Swsr-1硫回收裝置及工藝的制作方法
【專利摘要】SWSR-1硫回收裝置及工藝。本發(fā)明涉及一種克勞斯硫磺回收與離子液循環(huán)吸收法尾氣處理組合裝置及工藝，該裝置包括制硫燃燒爐、克勞斯反應系統(tǒng)、制硫尾氣焚燒爐、富SO2過程氣換熱器、SO2吸收塔、富液泵、貧富液換熱器、SO2再生塔和貧液進料泵。工藝步驟包括：①含硫化氫酸性氣發(fā)生克勞斯反應并回收其中的硫磺及熱能，②制硫尾氣燃燒生成SO2，③富SO2過程氣經離子液吸收塔脫除SO2，④富SO2離子液送入再生塔進行硫的分離再生。離子液為由有機陽離子、無機陰離子為主，添加少量活化劑、抗氧化劑組成的水溶液。本發(fā)明的設備投入低，物料安全性高，工藝流程短，工藝過程安全可靠，SO2的回收率高，排放氣中SO2的含量可降低到50ppm以下，滿足國家規(guī)范的要求。
【專利說明】SWSR-1硫回收裝置及工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于硫磺回收及尾氣處理的新工藝，具體涉及的是一種利用常規(guī)克勞斯工藝與離子液回收二氧化硫工藝優(yōu)化改進形成的硫磺回收及尾氣處理新工藝。
【背景技術】
[0002]我國一直倡導節(jié)能減排工作，嚴格控制大氣二氧化硫排放量，2012年以前，國家標準規(guī)定的二氧化硫排放濃度為不高于960mg/g。目前國家有關部門正在醞釀修訂大氣污染物綜合排放標準，要求新建硫磺裝置二氧化硫排放濃度小于400mg/Nm3 (特定地區(qū)排放濃度小于200mg/Nm3)。中國石化積極實施綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略，把降低硫磺裝置煙氣二氧化硫排放濃度作為煉油板塊爭創(chuàng)世界一流的重要指標之一，要求2015年二氧化硫排放濃度達到世界先進水平(400mg/Nm3)、部分企業(yè)達到世界領先水平(200mg/Nm3)。
[0003]目前國內的硫磺回收及尾氣處理工藝技術采用高溫熱反應和兩級催化反應的克勞斯(Claus)硫回收工藝，制硫尾氣中含有少量的H2S、S02、C0S、Sx等有害物質，直接焚燒后排放達不到國家規(guī)定的環(huán)保要求。硫磺回收尾氣處理方法主要有低溫克勞斯法、選擇氧化法、還原吸收法。加氫還原吸收工藝是將硫回收尾氣中的元素S、SO2, COS和CS等，在很小的氫分壓和極低的操作壓力下(約0.01MPa~0.06MPa),用特殊的尾氣處理專用加氫催化劑，將其還原或水解為H2S,再用醇胺溶液吸收，再生后的醇胺溶液循環(huán)使用。吸收了 H2S的富液經再生處理，富含H2S氣體返回上游單元，經吸收處理后的凈化氣中的總硫< 300ppm。該工藝流程長，需用到加氫技術，裝置安全控制要求較高，且硫回收效果滿足不了環(huán)保要求進一步提聞的需要。

【發(fā)明內容】

`[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種SWSR-1 (SffSR-Sunffay Sulfur recovery)硫回收裝置及工藝，是克勞斯硫磺回收與離子液循環(huán)吸收法尾氣處理的組合裝置及工藝，以減少設備投入、縮短工藝流程、降低能耗、節(jié)約占地、提高物料安全性，并使處理后尾氣中的二氧化硫含量降低到50ppm以下。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過如下措施來達到:
[0006]一種SWSR-1硫回收裝置，包括制硫燃燒爐、克勞斯反應系統(tǒng)、制硫尾氣焚燒爐、富SO2過程氣換熱器、SO2吸收塔、富液泵、貧富液換熱器、SO2再生塔和貧液進料泵；
