一种小规模选择性氧化硫回收装置及方法与流程

本发明涉及氧化硫回收技术，尤其涉及一种年产5000吨以下的小规模选择性氧化硫回收装置及方法。

背景技术：

1、克劳斯工艺是目前广泛用于含h2s的气体中回收硫磺的主要工艺方法，发生的克劳斯反应为：2 h2s + so2 → 3/n sn + 2 h2o。

2、此反应受到克劳斯反应热力学常数的限制，是可逆的平衡反应。需要采用多级反应和多级硫冷凝器，即将上一级反应器产物硫单质冷凝回收后，过程气重新加热后至下一级反应器继续反应，才能促使反应继续向有利于生成单质硫的方向进行，提高硫回收率。

3、目前常规的选择性氧化硫磺回收装置如图1所示，主要由两部分组成：clause部分+选择性氧化部分。其中的克劳斯部分一般设置两级或三级克劳斯反应器，分别能实现约95%、98%的硫回收率，且每一级分别设置有所需要的过程气加热器和硫冷凝器，而克劳斯部分合计能实现硫回收率一般约为96-98%。加上选择性氧化部分之后，一般可实现硫回收率99.5%。

4、而采用scot工艺则能实现更高的硫回收率，如99.98%以上，但其复杂程度及投资会更高。因此，常规来说，2万吨/年以上通常采用scot工艺，而2万吨/年以下则通常采用选择性氧化工艺。

5、而对于小规模硫磺回收装置（如5000吨/年以下），则经常面临着硫回收率与装置投资冲突的局面。如图1所示，常规的选择性氧化工艺流程，由于每一级克劳斯反应以及催化氧化反应，都需要经历加热、反应、冷凝等过程，因此流程很长，设备设置较多。因此对小规模硫磺回收装置而言，如何以最简洁的流程去实现高的硫回收率，始终是困扰本领域技术人员的核心问题。

技术实现思路

1、为此，本发明的主要目的在于提供一种小规模选择性氧化硫回收装置及方法，以简化工艺流程并减少所需的设备投入数量，同时确保硫回收产量，从而适于提高小规模硫回收生产的经济性。

2、为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种小规模选择性氧化硫回收装置，其包括：依次连接的主燃烧炉、蒸汽发生器、硫冷凝器、加热器、克劳斯反应器、选择性催化氧化反应器、鼓风机，其中鼓风机接有主调风、微调风管路，通过主调风管路鼓风机提供定量空气与含h2s的酸性气混合进入主燃烧炉燃烧产生高温过程气，经蒸汽发生器及硫冷凝器回收液硫后，过程气再经加热器升温，送至克劳斯反应器发生克劳斯反应，产出的过程气与微调风管路提供的定量空气混合后，在选择性催化氧化反应器中发生h2s选择性氧化反应，产出的过程气再经硫冷凝器回收液硫。

3、在可能的优选实施方式中，其中所述加热器的级数根据克劳斯反应器的级数确定，为二级或三级。

4、在可能的优选实施方式中，其中选择性氧化反应后的过程气经硫冷凝器回收液硫后，产出降温后的过程气，经硫捕集器进入尾气处理单元。

5、在可能的优选实施方式中，所述的小规模选择性氧化硫回收装置，其中还包括：液硫池，以收集蒸汽发生器、硫冷凝器、硫捕集器得到的硫磺。

6、在可能的优选实施方式中，其中所述加热器采用中压蒸汽间接加热、热掺合法加热、在线加热炉加热、电加热、气气换热加热中的任一方式进行加热。

7、为了实现上述目的，根据本发明的第二个方面，还提供了一种小规模选择性氧化硫回收方法，步骤包括：将含h2s的酸性气与定量空气混合使酸性气在主燃烧炉内燃烧约1/3后，过程气进入蒸汽发生器降温，并副产中压饱和蒸汽并入蒸汽管网，而过程气进入一级硫冷凝器降温，以冷凝分离出硫磺，之后过程气经一级加热器以中压饱和蒸汽加热后，进入一级克劳斯反应器，经克劳斯催化剂将h2s与so2反应生成单质硫后，过程气进入二级硫冷凝器降温以分离出硫磺，之后过程气经二级加热器以中压饱和蒸汽加热后，进入二级克劳斯反应器，经克劳斯催化剂将h2s与so2反应生成单质硫后，过程气与定量空气混合后，进入选择性催化氧化反应器，经选择性氧化催化剂使h2s与氧气反应生成单质硫，产出的过程气再经三级硫冷凝器分离出硫磺。

