专利名称：一种多级氧化还原反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及化工及环保技术领域，尤其是设计硫磺回收工艺，特别是涉及一种多级氧化还原反应器。
背景技术：
在现有技术中，酸性气处理装置是低效且能耗较高的，例如，在。为此希望有一种新型装置来对酸性气进行更有效的处理。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种多级氧化还原反应器来对酸性气进行更有效的处理。为实现上述目的，本实用新型提供一种多级氧化还原反应器，所述多级氧化还原反应器包括克劳斯反应段，用于酸性气在其内进行克劳斯反应，在所述克劳斯反应段内填装有克劳斯催化剂；加氢还原反应段，在所述催化氧化反应段内填装有还原催化剂，用于将酸性气中含有的SO2转化成H2S ;以及催化氧化反应段。所述克劳斯反应段、加氢还原反应段和催化氧化反应段顺次连接，所述克劳斯反应段位于上游，所述催化氧化反应段位于下游，所述加氢还原反应段位于所述克劳斯反应段和所述催化氧化反应段之间。所述反应器集克劳斯反应、加氢还原和催化氧化三个功能于一体，与三个功能分开设置的技术方案相比，大大减小了装置占地面积并降低了装置投资造价。而且，采用三个反应段合成一个装置的技术方式，使得所述多级氧化还原反应器可以根据需要采取卧式反应器或立式反应器的形式。优选地，在所述催化氧化反应段内设置有热交换装置，以调节所述催化氧化反应段内的温度。而且通过所述热交换装置能够回收催化氧化反应段内反应所产生的热量。优选地，所述热交换装置为盘管。从而以简单的方式实现热交换。优选地，所述多级氧化还原反应器进一步包括设置在所述催化氧化反应段外的汽包，且所述汽包与所述盘管相连接，用于根据需要控制所述催化氧化反应段的温度，以及以蒸汽的方式回收热量。优选地，所述多级氧化还原反应器是立式的。优选地，所述多级氧化还原反应器是卧式的，所述克劳斯反应段位于上方，所述催化氧化反应段位于下方，所述加氢还原反应段位于所述克劳斯反应段和所述催化氧化反应段之间。优选地，所述多级氧化还原反应器进一步包括硫冷凝器，所述硫冷凝器与所述克劳斯反应段和/或所述加氢还原反应段的出口相连接，以回收硫磺。优选地，在所述克劳斯反应段、加氢还原反应段和/或催化氧化反应段中设置有人孔。以用于对所述反应段内部进行维护和检修。优选地，所述多级氧化还原反应器进一步包括设置在所述克劳斯反应段上游的酸性气预热器。优选地，所述多级氧化还原反应器包括设置在克劳斯反应段的气体出口和加氢还原反应段的气体入口之间的反应气预热器。
图1根据本实用新型一实施例的多级氧化还原反应器的示意性原理图。图2为根据本实用新型另一实施例的多级氧化还原反应器的示意性原理图。
具体实施方式
根据本实用新型一实施例的多级氧化还原反应器包括克劳斯反应段、加氢还原反应段以及催化氧化反应段。克劳斯反应段用于酸性气在其内进行克劳斯反应，在所述克劳斯反应段内填装有克劳斯催化剂(A958和/或A988)。加氢还原反应段内填装有还原催化剂(A988和/或A777)，用于将酸性气中含有的SO2转化成H2S。所述克劳斯反应段、加氢还原反应段和催化氧化反应段顺次连接，所述克劳斯反应段位于上游，所述催化氧化反应段位于下游，所述加氢还原反应段位于所述克劳斯反应段和所述催化氧化反应段之间。所述多级氧化还原反应器可以是立式的，也可以是卧式的。在立式反应器中，所述克劳斯反应段位于上方，所述催化氧化反应段位于下方，所述加氢还原反应段位于所述克劳斯反应段和所述催化氧化反应段之间。所述反应器集克劳斯反应、加氢还原和催化氧化三个功能于一体，与三个功能分开设置的技术方案相比，大大减小了装置占地面积并降低了装置投资造价。