對含硫化氫氣流的處理制造技術

用氧或富氧空氣支持第一進料氣流中的部分硫化氫在爐（１６）中的燃燒。在硫冷凝器（２６）中，從所得的氣流中分離出硫。在催化反應器（３２）中進行所得的貧硫蒸氣氣流中硫化氫與二氧化硫的催化克勞斯反應。在另一個硫冷凝器（３４）中分離出硫。將所得的貧硫蒸氣氣流輸送至催化還原反應器（４０），在其中將所有殘余的二氧化硫和任何硫蒸氣還原成硫化氫。所得的經過還原的氣體混合物中所含的水蒸氣在急冷塔（５２）中被分離出。所得的貧水蒸氣氣流，通常和第二進料氣流一起流向用于進一步處理的克勞斯裝置中。采用催化克勞斯反應器（３２）有助于將催化反應器（４０）中二氧化硫完全還原為硫化氫，并由此使得可以獲得高的硫化氫轉化為硫的轉化率。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】?從含硫化氫氣流中回收硫的方法和裝置本專利技術涉及處理含硫化氫的氣流的方法和裝置。在原油的精煉或天然氣的精煉操作中，形成了各種含硫化氫的氣流，如廢氣。由于這些氣流含有硫化氫，因此不能在未經最初處理除去幾乎所有的硫化氫下排放至空氣中。處理這些氣流，以從其中回收硫的標準方法為克勞斯(Claus)法。常規的克勞斯法在EP-A-565?316的介紹段落中有描述。EP-A-565?316還描述了如下一種方法，其中在第一反應器中，含有硫化氫的氣流的一部分硫化氫被氧化成二氧化硫，使由此形成的二氧化硫與殘余的硫化氫反應，形成硫蒸氣和水蒸汽。從爐中排出一部分已反應的氣流，其中包括硫蒸氣、水蒸汽、殘余的硫化氫和殘余的二氧化硫。采用硫冷凝器將硫蒸氣從部分處理過的氣流中排出，從而形成貧硫蒸氣氣流。將至少部分的貧硫氣流送至一催化反應器中，在那里將所含的二氧化硫經氫氣還原成硫化氫。從所得的還原性氣流中分離出蒸汽。隨后優選將貧水蒸汽氣流循環至所述爐中。從上述循環的所選位置分離出吹掃流，并進一步處理使其適合排放至環境中。循環的目的是為了在爐中以極高轉化率將硫化氫轉化為硫蒸氣，由此有利于提高總的轉化率，使其足以符合任何規定的環境標準。通過使用純氧(或高富氧空氣)，可以減小初始爐的尺寸。但是，通過使用純氧(或高富氧空氣)作為氧化劑使得減小初始爐的尺寸成為可能所帶來的益處與循環氣體至爐中在一定程度上相抵觸。盡管EP-A-0?565?316進一步描述了可以省略循環步驟，但認為這樣做并不是優選的，因為對爐內硫化氫至硫的有效百分轉化率具有負面影響。EP-A-565?316中提出對這個問題的一個解決方法是采用一種胺分離單元以將硫化氫中的循環流濃縮。但是這種胺分離單元盡管尺-->寸較小，卻是非常昂貴。本專利技術方法的一個目的提供了另一種解決這種問題而不需循環步驟的方法。本專利技術提供了一種處理含硫化氫的進料氣流的方法，所述方法包括以下步驟：(a)在至少一個第一爐中，將至少一種含有硫化氫的進料流中的一部分硫化氫氧化成二氧化硫，使所形成的二氧化硫與殘余的硫化氫反應形成硫蒸氣和水蒸汽；(b)從所述第一爐中分離出部分已反應的氣流，所述氣流包括硫蒸氣、水蒸氣、殘余的硫化氫和殘余的二氧化硫；(c)在第一硫冷凝器中，從所述已部分反應的氣流中分離出硫蒸氣從而形成貧硫蒸氣氣流；(d)使存在于所述貧硫蒸氣氣流中的硫化氫與存在于所述貧硫蒸氣氣流中的二氧化硫進行催化反應，形成另外的硫蒸氣，并分離出所述另外的硫蒸氣，從而形成另外的貧硫蒸氣氣流；(e)用氫將所述另外的貧硫蒸氣氣流中的二氧化硫和任何硫蒸氣還原成硫化氫，形成經過還原的含硫化氫的氣流；(f)從所述經過還原的氣流中分離出水蒸氣，形成貧水蒸氣氣流；以及(g)將所述貧水蒸汽氣體輸送至至少一個用于從硫化氫回收硫的克勞斯裝置中，該裝置包括至少一個另外的用于將硫化氫氧化為二氧化硫并且使得到的二氧化硫與殘余的硫化氫反應的爐，第一個另外的硫冷凝器以及多個形成硫蒸氣的催化反應階段，在各個所述催化反應階段下游裝配有第二個另外的硫冷凝器，由此分離出其它的硫蒸氣，其中：采用含有至少40％體積的氧分子(優選至少80％體積的氧分子)的氣體來支持步驟(a)的燃燒；和在步驟(f)中，所述催化反應為硫化氫和二氧化硫之間的克勞斯反-->應或者將硫化氫轉化為硫的選擇性氧化反應，或者同時為兩種反應。