[0007]連接方式如下:制硫燃燒爐依次連接克勞斯反應系統(tǒng)、制硫尾氣焚燒爐、富SO2過程氣換熱器和SO2吸收塔的下部，SO2吸收塔的底部連接富液泵、富液泵與貧富液換熱器連接，貧富液換熱器與SO2再生塔的上部連接，SO2再生塔的底部和貧液進料泵連接，貧液進料泵連接貧富液換熱器，貧富液換熱器連接SO2吸收塔的上部，SO2再生塔的頂部連接制硫燃燒爐。
[0008]所述SO2吸收塔的塔內件為板式旋轉填料。板式旋轉填料可以使液體受數(shù)百倍或更高的重力場的作用及旋轉填料的剪切力的作用，被拉成極薄的膜、很細的絲和微小的滴，表面被迅速更新，產生巨大的相間接觸面積，使相間傳質速率比傳統(tǒng)的塔器中的提高I~3個數(shù)量級，強化了傳質過程，具有很高的傳質系數(shù)和很大的操作彈性，同時具有停留時間短、微觀混合均勻、持液量小等優(yōu)點，使吸收過程完全，設備塔徑減小，減少設備費用。
[0009]所述302再生塔的塔內件為規(guī)整填料與旋轉填料組合。規(guī)整填料具有比表面積大、壓降小、流體分布均勻、傳質傳熱效率高等優(yōu)點，旋轉填料利用旋轉產生的遠大于重力的離心力，使氣液在高度湍流下接觸，強化傳質過程，提高傳質效率，因此，將規(guī)整填料和旋轉填料組合使用到SO2再生塔上，可降低塔的操作壓力、提高分離效率高、操作彈性加大、適應性更強、可節(jié)約能源、減小塔徑。
[0010]一種SWSR-1硫回收工藝，具體步驟如下:
[0011]①含硫化氫酸性氣發(fā)生克勞斯反應并回收其中的硫磺及熱能
[0012]含硫化氫酸性氣經制硫燃燒爐、克勞斯反應系統(tǒng)，生成硫磺及制硫尾氣，其中硫磺回收送入液硫儲存設施，制硫尾氣送入制硫尾氣焚燒爐；
[0013]②制硫尾氣燃燒生成二氧化硫
[0014]制硫尾氣與空氣混合送入制硫尾氣焚燒爐進行焚燒，所有含硫介質均轉化為SO2,形成富含SO2過程氣，然后經富SO2過程氣換熱器降溫至80°C以下，送入SO2吸收塔；
[0015]③富SO2過程氣經離子液吸收塔脫除SO2
[0016]富SO2過程氣在SO2吸收塔中與離子液貧液接觸，過程氣中的SO2被離子液貧液吸收，進入塔底，脫除SO2后的凈化氣送入煙道排放；
[0017]④富SO2離子液送入 再生塔進行硫的分離再生
[0018]吸收SO2后的離子液富液，經富液泵送入貧富液換熱器換熱升溫到80_130°C后送入SO2再生塔，汽提脫除離子液富液中的SO2后將SO2送入制硫燃燒爐，脫除SO2后的離子液貧液經貧液進料泵、貧富液換熱器送入SO2吸收塔；
[0019]所述離子液貧液循環(huán)使用，必要時經貧液補液線補充。
[0020]離子液貧液是由有機陽離子、無機陰離子為主，添加少量活化劑、抗氧化劑組成的水溶液，是一種新穎的離子液體，蒸汽壓極低，無毒、無害、不燃、不爆，在脫除S02、N0x、Hg、As的同時，不釋放NH3、CO2,離子液富液再生(即脫除SO2成為離子液貧液)時產生高純SO2氣體。
[0021]離子液貧液中的有效組分選自以下物質中的一種或多種:二甘醇胺I~25wt%、羥乙基乙二胺I~35wt%、SO42^0.5~28wt%、檸檬酸0.01~5wt%jt代二丙酚二脂0.01~6wt%、2_派唳乙醇(PE) I~30wt%、酒石酸0.01~3wt%、硫醇0.01~2wt%。上述重量百分比是各組分在離子液貧液中所占比例。
[0022]反應方程式:
[0023]S02+H20 <- H++HSCV(I)
[0024]R+H+ <- RH+(2)
[0025]總反應式:
[0026]S02+H20+R <- RH++HSCV(3)
[0027]上式中R代表離子液SO2K收劑，⑶式是可逆反應，10_70°C下反應(3)從左向右進行，80-130°C下反應(3)從右向左進行。離子液循環(huán)吸收正是利用此原理，在10-70°C下吸收二氧化硫，80-130°C下將吸收劑中二氧化硫解吸，從而達到脫除和回收煙氣中SO2的目的。