而且，采用三个反应段合成一个装置的技术方式，使得所述多级氧化还原反应器可以根据需要采取卧式反应器(图1)或立式反应器(图2)的形式。在一优选实施例中，在所述催化氧化反应段内设置有热交换装置(例如盘管)，以调节所述催化氧化反应段内的温度。而且通过所述热交换装置能够回收催化氧化反应段内反应所产生的热量。更优选地，所述多级氧化还原反应器可以进一步包括设置在所述催化氧化反应段外的汽包，且所述汽包与所述盘管相连接，用于根据需要控制所述催化氧化反应段的温度，以及以蒸汽的方式回收热量。所述多级氧化还原反应器还可以进一步包括硫冷凝器，所述硫冷凝器与所述克劳斯反应段和/或所述加氢还原反应段的出口相连接，以通过冷凝而回收硫磺。
以下结合附图对具体实施例做进一步的说明。图1所示的多级氧化还原反应器是卧式的，克劳斯反应段、加氢还原反应段以及催化氧化反应段依次从左至右排列。图2所示的多级氧化还原反应器是立式的，克劳斯反应段、加氢还原反应段以及催化氧化反应段依次从上至下排列。克劳斯反应段、加氢还原反应段、催化氧化反应段，每个反应段相对独立，但又构成一个整体。在所述克劳斯反应段、加氢还原反应段和催化氧化反应段中分别设置有人孔Ml、M2和M3。以用于对各所述反应段内部进行维护和检修。如图1和图2所示，在所述克劳斯反应段、加氢还原反应段和催化氧化反应段还分别设置有测温点T1-T6。以检测各反应段的温度。从而根据所述温度进行相应的调整，例如，调节各反应段的温度至适当的温度，调节酸性气预热器和反应气预热器的加热温度和速率，调节对加氢还原反应段的氢气供应速率、流率等等。克劳斯反应段具有气体进口 NI和气体出口 N2。加氢还原反应段具有气体进口 N3和气体出口 N4。催化氧化反应段具有气体进口 N5和气体出口 N6。酸性气通过酸性气预热器加热到一定温度，从NI进入多级氧化还原反应器的克劳斯反应段，在克劳斯反应段内填装的克劳斯催化剂(例如A958和/或A988)的作用下进行克劳斯反应。克劳斯反应段内主要化学反应为2H2S+S02 — 3/xSx+2H20C0S+H20 — H2S+C02CS2+2H20 — 2H2S+C02克劳斯反应段的反应气从气体出口 N2排出，经过第一硫冷凝器(图中未示出)回收硫磺。克劳斯反应段的反应气在经过硫冷凝器回收硫磺后，由反应气预热器加热到适当温度，从气体入口 N3进入多级氧化还原反应器的加氢还原反应段，在加氢还原反应段内进行选择性催化还原反应。催化还原反应器内部填装有还原催化剂(A988和A777)，针对于酸性气中含有少量的SO2，将其转化为H2S,为下一步反应做准备。氢气可以通过气体入口 N3进入加氢还原反应段，也可以通过不同于气体入口 N3的其它气体入口(氢气入口)进入加氢还原反应段。加氢还原反应段内的主要化学反应为S02+2H2 — S+2H20反应后的反应气从气体出口 N4排出，进入第二硫冷凝器回收硫磺。在一个实施例中，第二硫冷凝器是与第一硫冷凝器完全独立的装置；在另一实施例中，第二硫冷凝器与第一硫冷凝器共用部分构件。经第二硫冷凝器回收硫磺的反应气在加热后从气体进口 N5进入催化氧化反应段，在催化氧化反应段内部进行催化氧化反应。所述催化氧化反应的化学反应是2H2S+S02 — 3/xSx+2H20C0S+H20 — H2S+C022H2S+02 — 2/xSx+2H20在催化氧化反应段内部有冷却盘管，通过控制与冷却盘管相连接的外部汽包来控制催化氧化反应段内反应温度。降低催化氧化反应段内的温度有利于提高反应转化率和热量的回收利用。催化氧化反应段还具有与冷却盘管相连接的给水口 N7和出水汽口 N8。出水汽口NS与所述外部汽包相连接。通过外接汽包可以根据需要控制调节催化氧化反应段内部温度，同时也副产蒸汽，回收热量。图示实施例的设备可以实现下述的优点1、改变了常规克劳斯因硫化氢浓度低而消耗燃料气的现状。2、调整了氧气和酸性气的配比关系，无需严格控制过程气中氧含量。