本專利技術還提供了一種實施這種方法的裝置，所述裝置包括：a)至少一個爐，用于將至少一種含有硫化氫的進料流中的一部分硫化氫氧化成二氧化硫，并用于使由此形成的二氧化硫與殘余的硫化氫反應；b)第一硫冷凝器，用于從來自所述爐的部分反應的氣體排出物中分離出硫蒸氣，從而形成貧硫蒸氣氣流；c)第一催化克勞斯反應器，用于將存在于所述貧硫蒸氣氣流中的硫化氫和存在于所述貧硫蒸氣氣流中的二氧化硫反應，從而形成另外的硫蒸氣；d)第二硫冷凝器，用于分離出所述另外的硫蒸氣；e)催化氫化反應器，用于將已分離出所述另外的硫蒸氣的氣流中的二氧化硫和任何硫蒸氣還原為硫化氫，從而形成經過還原的氣流；f)冷凝器，用于從所述經過還原的氣流中分離出水蒸氣；和g)至少一個克勞斯裝置，用于從硫化氫中回收硫，所述裝置包括至少一個另外的用于將硫化氫氧化成二氧化硫并使所得的二氧化硫與殘余的硫化氫反應的爐，第一個另外的硫冷凝器以及多個形成硫蒸氣的另外的催化反應階段，在各個所述另外的催化反應階段下游裝配有第二個另外的硫冷凝器，其中在所述克勞斯裝置中采用各個另外的催化反應階段以實施在硫化氯和二氧化硫之間的克勞斯反應，或者將硫化氫轉化為硫的選擇性氧化反應，或者兩種反應。本專利技術方法和裝置使得可以在氫化反應器上游以高轉化率將硫化氫轉化為硫，而同時還在硫化氫中濃縮有足以使其能容易地在克勞斯裝置中被進行處理的貧水蒸氣氣流。因此，如果克勞斯裝置是現有的裝置，則其性能可以獲得極高水平，通常至少250％，有時更高的提高。所述第一克勞斯反應器對于可能實現這些結果具有重要的-->作用。首先，該反應器有助于在所述氫化反應器的上游以高轉化率將硫化氫轉化為硫。其次，在所述催化克勞斯反應器中，基本上沒有氫(主要在所述初始爐中形成)被轉化為水蒸氣。而在其中二氧化硫的濃度得到降低。這些效果一起為在催化氫化反應器中將二氧化硫完全還原為硫化氫提供了主要的條件，由此阻止了任何硫蒸氣或二氧化硫通過所述催化氫化器的可能，同時使得最大程度減少需要從外部來源提供的氫的速率，或完全消除這種外部供應的需要成為可能。(如果發生了這種通過，則硫蒸氣將在催化氫化器和水冷凝器間，或在所述冷凝器中沉積。)本專利技術方法的另一個優點是它具有的熱平衡使得可以凈輸出高壓、超熱的蒸汽。這種蒸汽可以例如在驅動發電機的渦輪機內膨脹。由此可以產生電能。通常在與本專利技術方法的步驟(a)的爐連接的至少一個廢熱鍋爐內將所述用于輸出的蒸汽升溫。優選在本專利技術方法(步驟(e))的氫化反應的上游將80-90％的硫化氫轉化為硫蒸氣。這將有利于提高克勞斯裝置的性能。采用含有至少80％、優選至少90％體積氧的氧化劑可以在所述第一爐中得到非常高的火焰溫度。在這樣高的火焰溫度的作用下，大量的硫化氫發生熱分解形成氫和硫蒸氣。在所述爐中一些氫可能被氧化為水蒸氣，而從爐中排出的氣體排出物將仍含有大量的氫。通過與硫的逆反應再次形成硫化氫，所述氫進一步被貧化。所述逆反應在所述氣體排出流被冷卻至硫蒸氣發生冷凝的溫度時進行。此外，在所述第一催化克勞斯反應器的入口可容易地得到至少15％體積(以干重計算，即是不包括水蒸氣重量)的氫濃度。這樣高的氫濃度使得可以在沒有外部供氫下操作所述催化氫化器。所述第一爐可具有單一的燃燒階段或兩個串聯的燃燒階段。如果存在兩個串聯的燃燒階段，則在這兩個階段間進行冷卻。如果需要，還可裝備一個中間硫蒸氣冷凝器，并且如果還需要的話，在所述中間硫蒸氣冷凝器下游還可再裝備一個中間再熱器。因此，所述兩階-->段燃燒爐可在有或沒有中間硫冷凝器存在下操作。所有這些爐的排列方式具有它們各自的優缺點。兩個燃燒階段為進一步提高硫化氫轉化為硫蒸氣的轉化率提供了可能，但其代價是產生更高的二氧化硫濃度和更低的氫濃度，這兩者提高了所述催化氫化器的外部氫供應需求的可能性。