[0028]所述克勞斯反應系統(tǒng)為常規(guī)工藝。
[0029]所述制硫尾氣焚燒爐中的焚燒為過氧燃燒工藝，以便將硫化物全部轉化為二氧化硫O
[0030]所述SO2吸收塔的操作溫度為10~70°C。
[0031]所述SO2再生塔的操作溫度為80~130°C。
[0032]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0033]( I)首次將克勞斯硫磺回收工藝與離子液循環(huán)吸收法尾氣處理工藝相結合，并使用在硫磺回收及尾氣處理過程中，屬于國際首創(chuàng)，并能使排放氣中二氧化硫含量降到最低，其達到的效果遠遠優(yōu)于兩者各自工作時所能起到的效果。
[0034](2)設備投入低，物料安全性高，工藝流程短，能耗低，占地省，無需繁瑣難以控制的加氫過程，工藝過程安全可靠，不存在危險性較大的工藝與設備。
[0035]( 3)離子液可以循環(huán)使用，降低了生產成本。
[0036](4)通過換熱器的設計，使能量可以在系統(tǒng)中自我利用，節(jié)省能源。
[0037](5)尾氣處理中二氧化硫的回收率高，排放氣中二氧化硫的含量可降低到50ppm以下，減少了硫磺回收及尾氣處理裝置向大氣排放二氧化硫的數(shù)量，滿足國家規(guī)范的要求。`【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1是本發(fā)明SWSR-1硫回收工藝流程示意圖。
[0039]圖中:1-制硫燃燒爐；2_克勞斯反應系統(tǒng)；3_焚燒爐；4_富SO2過程氣換熱器；5-S02吸收塔；6_富液泵；7_貧富液換熱器；8-S02再生塔；9_貧液進料泵。
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0041]實施例1
[0042]如圖1所示的SWSR-1硫回收裝置，包括制硫燃燒爐1、克勞斯反應系統(tǒng)2、制硫尾氣焚燒爐3、富SO2過程氣換熱器4、S02吸收塔5、富液泵6、貧富液換熱器7、S02再生塔8和貧液進料栗9 ；
[0043]連接方式如下:制硫燃燒爐I依次連接克勞斯反應系統(tǒng)2、制硫尾氣焚燒爐3、富SO2過程氣換熱器4和SO2吸收塔5的下部，SO2吸收塔5的底部連接富液泵6、富液泵6與貧富液換熱器7連接，貧富液換熱器7與SO2再生塔8的上部連接，SO2再生塔8的底部和貧液進料泵9連接，貧液進料泵9連接貧富液換熱器7，貧富液換熱器7連接SO2吸收塔5的上部，SO2再生塔8的頂部連接制硫燃燒爐I。
[0044]SO2吸收塔5的塔內件為板式旋轉填料。
[0045]SO2再生塔8的塔內件為規(guī)整填料與旋轉填料組合。
[0046]SWSR-1硫回收工藝的具體步驟如下:
[0047]①含硫化氫酸性氣發(fā)生克勞斯反應并回收其中的硫磺及熱能
[0048]含硫化氫酸性氣經制硫燃燒爐1、克勞斯反應系統(tǒng)2，生成硫磺及制硫尾氣，其中硫磺回收送入液硫儲存設施，制硫尾氣送入制硫尾氣焚燒爐3 ；
[0049]②制硫尾氣燃燒生成二氧化硫
[0050]制硫尾氣與空氣混合送入制硫尾氣焚燒爐3進行焚燒，空氣過量注入，將所有含硫介質轉化為SO2,形成富含SO2過程氣，然后經富SO2過程氣換熱器4降溫至10°C，送入SO2吸收塔5 ；
[0051]③富SO2過程氣經離子液吸收塔脫除SO2
[0052]富SO2過程氣在10°C的SO2吸收塔5中與離子液貧液接觸，過程氣中的SO2被離子液貧液吸收，進入塔底，脫除SO2后的凈化氣送入煙道排放；
[0053]④富SO2離子液送入再生塔進行硫的分離再生
