预热器5中加热至210～250℃，之后进入等温克劳斯反应器7的管程，通过等温克劳斯反应器7管程内催化剂与壳程内锅炉给水(壳程内的锅炉给水来自等温克劳斯反应器汽包6换热，控制等温克劳斯反应器7的管程内催化剂的温度为230～270℃，硫化氢与氧气在管程内发生化学式为2h2s+o2→2s↓+2h2o的反应，生成高温硫磺，高温硫磺接着进入废热锅炉8，与废热锅炉8内的锅炉给水换热后温度降至150℃，变成液态硫磺，液态硫磺之后从废热锅炉8的出口处收集；废热锅炉8内生成的工艺废气从管道排出进行后工序处理。

实施例2

本实施例为上述第二种系统的实施方式，废热锅炉8有五个出口，分别为第一出口、第二出口、第三出口、第四出口和第五出口，等温克劳斯反应器7为列管式换热器，其中列管式换热器的管程为用于h2s和so2反应的催化剂，壳程为锅炉给水，预热器5采用高温电阻丝加热。

克劳斯气(硫化氢)与氧气以小于2:1的比例在混合室1中混合后进入制硫室2，控制制硫室2内的温度为1150℃，硫化氢与氧气在制硫室2内发生化学式为2h2s+3o2→2so2+2h2o和2h2s+o2→2s↓+2h2o两个反应，生成的二氧化硫、硫磺和水，二氧化硫、硫磺、水和剩余的硫化氢进入余热锅炉4，在余热锅炉4内与锅炉给水(余热锅炉4内的锅炉给水来自余热锅炉汽包3换热后温度降至300℃，之后进入废热锅炉8，与废热锅炉8内的锅炉给水换热后温度降至160℃，其中，硫磺生成液态硫磺，从废热锅炉8的第一出口收集，二氧化硫、水和剩余的硫化氢进入预热器加热至220～260℃后进入等温克劳斯反应器7的管程，通过等温克劳斯反应器7管程内催化剂与壳程内锅炉给水(壳程内的锅炉给水来自等温克劳斯反应器汽包6换热，控制等温克劳斯反应器7的管程内催化剂的温度为240～280℃，硫化氢与二氧化硫在管程内发生化学式为2h2s+so2→3s↓+2h2o生成高温硫磺，高温硫磺和没有完全反应的硫化氢和二氧化硫进入废热锅炉8，与废热锅炉8内的锅炉给水换热后温度降至160℃，高温硫磺变成液态硫磺，液态硫磺从废热锅炉8的第二出口处收集；没有完全反应的硫化氢和二氧化硫从废热锅炉8的第三出口再次进入预热器5，进行加热后进入等温克劳斯反应器7的管程进行循环反应；反应完之后生成的工艺废气通过废热锅炉8的第四出口排出进行后工序处理，同时，预热后的锅炉给水变成蒸汽从第五出口排出，进行后续利用。

实施例3

本实施例为上述第二种系统的实施方式，废热锅炉8有四个出口，分别为第一出口、第二出口、第三出口和第四出口，等温克劳斯反应器7为列管式换热器，其中列管式换热器的管程为锅炉给水，壳程为用于h2s和so2反应的催化剂，预热器5采用工艺废气炉的高温工艺废气加热。

克劳斯气(硫化氢)与空气在混合室1中混合后进入制硫室2，其中硫化氢与空气中氧气的含量比值小于2:1，控制制硫室2内的温度为1200℃，硫化氢与氧气在制硫室2内发生化学式为2h2s+3o2→2so2+2h2o和2h2s+o2→2s↓+2h2o两个反应，生成的二氧化硫、硫磺和水，二氧化硫、硫磺、水和剩余的硫化氢进入余热锅炉4，在余热锅炉4内与锅炉给水(余热锅炉4内的锅炉给水来自余热锅炉汽包3换热后温度降至300℃，之后进入废热锅炉8，与废热锅炉8内的锅炉给水换热后温度降至165℃，其中，硫磺变成液态硫磺，从废热锅炉8的第一个出口收集，二氧化硫、水和剩余的硫化氢进入预热器加热至230～270℃后进入等温克劳斯反应器7的壳程，通过等温克劳斯反应器7壳程内催化剂与管程内锅炉给水(管程内的锅炉给水来自等温克劳斯反应器汽包6换热，控制等温克劳斯反应器7的壳程内催化剂的温度为250～290℃，硫化氢与二氧化硫在壳程内发生化学式为2h2s+so2→3s↓+2h2o生成高温硫磺，高温硫磺和没有完全反应的硫化氢和二氧化硫进入废热锅炉8，与废热锅炉8内的锅炉给水换热后温度降至165℃，高温硫磺变成液态硫磺，液态硫磺从废热锅炉8的第二个出口处收集；反应完之后生成的工艺废气通过废热锅炉8的第三出口排出进行后工序处理，同时，预热后的锅炉给水变成蒸汽从第四出口排出，进行后续利用。