在兩燃燒階段的實施方案中，如果存在中間硫冷凝器，則可最大程度提高硫化氫本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種處理含硫化氫的進料氣流的方法，所述方法包括以下步驟： （ａ）在至少一個第一爐中，將至少一種含有硫化氫的進料流中的一部分硫化氫氧化成二氧化硫，使所形成的二氧化硫與殘余的硫化氫反應形成硫蒸氣和水蒸汽； （ｂ）從所述第一爐中分離出部分已反應的氣流，所述氣流包括硫蒸氣、水蒸氣、殘余的硫化氫和殘余的二氧化硫； （ｃ）在第一硫冷凝器中，從所述已部分反應的氣流中分離出硫蒸氣從而形成貧硫蒸氣氣流； （ｄ）使存在于所述貧硫蒸氣氣流中的硫化氫與存在于所述貧硫蒸氣氣流中的二氧化硫進行催化反應，形成另外的硫蒸氣，并在第二硫冷凝器中分離出所述另外的硫蒸氣，從而形成另外的貧硫蒸氣氣流； （ｅ）用氫將所述另外的貧硫蒸氣氣流中的二氧化硫和任何硫蒸氣還原成硫化氫，形成經過還原的含硫化氫的氣流； （ｆ）從所述經過還原的氣流中分離出水蒸氣，形成貧水蒸氣氣流；以及 （ｇ）將所述貧水蒸汽氣體輸送至至少一個用于從硫化氫回收硫的克勞斯裝置中，該裝置包括至少一個另外的用于將硫化氫氧化為二氧化硫并且使得到的二氧化硫與殘余的硫化氫反應的爐，第一個另外的硫冷凝器以及多個形成硫蒸氣的催化反應階段，在各個所述催化克勞斯反應階段下游裝配有第二個另外的硫冷凝器，由此分離出其它的硫蒸氣，其中： 采用含有至少４０％體積的氧分子的氣體來支持步驟（ａ）的燃燒；和 在步驟（ｆ）中，所述催化反應為硫化氫和二氧化硫之間的克勞斯反應或者將硫化氫轉化為硫的選擇性氧化反應，或者同時為兩種反應。...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】GB 2000-9-7 0022011.1;GB 2000-9-11 0022228.11一種處理含硫化氫的進料氣流的方法，所述方法包括以下步驟：(a)在至少一個第一爐中，將至少一種含有硫化氫的進料流中的一部分硫化氫氧化成二氧化硫，使所形成的二氧化硫與殘余的硫化氫反應形成硫蒸氣和水蒸汽；(b)從所述第一爐中分離出部分已反應的氣流，所述氣流包括硫蒸氣、水蒸氣、殘余的硫化氫和殘余的二氧化硫；(c)在第一硫冷凝器中，從所述已部分反應的氣流中分離出硫蒸氣從而形成貧硫蒸氣氣流；(d)使存在于所述貧硫蒸氣氣流中的硫化氫與存在于所述貧硫蒸氣氣流中的二氧化硫進行催化反應，形成另外的硫蒸氣，并在第二硫冷凝器中分離出所述另外的硫蒸氣，從而形成另外的貧硫蒸氣氣流；(e)用氫將所述另外的貧硫蒸氣氣流中的二氧化硫和任何硫蒸氣還原成硫化氫，形成經過還原的含硫化氫的氣流；(f)從所述經過還原的氣流中分離出水蒸氣，形成貧水蒸氣氣流；以及(g)將所述貧水蒸汽氣體輸送至至少一個用于從硫化氫回收硫的克勞斯裝置中，該裝置包括至少一個另外的用于將硫化氫氧化為二氧化硫并且使得到的二氧化硫與殘余的硫化氫反應的爐，第一個另外的硫冷凝器以及多個形成硫蒸氣的催化反應階段，在各個所述催化克勞斯反應階段下游裝配有第二個另外的硫冷凝器，由此分離出其它的硫蒸氣，其中：采用含有至少40％體積的氧分子的氣體來支持步驟(a)的燃燒；和在步驟(f)中，所述催化反應為硫化氫和二氧化硫之間的克勞斯反應或者將硫化氫轉化為硫的選擇性氧化反應，或者同時為兩種反應。2.權利要求1的方法，其中在步驟(e)的氫化反應的上游以80％至90％的轉化率將硫化氫轉化為硫蒸氣。3.權利要求1或2的方法，其中步驟(a)的氧化劑包含至少90％體積的氧。4.前述權利要求中任一項的方法，其中在所述另外的貧硫蒸氣氣流中氫的濃度為至少15％，以干重計算。5.前述權利要求中任一項的方法，其中所述第一爐具有兩個燃燒階段，在這兩個階段間采用流動氣體進行冷卻。6.權利要求5的方法，其中在所述兩個燃燒階段間通過冷凝分離出硫。7.權利要求5或6的方法，其中流向所述第一爐的上游燃燒階段的氧的流速為M-N，其中M＝(0.8a+b+0.16c)，并且N＝(a+b+0....

【專利技術屬性】
技術研發人員：RW瓦特森，SR格拉維勒，
申請(專利權)人：英國氧氣集團有限公司，
類型：發明
國別省市：GB[英國]