專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型硫磺回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于天然氣凈化處理高含硫酸氣并回收硫磺的新型硫磺回 收裝置，屬于天然氣尾氣加工領(lǐng)域。本裝置減小了切換波動(dòng)，增加了硫磺回收率；具有節(jié)能、 環(huán)保、硫磺回收率高等特點(diǎn)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，基于日益嚴(yán)格的環(huán)保需要，硫回收及尾氣處理技術(shù)得到了長(zhǎng)足發(fā)展。從目 前應(yīng)用情況來(lái)看，應(yīng)用最多的是還原吸收工藝、其次是亞露點(diǎn)工藝、再次是直接氧化工藝， 最后是富氧工藝。另外還有以Wellman-Lord工藝和Cansolv工藝為代表的氧化吸收工藝， 由于工藝流程較為復(fù)雜，設(shè)備腐蝕較為嚴(yán)重，應(yīng)用不多。氧化吸收工藝幾乎未見(jiàn)正式工業(yè)應(yīng) 用報(bào)道。五類(lèi)工藝裝置絕大部分為國(guó)外公司開(kāi)發(fā)。針對(duì)硫磺回收及尾氣處理工藝的國(guó)產(chǎn)化 問(wèn)題，國(guó)內(nèi)各公司和設(shè)計(jì)院也在積極開(kāi)展工作。此五類(lèi)工藝裝置缺點(diǎn)介紹如下1.還原吸收類(lèi)工藝及裝置還原吸收類(lèi)工藝及裝置是將克勞斯尾氣中各種形態(tài)的硫及硫化物還原*H2S， 然后進(jìn)行吸收，此類(lèi)工藝裝置的總硫磺回收率最高可達(dá)99.8%，灼燒爐尾氣中SO2小于 300ppm。該類(lèi)型工藝及裝置包括國(guó)外開(kāi)發(fā)的SCOT、BSRP, LTGT, Resulf和RAR等。國(guó)內(nèi)有 SSR工藝，由山東三維石化工程股份有限公司原齊魯石化公司勝利煉油設(shè)計(jì)院于2001年開(kāi) 發(fā)，該工藝裝置主要在各大煉油廠(chǎng)推廣，目前已在40多套工業(yè)硫磺回收裝置上應(yīng)用。鎮(zhèn)海 石化工程有限責(zé)任公司通過(guò)消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，并結(jié)合工程建設(shè)和生產(chǎn)實(shí)際，于2007 開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型硫磺回收工藝裝置ZHSR。此類(lèi)工藝裝置流程復(fù)雜，設(shè)備多，投資和運(yùn)行費(fèi)用都相當(dāng)高，所回收的硫遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能 抵償操作費(fèi)用，一般用于硫磺回收裝置規(guī)模很大或環(huán)保要求很?chē)?yán)的情況下才使用。2.亞露點(diǎn)類(lèi)工藝及裝置亞露點(diǎn)硫磺回收工藝裝置即低溫克勞斯工藝裝置，是在低于硫露點(diǎn)溫度下進(jìn)行克 勞斯反應(yīng)的一類(lèi)酸氣處理的工藝裝置方法。該類(lèi)型工藝裝置包括國(guó)外開(kāi)發(fā)的CBA、MCRC、 Clinsulf-SDP, Sulfreen和Clauspol等。國(guó)內(nèi)有CPS工藝裝置，在MCRC、CBA低溫克勞斯 工藝裝置的基礎(chǔ)上，結(jié)合重慶天然氣凈化總廠(chǎng)和引進(jìn)分廠(chǎng)的設(shè)計(jì)和改造經(jīng)驗(yàn)，由中油設(shè)計(jì) 西南分公司于2007開(kāi)發(fā)。此類(lèi)工藝裝置在實(shí)際應(yīng)用中也存在有一些問(wèn)題，對(duì)CBA、MCRC工藝裝置，由于低溫 吸附態(tài)反應(yīng)器液硫積存于催化劑上，需定期切換進(jìn)行催化劑再生，存在不穩(wěn)定性，在反應(yīng)器 切換期間，硫回收率會(huì)有所降低。對(duì)Clinsulf-SDP工藝裝置，設(shè)備結(jié)構(gòu)過(guò)于龐大，操作穩(wěn)定 性不好。另外，低溫克勞斯硫磺回收工藝裝置對(duì)H2S與SO2的比例更加嚴(yán)格，工藝裝置操作 要求也嚴(yán)格。