3、有机硫水解彻底,可达99 %水解。4、硫磺回收率高于99%或99. 5%。5、对HCN、NH3不敏感，可完全水解或氧化。6、不会造成因酸性气中存留少量烯烃(O. 3% V以下)而造成积碳问题。[0047]7、副产硫磺纯度> 99 % (GBT2449-2006)，经济效益明显。8、副产物可回收，实现资源的循环经济，节能减排。9、改变了依赖进口技术高效回收硫磺，实现了全国产化，节约项目。10、大大减少了装置体积和造价，减少投资费用。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限制本实用新型的保护范围；本实用新型的保护范围由权利要求书中的权利要求限定，并且凡是依实用新型所作的等效变化与修改，都在本实用新型专利的保护范围之内。
权利要求1.一种多级氧化还原反应器，其特征在于，包括: 克劳斯反应段，用于酸性气在其内进行克劳斯反应，在所述克劳斯反应段内填装有克劳斯催化剂； 加氢还原反应段，在所述加氢还原反应段内填装有还原催化剂，用于将酸性气中含有的SO2转化成H2S ;以及 催化氧化反应段， 其中，所述克劳斯反应段、加氢还原反应段和催化氧化反应段顺次连接，所述克劳斯反应段位于上游，所述催化氧化反应段位于下游，所述加氢还原反应段位于所述克劳斯反应段和所述催化氧化反应段之间。
2.如权利要求1所述的 多级氧化还原反应器，其特征在于，在所述催化氧化反应段内设置有热交换装置，以调节所述催化氧化反应段内的温度。
3.如权利要求2所述的多级氧化还原反应器，其特征在于，所述热交换装置为盘管。
4.如权利要求3所述的多级氧化还原反应器，其特征在于，所述多级氧化还原反应器进一步包括设置在所述催化氧化反应段外的汽包，且所述汽包与所述盘管相连接，用于根据需要控制所述催化氧化反应段的温度，以及以蒸汽的方式回收热量。
5.如权利要求1所述的多级氧化还原反应器，其特征在于，所述多级氧化还原反应器是立式的。
6.如权利要求1所述的多级氧化还原反应器，其特征在于，所述多级氧化还原反应器是卧式的，所述克劳斯反应段位于上方，所述催化氧化反应段位于下方，所述加氢还原反应段位于所述克劳斯反应段和所述催化氧化反应段之间。
7.如权利要求1所述的多级氧化还原反应器，其特征在于，进一步包括硫冷凝器，所述硫冷凝器与所述克劳斯反应段和/或所述加氢还原反应段的出口相连接，以回收硫磺。
8.如权利要求1所述的多级氧化还原反应器，其特征在于，在所述克劳斯反应段、加氢还原反应段和/或催化氧化反应段中设置有人孔。
9.如权利要求1所述的多级氧化还原反应器，其特征在于，进一步包括设置在所述克劳斯反应段上游的酸性气预热器。
10.如权利要求1所述的多级氧化还原反应器，其特征在于，在克劳斯反应段的气体出口和加氢还原反应段的气体入口之间设置有反应气预热器。
专利摘要本实用新型公开了一种多级氧化还原反应器，所述反应器包括填装有克劳斯催化剂的克劳斯反应段，用于酸性气在其内进行克劳斯反应；填装有还原催化剂的加氢还原反应段；以及催化氧化反应段。所述各反应段顺次连接，所述克劳斯反应段位于上游，所述催化氧化反应段位于下游，所述加氢还原反应段位于所述克劳斯反应段和所述催化氧化反应段之间。所述反应器集克劳斯反应、加氢还原和催化氧化三个功能于一体，与三个功能分开设置的技术方案相比，大大减小了装置占地面积并降低了装置投资造价。而且，采用三个反应段合成一个装置的技术方式，使得所述多级氧化还原反应器可以根据需要采取卧式反应器或立式反应器的形式。
文档编号B01D53/48GK202909617SQ20122048610
公开日2013年5月1日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者邵志辉 申请人:邵志辉