[0054]吸收SO2后的離子液富液，經富液泵6送入貧富液換熱器7換熱升溫到80°C后送入SO2再生塔8，SO2再生塔8的工作溫度為80°C，通過汽提脫除離子液富液中的SO2后將SO2送入制硫燃燒爐1，脫除SO2后的離子液貧液經貧液進料泵9、貧富液換熱器7送入SO2吸收塔5 ;離子液貧液循環(huán)使用。
[0055]離子液貧液的組成為:2-派啶乙醇(PE) 20%(重量)、酒石酸0.1%(重量)、硫醇0.2%(重量)、S042-12% (重量)、其余為水。
[0056]檢測排放氣中二氧化硫的含量為36ppm。
[0057]實施例2
[0058]如圖1所示的SWSR-1硫回收裝置，包括制硫燃燒爐1、克勞斯反應系統(tǒng)2、制硫尾氣焚燒爐3、富SO2過程氣換熱器4、S02吸收塔5、富液泵6、貧富液換熱器7、S02再生塔8和貧液進料栗9 ；
[0059]連接方式如下:制硫燃燒爐I依次連接克勞斯反應系統(tǒng)2、制硫尾氣焚燒爐3、富SO2過程氣換熱器4和SO2吸收塔5的下部，SO2吸收塔5的底部連接富液泵6、富液泵6與貧富液換熱器7連接，貧富液換熱器7與SO2再生塔8的上部連接，SO2再生塔8的底部和貧液進料泵9連接，貧液進料泵9連接貧富液換熱器7，貧富液換熱器7連接SO2吸收塔5的上部，SO2再生塔8的頂部連接制硫燃燒爐I。
[0060]SO2吸收塔5的塔內件為板式旋轉填料。
[0061]SO2再生塔8的塔內件為規(guī)整填料與旋轉填料組合。
[0062]SWSR-1硫回收工藝的具體步驟如下:
[0063]①含硫化氫酸性氣發(fā)生克勞斯反應并回收其中的硫磺及熱能
[0064]含硫化氫酸性氣經制硫燃燒爐1、克勞斯反應系統(tǒng)2，生成硫磺及制硫尾氣， 其中硫磺回收送入液硫儲存設施，制硫尾氣送入制硫尾氣焚燒爐3 ；
[0065]②制硫尾氣燃燒生成二氧化硫
[0066]制硫尾氣與空氣混合送入制硫尾氣焚燒爐3進行焚燒，空氣過量注入，將所有含硫介質轉化為SO2,形成富含SO2過程氣，然后經富SO2過程氣換熱器4降溫至40°C，送入SO2吸收塔5 ；
[0067]③富SO2過程氣經離子液吸收塔脫除SO2
[0068]富SO2過程氣在40°C的SO2吸收塔5中與離子液貧液接觸，過程氣中的SO2被離子液貧液吸收，進入塔底，脫除SO2后的凈化氣送入煙道排放；
[0069]④富SO2離子液送入再生塔進行硫的分離再生[0070]吸收SO2后的離子液富液，經富液泵6送入貧富液換熱器7換熱升溫到100°C后送入SO2再生塔8，SO2再生塔8的工作溫度為100°c，通過汽提脫除離子液富液中的SO2后將SO2送入制硫燃燒爐1，脫除SO2后的離子液貧液經貧液進料泵9、貧富液換熱器7送入SO2吸收塔5 ;離子液貧液循環(huán)使用。
[0071]離子液貧液的組成為:二甘醇胺5% (重量)、羥乙基乙二胺15% (重量)、S042_8% (重量)、檸檬酸0.6% (重量)、硫代二丙酚二脂0.6% (重量)，其余為水。
[0072]檢測排放氣中二氧化硫的含量為22ppm。
[0073]實施例3
[0074]如圖1所示的SWSR-1硫回收裝置，包括制硫燃燒爐1、克勞斯反應系統(tǒng)2、制硫尾氣焚燒爐3、富SO2過程氣換熱器4、S02吸收塔5、富液泵6、貧富液換熱器7、S02再生塔8和貧液進料栗9 ；
[0075]連接方式如下:制硫燃燒爐I依次連接克勞斯反應系統(tǒng)2、制硫尾氣焚燒爐3、富SO2過程氣換熱器4和SO2吸收塔5的下部，SO2吸收塔5的底部連接富液泵6、富液泵6與貧富液換熱器7連接，貧富液換熱器7與SO2再生塔8的上部連接，SO2再生塔8的底部和貧液進料泵9連接，貧液進料泵9連接貧富液換熱器7，貧富液換熱器7連接SO2吸收塔5的上部，SO2再生塔8的頂部連接制硫燃燒爐I。
[0076]SO2吸收塔5的塔內件為板式旋轉填料。
[0077]SO2再生塔8的塔內件為規(guī)整填料與旋轉填料組合。