3.直接氧化類(lèi)工藝及裝置直接氧化類(lèi)工藝裝置使用獨(dú)特的選擇性氧化催化劑將過(guò)程氣中H2S直接氧化為單 質(zhì) S。該類(lèi)工藝裝置包括 Clinsulf-DO, ENsulf, Selectox, Superclaus 和 Modop 等。其中Clinsulf-DO工藝裝置硫化氫處理濃度有限，其適用性受到限制。4.富氧類(lèi)工藝及裝置富氧類(lèi)工藝裝置是用含富氧的空氣，或用純氧代替普通空氣在燃燒爐內(nèi)與H2S燃 燒生成SO2，避免濃度較低的酸性氣被大量入爐的燃燒氣體稀釋?zhuān)瑴p少多余的氮?dú)鈳ё叽罅?的熱量。該類(lèi)工藝裝置包括0XyClauS、Sure和COPE等。在實(shí)際生產(chǎn)中，受反應(yīng)爐耐火襯里 的耐火度所限，以及燃燒爐本身的耐火性能、廢熱鍋爐材質(zhì)、尾氣激冷裝置材質(zhì)耐火性能的 限制。另外富氧供應(yīng)也增加了操作成本。5.氧化吸收類(lèi)工藝及裝置氧化吸收類(lèi)工藝裝置包括Wellman-Lord工藝裝置和Cansolv工藝裝置。由于工 藝裝置流程較為復(fù)雜，設(shè)備腐蝕較為嚴(yán)重，應(yīng)用不多。氧化吸收工藝裝置幾乎未見(jiàn)正式工業(yè) 應(yīng)用報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有硫磺回收技術(shù)的缺點(diǎn)，減少燃燒爐中產(chǎn)生的 COS和CS2等硫化物對(duì)硫磺回收率的影響；減小低溫克勞斯反應(yīng)器因切換而產(chǎn)生的硫磺回 收率波動(dòng)；進(jìn)一步提高工藝裝置硫磺回收率，特提供一種新型硫磺回收裝置。本實(shí)用新型由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)本硫磺裝置主要包含高溫轉(zhuǎn)化段、催化轉(zhuǎn)化段 和尾氣灼燒段。⑴高溫轉(zhuǎn)化段主燃燒器所需空氣由主風(fēng)機(jī)提供，同時(shí)該主風(fēng)機(jī)還提供超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器和尾氣 灼燒爐所用空氣。進(jìn)入主燃燒爐的空氣分為兩路，一路為主空氣線(xiàn)，另一路為微調(diào)空氣線(xiàn)， 其相應(yīng)的流量均由專(zhuān)用的配風(fēng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)，以滿(mǎn)足進(jìn)入選擇性催化氧化段的過(guò)程氣中 H2S濃度要求。主燃燒爐內(nèi)在1000°C左右的高溫下，H2S與O2發(fā)生常規(guī)克勞斯反應(yīng)生成單質(zhì)硫。自 主燃燒爐出來(lái)的高溫氣流經(jīng)廢熱鍋爐后溫度降至315°C，經(jīng)一級(jí)冷凝器冷卻至170°C左右， 其中絕大部分硫蒸氣被冷凝并分離。主燃燒爐內(nèi)主要發(fā)生的反應(yīng)有2H2S+302 = 2 S02+2H202H2S+S02^ 3/ xSx +IR2O2H2S+02 = 2/xSx+2H20(2)催化轉(zhuǎn)化段①常規(guī)克勞斯轉(zhuǎn)化段自一級(jí)冷凝器出口過(guò)程氣，經(jīng)再熱至220°C 280°C，過(guò)程氣進(jìn)入一級(jí)轉(zhuǎn)化器。一 級(jí)轉(zhuǎn)化器催化劑上床層H2S與SO2發(fā)生常規(guī)克勞斯反應(yīng)，過(guò)程氣溫升至340°C左右，催化劑 下床層COS、CS2發(fā)生水解反應(yīng)。—級(jí)轉(zhuǎn)化器內(nèi)主要發(fā)生的反應(yīng)有2H2S+S02 # 3/ xSx +2H20C0S+H20 盧 C02+H2SCS2+2H20 ^ C02+2H2S[0031]②低溫克勞斯轉(zhuǎn)化段自一級(jí)轉(zhuǎn)化器出口，高溫過(guò)程氣進(jìn)入二級(jí)轉(zhuǎn)化器，二級(jí)轉(zhuǎn)化器內(nèi)催化劑進(jìn)行再生， 并有部分H2S與SO2發(fā)生克勞斯反應(yīng)。自二級(jí)轉(zhuǎn)化器出口過(guò)程氣進(jìn)入二級(jí)冷凝器，過(guò)程氣冷 卻至126°C，液硫得到回收。