硫磺回收裝置凈化氣處理工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于硫磺回收技術領域，具體地說，涉及一種硫磺回收裝置凈化氣處理工藝。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展，環境污染問題已成為經濟高速發展的制約因素，是各國政府立法必不可少的重要內容。工業發達國家對硫排放要求非常嚴格，美國聯邦政府環境保護局法規規定石油煉制工業加熱爐煙氣、硫磺尾氣和催化裂化再生煙氣SO2排放濃度限值為50ppm(v),約折合 143mg/m3。
[0003]目前中國硫磺回收裝置煙氣SO2排放濃度執行GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標準》，標準規定SO2排放濃度小于960mg/m3。2014年即將執行的新的環保標準，規定硫磺回收裝置煙氣SO2排放濃度小于400mg/m3，特別地區排放小于200mg/m3。目前中國大多數硫磺回收裝置煙氣中SO2含量雖在960mg/m3以下，但難以達到200mg/m3標準要求。影響硫磺回收裝置煙氣SO2排放濃度的因素主要為Claus凈化尾氣中含有一定量的硫化物。
[0004]凈化尾氣的總硫含量與脫硫劑的凈化度和催化劑的轉化率(特別是有機硫含量)密切相關，凈化尾氣主要含有未被吸收的H2S和有機硫，經焚燒爐焚燒后轉化為SO2，增加煙氣SO2排放濃度150-500mg/m3。如果對凈化氣進行脫除H2S處理，凈化氣中硫化物降至1ppm以下，煙氣中SO2濃度將會顯著下降。目前，硫磺回收裝置的凈化氣一般直接進入焚燒爐焚燒，不進行其他方式的脫硫處理。
[0005]CN98114460.8 “一種含硫氧化物工業廢氣的處理方法”所述的技術方案是將硫磺回收裝置中經吸收塔吸收出來的凈化尾氣直接引入焚燒爐焚燒，焚燒后氣體引入催化氧化塔進行氧化吸收將SO2變為SO3，再將SO3與堿液(Ca(OH)2，或Mg(OH)2)接觸副產石膏。但是增加催化氧化塔需要增加設備和投資成本。
[0006]CN201010139106.1 “用亞硫酸氫銨做中間體的制硫及尾氣處理方法”所述的技術方案為將原有硫磺回收工藝中酸性水汽提單元的NH3分出得到氣氨或氨水，再將焚燒后的尾氣(SO2)引入其中進行反應，生成NH4HSO3和(NH4)2SO3霧化后再引入Claus反應爐反應，如此循環，凈化尾氣達標排放。但生成NH4HSO3和(NH4)2SO3霧化后再引入Claus反應爐反應，會降低反應爐的溫度，增加裝置的能耗。
【發明內容】
[0007]本發明旨在提共一種投資少、操作費用低的工藝來處理硫磺回收裝置凈化氣，脫除凈化氣中的H2S,從而降低硫磺回收裝置煙氣中SO2濃度，解決硫磺回收中SO2排放不達標的技術問題。
[0008]本發明的技術方案是:一種硫磺回收裝置凈化氣處理工藝，其步驟包括:
[0009]I)熱反應階段:
[0010]含H2S的酸性氣在反應爐中部分燃燒轉化為SO2，在高溫下H2S與SO2發生Claus反應生成元素硫和反應爐尾氣，元素硫進入液硫池回收得到液體硫磺，反應爐尾氣進入催化反應階段；所述反應爐燃燒溫度為900-1400°C。
[0011]2)催化反應階段:
[0012]反應爐尾氣進入催化反應階段的一級轉化器，在催化劑作用下發生反應，生成元素硫和一級轉化器尾氣，元素硫進入液硫池回收得到液體硫磺，一級轉化器尾氣進入二級轉化器反應，在催化劑作用下經Claus催化轉化后，元素硫進入液硫池回收得到液體硫磺，催化反應后的Claus尾氣進入尾氣凈化處理階段；
[0013]3)尾氣凈化處理階段:
[0014]Claus尾氣加熱到200-300°C后首先進入加氫反應器，在加氫催化劑作用下，含硫化合物加氫轉化為H2S,然后經急冷塔降溫至25-42°C，進入胺液吸收塔，胺液吸收加氫尾氣中的H2S后；將凈化尾氣引入堿液中進行脫除H2S處理，脫除H2S后的尾氣焚燒后排放；吸收H2S的胺液富胺液引入再生塔進行再生，再生酸性氣與步驟I)中的原料酸性氣混合，重新返回熱反應階段進一步回收元素硫；進行脫除H2S后的廢堿液進行無害化處理。
[0015]所述的熱反應階段是將酸性氣與空氣在反應爐內混合燃燒，控制燃燒溫度900-1400°C，三分之一的H2S燃燒轉化為SO2，并在高溫下發生Claus反應。
[0016]2H2S+302 — 2 S02+2H20 (I)
[0017]SO2 + 2H2S — 2H20 + 3S (2)
[0018]形成含有元素硫、H2S、S02和C0S、CS2的過程氣。其中的元素硫經冷凝進入液硫池，過程氣進入催化反應段。