8、在可能的优选实施方式中，所述的小规模选择性氧化硫回收方法，步骤还包括：三级硫冷凝器产出的过程气，经硫捕集器进一步捕集过程气的硫磺后，进入尾气处理单元。

9、在可能的优选实施方式中，其中主燃烧炉燃烧后的过程气温度为1000℃-1350℃；蒸汽发生器降温后的过程气温度为300℃-350℃，并副产4.0mpag中压饱和蒸汽；一级硫冷凝器降温后的过程气温度为160℃-170℃；一级加热器加热后的过程气升温至230 ℃-240℃；一级克劳斯反应器反应产出320℃过程气；二级硫冷凝器降温后的过程气温度为160℃-170 ℃；二级加热器加热后的过程气升温至210 ℃-220 ℃；二级克劳斯反应器反应产出230℃过程气；选择性催化氧化反应器反应产出240 ℃-270 ℃过程气；三级硫冷凝器降温后的过程气温度为130 ℃-160 ℃。

10、在可能的优选实施方式中，所述的小规模选择性氧化硫回收方法，其中步骤还包括：监测选择性催化氧化反应器出口过程气的氧含量及气温，以适当补入定量空气，来调控出口过程气温度不超过270 ℃，及确保催化剂选择性。

11、在可能的优选实施方式中，其中各级克劳斯反应器及选择性催化氧化反应器中，装填的催化剂量，优选由过程气的流量来确定，其中一级克劳斯反应器5，当其接收的过程气流量为144~1439nm3/h时, 其内装填铝基或钛基催化剂量为0.3~2.7m3；二级克劳斯反应器8，当其接收的过程气流量为144~1437nm3/h时, 其内装填铝基或钛基催化剂量为0.2~2m3；选择性催化氧化反应器9，当其接收的过程气流量为144~1437nm3/h时，其内装填铝基或钛基催化剂量为0.2~2m3。

12、通过本发明提供的该小规模选择性氧化硫回收装置及方法，能够在保持选择性氧化工艺的硫回收率的基础上，大幅简化原有工艺流程的复杂程度，减少设备个数，尤其适用于小型规模硫磺回收。

技术特征：

1.一种小规模选择性氧化硫回收装置，其包括：依次连接的主燃烧炉、蒸汽发生器、硫冷凝器、加热器、克劳斯反应器、选择性催化氧化反应器、鼓风机，其中鼓风机接有主调风、微调风管路，通过主调风管路鼓风机提供定量空气与含h2s的酸性气混合进入主燃烧炉燃烧产生高温过程气，经蒸汽发生器及硫冷凝器回收液硫后，过程气再经加热器升温，送至克劳斯反应器发生克劳斯反应，产出的过程气与微调风管路提供的定量空气混合后，在选择性催化氧化反应器中发生h2s选择性氧化反应，产出的过程气再经硫冷凝器回收液硫。