自二級(jí)冷凝器出口過(guò)程氣進(jìn)入三級(jí)轉(zhuǎn)化器，在內(nèi)置冷卻盤(pán)管的 冷卻作用下，H2S與SO2在催化劑上床層進(jìn)行亞露點(diǎn)反應(yīng)，H2S與SO2在催化劑下床層進(jìn)行亞 固點(diǎn)反應(yīng)。低溫克勞斯轉(zhuǎn)化段內(nèi)主要發(fā)生的反應(yīng)有2H2S+S02 — 3/ xSx +2H20 (常規(guī)克勞斯、亞露點(diǎn)、亞固點(diǎn))③直接氧化轉(zhuǎn)化段自三級(jí)轉(zhuǎn)化器出口過(guò)程氣經(jīng)氣/氣換熱器，溫度升至210°C左右。自氣/氣換熱器出口過(guò)程氣進(jìn)入超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器，過(guò)程氣中剩余的H2S直接氧 化為單質(zhì)硫。直接氧化轉(zhuǎn)化器內(nèi)主要發(fā)生的反應(yīng)有2H2S+02 = 2/x Sx+2H20(3)尾氣灼燒段過(guò)程氣經(jīng)捕霧器除硫后，至在灼燒爐中，由于燃料氣的高溫燃燒，尾氣中殘余的 H2S及其它硫化物和硫蒸氣被完全焚燒成SO2,爐內(nèi)溫度控制在600°C 800°C。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型實(shí)用采用以下技術(shù)方案一種新型硫磺回收裝置， 是由主燃燒爐、冷凝器、灼燒爐、轉(zhuǎn)化器和換熱器組成，其結(jié)構(gòu)特征是酸氣管和空氣管連接 主燃燒爐，主燃燒爐的另一端連接廢熱鍋爐再連接一級(jí)冷凝器；一級(jí)冷凝器的下端與液硫 管連接，上端與一級(jí)再熱爐連接；一級(jí)再熱爐的另一端與一級(jí)轉(zhuǎn)化器連接，一級(jí)轉(zhuǎn)化器的下 端與四通閥連接；四通閥的另外三段分別與二級(jí)轉(zhuǎn)化器、二級(jí)冷凝器、三級(jí)轉(zhuǎn)化器連接，再 通過(guò)另一四通閥組成一個(gè)切換裝置；另一四通閥的另一端與氣/氣換熱器殼程入口連接， 氣/氣換熱器殼程出口與超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器連接，超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器的下端與三級(jí)冷凝器 連接；三級(jí)冷凝器的下端出口與液硫管線(xiàn)連接，上端出口與硫霧捕集器連接；硫霧捕集器 上方與尾氣灼燒爐連接；尾氣灼燒爐的出口與氣/氣換熱器管程入口連接，氣/氣換熱器管 程出口與煙囪下方連接。本裝置所述二級(jí)轉(zhuǎn)化器和三級(jí)轉(zhuǎn)化器為相同結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)化器設(shè)置上下兩個(gè)催化劑床 層，上、下床層均設(shè)置有內(nèi)置冷卻盤(pán)管。本實(shí)用新型具有以下有益效果(1)本實(shí)用新型再生段轉(zhuǎn)化器進(jìn)行催化劑再生和 常規(guī)克勞斯反應(yīng)，低溫段轉(zhuǎn)化器上床層進(jìn)行亞露點(diǎn)克勞斯反應(yīng)，下床層進(jìn)行亞固點(diǎn)克勞斯 反應(yīng)。在內(nèi)置盤(pán)管溫度調(diào)節(jié)下，減小了裝置切換波動(dòng)，增加了裝置硫磺轉(zhuǎn)化率；(2)本實(shí)用 新型不要求嚴(yán)格的酸氣、空氣配氣比，操作更加靈活；(3)本實(shí)用新型將兩級(jí)低溫克勞斯轉(zhuǎn) 化器用四通閥連接，使管線(xiàn)控制更簡(jiǎn)單切換更方便；(4)本實(shí)用新型超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器入 口過(guò)程氣再熱熱源來(lái)至尾氣灼燒爐，使用氣/氣換熱器對(duì)過(guò)程氣進(jìn)行再熱，具有節(jié)能、環(huán) 保、高硫磺回收率等特點(diǎn)，用于天然氣凈化處理回收硫磺。