[0019]所述催化反應階段是指熱反應階段產生的過程氣，進入裝填Claus轉化催化劑的一級轉化器和二級轉化器，在催化劑的作用下，發生如下反應:
[0020]SO2 + 2H2S — 2H20 + 3S (3)
[0021]C0S+H20 — H2S+C02 (4)
[0022]CS2+2H20 — 2H2S+C02 (5)
[0023]經Claus催化轉化后,元素硫經冷凝進入液硫池,反應后的Claus尾氣含有微量元素硫、H2S, SO2和COS、CS2等硫化物，進入尾氣凈化單元。
[0024]所述的尾氣凈化處理階段是指Claus尾氣被加熱到200_300°C進入加氫反應器，在加氫催化劑的作用下，尾氣中攜帶的元素硫、SO2等加氫全部轉化為H2S, COS、CS2水解轉化為H2S。含H2S的加氫尾氣經急冷塔降溫至25-42°C，進入胺液吸收塔，H2S被胺液吸收，吸收H2S后的凈化尾氣H2S含量一般在幾十到幾百ppm (V)。吸收H2S的胺液(富胺液)進入再生塔進行再生，再生酸性氣與酸性氣混合，重新返回熱反應段進一步回收元素硫。
[0025]所述的凈化尾氣引入堿液中進行脫除H2S處理是指將凈化尾氣引入堿液中，堿液是氫氧化鈉或氨水，在堿液中發生以下反應:
[0026]H2S+2NH40H — (NH4) 2S+2H20 或 H2S+2Na0H — Na2S+2H20 (6 )
[0027](NH4) 2S+H2S — 2NH4HS 或 Na2S+H2S — 2NaHS (7 )
[0028]在堿液中，凈化氣中的H2S與堿液(或氨水)發生反應生成硫氫化鈉(或氨)或硫化鈉(或氨)，使凈化氣中的H2S的量低于5mg/m3以下。堿液吸收后的凈化尾氣中只含少量在催化轉化器中未被水解的有機硫及微量的H2S,將凈化尾氣引入焚燒爐焚燒后排放，煙氣中SO2含量可顯著降低，降低幅度一般在100-800mg/m3之間。
[0029]堿液使用一定時間后吸收效果會變差,應定期更換堿液或注氨。
[0030]所述的廢堿液無害化處理是指將廢堿液送到堿渣生物處理裝置或酸性水汽提裝置進行處理。
[0031]酸性水汽提裝置為煉油廠通用設備。
[0032]廢堿液進行堿渣生物處理是指在空氣和微生物的作用下將廢堿液中的無機硫化物氧化成硫代硫酸鹽、亞硫酸鹽和硫酸鹽，然后經過微生物降解，使出水C0DCr〈500mg/L，達到二級生物處理系統進水水質的控制指標。
[0033]廢堿液進行酸性水汽提處理是指將廢堿液用蒸汽常壓加熱至124°C，利用NH3和H2S在不同溫度下的溶解度差異，破壞了 NH3和H2S在水中的平衡，促使它們由液相中向汽相中轉移，含NHjP H2S的酸性氣引入硫磺裝置制硫爐重新回收硫磺，經汽提后的酸性水冊13和H2S在水中的濃度達到凈化水指標的要求。
[0034]在酸性水汽提的過程中，由于酸性水中的弱酸和強酸都能以化學方式固定氨和硫，使之很難被汽提出去，注入堿【如氫氧化鈉】可以使氨、硫化銨和硫氫化氨比較容易從水中汽提到酸性氣中，廢堿液注入酸性水中，將被固定的銨還原成游離氨和游離分子態硫化物汽提出去。
[0035]本發明中使用的堿液優選為氫氧化鈉或氨水，具有價格低、吸收效果好的特點。氫氧化鈉濃度一般為10-40%，優選為20-30% ;氨水濃度一般為3-25%，優選為5-15%。堿液的吸收溫度為常溫，一般為25-42°C ;凈化氣與堿液體積比一般為1000-1:1，保證脫后凈化尾氣H2S含量小于5mg/m3。
[0036]使用堿吸收處理硫磺回收裝置凈化尾氣具有吸收效果好，操作簡單，費用低的特點，廢堿液送到堿渣生物處理裝置或酸性水汽提裝置，可做到無害化處理，具有環保的特點。通過對硫磺回收裝置凈化尾氣的處理，確保尾氣中H2S含量低于5mg/m3，最終硫磺回收裝置煙氣S02排放濃度可顯著降低，具有顯著的環保效益。
[0037]本發明的有益效果在于:1、可使凈化尾氣H2S脫除至5mg/m3以下，煙氣中SO2含量可顯著降低，降低幅度在100-1000mg/m3 ;2、提供了廢堿液的處理方法，廢堿液送到堿渣生物處理裝置或酸性水汽提裝置，可做到無害化處理。
【附圖說明】
[0038]圖1是本發明的工藝流程圖；
[0039]圖2是現有技術的工藝流程圖；
[0040]其中，1、酸性氣；2、反應爐；3、一級轉化器；4、二級轉化器；5、Claus尾氣；6、加氫反應器；7、急冷塔；8、胺液吸收塔；9、凈化尾氣；10、再生塔；11、再生酸性氣；12、焚燒爐；13、煙囪；14堿液罐；15、經堿液吸收后尾氣；16、無害化處理裝置。
【具體實施方式】
[0041]以下結合附圖和實施例具體說明本發明。
[0042]實施例1:
[0043]工藝流程如圖1所示，包括熱反應階段、催化反應階段和尾氣凈化處理階段。
[0044]I)熱反應階段:
[0045]含H