2.根据权利要求1所述的小规模选择性氧化硫回收装置，其中所述加热器的级数根据克劳斯反应器的级数确定，为二级或三级。

3.根据权利要求1所述的小规模选择性氧化硫回收装置，其中选择性氧化反应后的过程气经硫冷凝器回收液硫后，产出降温后的过程气，经硫捕集器进入尾气处理单元。

4.根据权利要求1所述的小规模选择性氧化硫回收装置，其中还包括：液硫池，以收集蒸汽发生器、硫冷凝器、硫捕集器得到的硫磺。

5.根据权利要求1所述的小规模选择性氧化硫回收装置，其中所述加热器采用中压蒸汽间接加热、热掺合法加热、在线加热炉加热、电加热、气气换热加热中的任一方式进行加热。

6.一种小规模选择性氧化硫回收方法，步骤包括：将含h2s的酸性气与定量空气混合使酸性气在主燃烧炉内燃烧约1/3后，过程气进入蒸汽发生器降温，并副产中压饱和蒸汽并入蒸汽管网，而过程气进入一级硫冷凝器降温，以冷凝分离出硫磺，之后过程气经一级加热器以中压饱和蒸汽加热后，进入一级克劳斯反应器，经催化剂将h2s与so2反应生成单质硫后，过程气进入二级硫冷凝器降温以分离出硫磺，之后过程气经二级加热器以中压饱和蒸汽加热后，进入二级克劳斯反应器，经催化剂将h2s与so2反应生成单质硫后，过程气与定量空气混合进入选择性催化氧化反应器，经催化剂使h2s与氧气反应生成单质硫，产出的过程气再经三级硫冷凝器分离出硫磺。

7.根据权利要求6所述的小规模选择性氧化硫回收方法，其中步骤还包括：三级硫冷凝器产出的过程气，经硫捕集器进一步捕集过程气的硫磺后，进入尾气处理单元。

8.根据权利要求6所述的小规模选择性氧化硫回收方法，其中主燃烧炉燃烧后的过程气温度为1000℃-1350℃；蒸汽发生器降温后的过程气温度为300℃-350℃，并副产4.0mpag中压饱和蒸汽；一级硫冷凝器降温后的过程气温度为160℃-170℃；一级加热器加热后的过程气升温至230 ℃-240 ℃；一级克劳斯反应器反应产出320℃过程气；二级硫冷凝器降温后的过程气温度为160 ℃-170 ℃；二级加热器加热后的过程气升温至210 ℃-220 ℃；二级克劳斯反应器反应产出230℃过程气；选择性催化氧化反应器反应产出240 ℃-270 ℃过程气；三级硫冷凝器降温后的过程气温度为130 ℃-160 ℃。

9.根据权利要求6所述的小规模选择性氧化硫回收方法，其中步骤还包括：监测选择性催化氧化反应器出口过程气的氧含量及气温，以适当补入定量空气，来调控出口过程气温度不超过270 ℃，及确保催化剂选择性。

10.根据权利要求6所述的小规模选择性氧化硫回收方法，其中各级克劳斯反应器及选择性催化氧化反应器中，装填的催化剂量由过程气的流量来确定，其中一级克劳斯反应器，当其接收的过程气流量为144~1439nm3/h时, 其内装填铝基或钛基催化剂量为0.3~2.7m3；二级克劳斯反应器，当其接收的过程气流量为144~1437nm3/h时, 其内装填铝基或钛基催化剂量为0.2~2m3；选择性催化氧化反应器，当其接收的过程气流量为144~1437nm3/h时，其内装填铝基或钛基催化剂量为0.2~2m3。

技术总结
本发明提供了一种小规模选择性氧化硫回收装置及方法，其中该装置包括：依次连接的主燃烧炉、蒸汽发生器、硫冷凝器、加热器、克劳斯反应器、选择性催化氧化反应器、鼓风机，其中鼓风机接有主调风、微调风管路，通过主调风管路鼓风机提供定量空气与含H<subgt;2</subgt;S的酸性气混合进入主燃烧炉燃烧产生高温过程气，经蒸汽发生器及硫冷凝器回收液硫后，过程气再经加热器升温，送至克劳斯反应器发生克劳斯反应，产出的过程气与微调风管路提供的定量空气混合后，在选择性催化氧化反应器中发生H<subgt;2</subgt;S选择性氧化反应，产出的过程气再经硫冷凝器回收液硫，籍此以简化工艺流程并减少所需的设备投入数量，同时确保硫回收产量，从而适于提高小规模硫回收生产的经济性。

技术研发人员：张小康,李宁,杨勇,刘春燕
受保护的技术使用者：瑞切尔石化工程（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19