附圖1為本實(shí)用新型硫磺回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0046]圖中1、主燃燒爐，2、廢熱鍋爐，3、一級(jí)冷凝器，4、二級(jí)冷凝器，5、四通閥，6、三級(jí) 冷凝器，7、硫霧捕集器，8、煙囪，9、尾氣灼燒爐，10、超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器，11、氣/氣換熱器， 12、三級(jí)轉(zhuǎn)化器，13、四通閥，14、二級(jí)轉(zhuǎn)化器，15、一級(jí)轉(zhuǎn)化器，16、一級(jí)再熱器，17、液硫管。
具體實(shí)施方式
下面是結(jié)合圖1和具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，酸氣管和空氣管連接主燃燒爐1，主燃燒爐1的另一端連接廢熱鍋爐 2再連接一級(jí)冷凝器3 ；—級(jí)冷凝器3的下端與液硫管17連接，上端與一級(jí)再熱器16連接； 一級(jí)再熱器16的另一端與一級(jí)轉(zhuǎn)化器15連接，一級(jí)轉(zhuǎn)化器15的下端與四通閥13連接；四 通閥13的另外三段分別與二級(jí)轉(zhuǎn)化器器14、二級(jí)冷凝器4、三級(jí)轉(zhuǎn)化器12連接，再通過(guò)四 通閥5組成一個(gè)切換裝置；四通閥5另一端與氣/氣換熱器11殼程入口連接，氣/氣換熱 器11殼程出口與超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器10連接，超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器10的下端與三級(jí)冷凝器6 連接；三級(jí)冷凝器6的下端出口與液硫管17連接，三級(jí)冷凝器6的上端出口與硫霧捕集器 7連接；硫霧捕集器7與尾氣灼燒爐9連接；尾氣灼燒爐9與氣/氣換熱器11管程入口連 接，氣/氣換熱器11管程出口與煙囪8連接。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的高溫轉(zhuǎn)化段酸氣與空氣在主燃燒爐1中燃燒，進(jìn)行高溫克勞斯反應(yīng)，60% 70% 的H2S轉(zhuǎn)化為單質(zhì)S。自主燃燒爐1出來(lái)的高溫氣流經(jīng)廢熱鍋爐2后溫度降至315°C，經(jīng)一 級(jí)冷凝器3冷卻至170°C，其中絕大部分硫蒸氣被冷凝并分離，進(jìn)入液硫管17。催化轉(zhuǎn)化段自一級(jí)冷凝器3出來(lái)的過(guò)程氣進(jìn)入一級(jí)再熱器16，升溫至280°C進(jìn) 入一級(jí)轉(zhuǎn)化器15，過(guò)程氣中的H2S和SO2在催化劑上床層上反應(yīng)生成單質(zhì)硫?？藙谒狗磻?yīng) 放熱，使得過(guò)程氣升溫，高溫條件下催化劑下床層發(fā)生水解反應(yīng)，CS2, COS在此過(guò)程中充分 水解。一級(jí)轉(zhuǎn)化器15出口處過(guò)程氣溫度達(dá)340°C左右，進(jìn)入二級(jí)轉(zhuǎn)化器14。自一級(jí)轉(zhuǎn)化器 15出口高溫過(guò)程氣進(jìn)入二級(jí)轉(zhuǎn)化器14，催化劑進(jìn)行再生。且過(guò)程氣中的H2S和SO2繼續(xù)發(fā) 生克勞斯反應(yīng)生成元素硫。自二級(jí)轉(zhuǎn)化器14出口處過(guò)程氣進(jìn)入二級(jí)冷凝器4，溫度冷卻至 127°C，分離出液硫后進(jìn)入三級(jí)轉(zhuǎn)化器12。在內(nèi)置冷卻盤(pán)管的冷卻作用下，三級(jí)轉(zhuǎn)化器12內(nèi) 催化劑上床層，H2S與SO2進(jìn)行亞露點(diǎn)反應(yīng)。催化劑下床層溫度維持在90 119°C，H2S與 SO2在催化劑下床層進(jìn)行亞固點(diǎn)反應(yīng)。在三級(jí)轉(zhuǎn)化器12后來(lái)設(shè)置一套氣/氣換熱器11，利 用尾氣灼燒爐9的高溫尾氣加熱過(guò)程氣，使其達(dá)到超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器10過(guò)程氣的入口溫度 要求。自三級(jí)轉(zhuǎn)化器12出口過(guò)程氣經(jīng)氣/氣換熱器11，溫度升至210°C左右。自氣/氣換 熱器11出口過(guò)程氣進(jìn)入超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器10，在超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器10中，H2S在超級(jí)克勞 斯催化劑作用下直接氧化為元素硫，過(guò)程氣中剩余的H2S轉(zhuǎn)化為元素硫。超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器 10出口過(guò)程氣進(jìn)入三級(jí)冷凝器6冷卻至125°C，絕大部分硫蒸氣被冷凝并分離出來(lái)，進(jìn)入液 硫管17統(tǒng)一回收。尾氣灼燒段尾氣通過(guò)硫霧捕集器7后進(jìn)入尾氣灼燒爐9灼燒。在尾氣灼燒爐9 中，由于燃料氣的高溫燃燒，尾氣中殘余的H2S及其它硫化物和硫蒸氣被完全焚燒成SO2，爐 內(nèi)溫度控制在600°C 800°C。
權(quán)利要求1.一種新型硫磺回收裝置，由主燃燒爐、冷凝器、灼燒爐、轉(zhuǎn)化器和換熱器組成，其特征 在于酸氣管和空氣管連接主燃燒爐(1)，主燃燒爐(1)的另一端連接廢熱鍋爐(2)再連接 一級(jí)冷凝器(3)；—級(jí)冷凝器(3)的下端與液硫管(17)連接，上端與一級(jí)再熱爐(16)連接； 一級(jí)再熱爐(16)的另一端與一級(jí)轉(zhuǎn)化器(15)連接，一級(jí)轉(zhuǎn)化器(15)的下端與四通閥(13) 連接；四通閥(13)的另外三段分別與二級(jí)轉(zhuǎn)化器(14)、二級(jí)冷凝器(4)、三級(jí)轉(zhuǎn)化器(12) 連接，再通過(guò)四通閥(5)組成一個(gè)切換裝置；四通閥(5)另一端與氣/氣換熱器(11)殼程 入口連接，氣/氣換熱器(11)殼程出口與超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器(10)連接，超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器 (10)下端與三級(jí)冷凝器(6)連接；三級(jí)冷凝器(6)的下端出口與液硫管(17)連接，上端出 口與硫霧捕集器(7)連接；硫霧捕集器(7)上方與尾氣灼燒爐(9)連接；尾氣灼燒爐(9)的 出口與氣/氣換熱器(11)管程入口連接，氣/氣換熱器(11)管程出口與煙囪(8)下方連 接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述硫磺回收裝置，其特征是所述二級(jí)轉(zhuǎn)化器(14)和三級(jí)轉(zhuǎn)化器 (12)為相同結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)化器設(shè)置上下兩個(gè)催化劑床層，上下床層均設(shè)有內(nèi)置冷卻盤(pán)管。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于天然氣凈化處理并回收硫磺的新型硫磺回收裝置。該裝置減少燃燒爐中產(chǎn)生的硫化物對(duì)硫回收的影響，減少低溫反應(yīng)器對(duì)硫磺回收率波動(dòng)。其技術(shù)方案是該裝置由主燃燒爐連接廢熱鍋爐再連接一級(jí)冷凝器；一級(jí)冷凝器下端連接液硫管，上端與一級(jí)再熱爐連接，再與一級(jí)轉(zhuǎn)化器連接，其下端與四通閥連接，四通閥與二級(jí)轉(zhuǎn)化器、二級(jí)冷凝器、三級(jí)轉(zhuǎn)化器連接，并與另一四通閥組成切換裝置；另一四通閥與換熱器殼程入口連接，其出口與超級(jí)克勞斯轉(zhuǎn)化器連接再與三級(jí)冷凝器相連；三級(jí)冷凝器與捕霧器連接，之后與尾氣灼燒爐連接，再與換熱器管程入口連接，出口連接煙囪。本裝置，增加了硫磺回收率；具有節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)，用于天然氣凈化處理。
文檔編號(hào)C01B17/04GK201785190SQ20102051254
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月28日
發(fā)明者何金龍, 常宏崗, 游國(guó)慶, 艾志久, 陳昌介, 高艷楠 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)