[0078]SWSR-1硫回收工藝的具 體步驟如下:
[0079]①含硫化氫酸性氣發(fā)生克勞斯反應并回收其中的硫磺及熱能
[0080]含硫化氫酸性氣經制硫燃燒爐1、克勞斯反應系統(tǒng)2，生成硫磺及制硫尾氣，其中硫磺回收送入液硫儲存設施，制硫尾氣送入制硫尾氣焚燒爐3 ；
[0081]②制硫尾氣燃燒生成二氧化硫
[0082]制硫尾氣與空氣混合送入制硫尾氣焚燒爐3進行焚燒，空氣過量注入，將所有含硫介質轉化為SO2,形成富含SO2過程氣，然后經富SO2過程氣換熱器4降溫至70°C，送入SO2吸收塔5 ；
[0083]③富SO2過程氣經離子液吸收塔脫除SO2
[0084]富SO2過程氣在70°C的SO2吸收塔5中與離子液貧液接觸，過程氣中的SO2被離子液貧液吸收，進入塔底，脫除SO2后的凈化氣送入煙道排放；
[0085]④富SO2離子液送入再生塔進行硫的分離再生
[0086]吸收SO2后的離子液富液，經富液泵6送入貧富液換熱器7換熱升溫到130°C后送入SO2再生塔8，SO2再生塔8的工作溫度為130°c，通過汽提脫除離子液富液中的SO2后將SO2送入制硫燃燒爐1，脫除SO2后的離子液貧液經貧液進料泵9、貧富液換熱器7送入SO2吸收塔5 ;離子液貧液循環(huán)使用。
[0087]離子液貧液的組成為:二甘醇胺5% (重量)、羥乙基乙二胺15% (重量)、S042_10% (重量)、檸檬酸0.3% (重量)、酒石酸0.3% (重量)、硫代二丙酌二脂0.6% (重量)，其余為水。
[0088]檢測排放氣中二氧化硫的含量為16ppm。
【權利要求】
1.一種SWSR-1硫回收裝置，其特征在于，包括制硫燃燒爐(I)、克勞斯反應系統(tǒng)(2)、制硫尾氣焚燒爐(3)、富SO2過程氣換熱器(4)、SO2吸收塔(5)、富液泵(6)、貧富液換熱器(7)、SO2再生塔(8)和貧液進料泵(9)； 連接方式如下:制硫燃燒爐(I)依次連接克勞斯反應系統(tǒng)(2)、制硫尾氣焚燒爐(3)、富SO2過程氣換熱器(4)和SO2吸收塔(5 )的下部，SO2吸收塔(5 )的底部連接富液泵(6 )、富液泵(6)與貧富液換熱器(7)連接，貧富液換熱器(7)與SO2再生塔(8)的上部連接，SO2再生塔(8 )的底部和貧液進料泵(9 )連接，貧液進料泵(9 )連接貧富液換熱器(7 )，貧富液換熱器(7)連接SO2吸收塔(5)的上部，SO2再生塔(8)的頂部連接制硫燃燒爐(I)。
2.根據(jù)權利要求1所述的SWSR-1硫回收裝置，其特征在于，所述SO2吸收塔(5)的塔內件為板式旋轉填料。
3.根據(jù)權利要求1所述的SWSR-1硫回收裝置，其特征在于，所述SO2再生塔(8)的塔內件為規(guī)整填料與旋轉填料組合。
4.一種SWSR-1硫回收工藝，其特征在于，具體步驟如下: ①含硫化氫酸性氣發(fā)生克勞斯反應并回收其中的硫磺及熱能 含硫化氫酸性氣經制硫燃燒爐(I)、克勞斯反應系統(tǒng)(2)，生成硫磺及制硫尾氣，其中硫磺回收送入液硫儲存設施，制硫尾氣送入制硫尾氣焚燒爐(3)； ②制硫尾氣燃燒生成二氧化硫 制硫尾氣與空氣混合送入制硫尾氣焚燒爐(3)進行焚燒，所有含硫介質均轉化為SO2,形成富含SO2過程氣，然后經富SO2過程氣換熱器(4)降溫至10-80°C，送入SO2吸收塔(5); ③富SO2過程氣經離子液吸收塔 脫除SO2 富SO2過程氣在SO2吸收塔(5)中與離子液貧液接觸，過程氣中的SO2被離子液貧液吸收，進入塔底，脫除SO2后的凈化氣送入煙道排放； ④富SO2離子液送入再生塔進行硫的分離再生 吸收SO2后的離子液富液，經富液泵(6)送入貧富液換熱器(7)換熱升溫到80-130°C后送入SO2再生塔(8)，汽提脫除離子液富液中的SO2后將SO2送入制硫燃燒爐(I )，脫除SO2后的離子液貧液經貧液進料泵(9)、貧富液換熱器(7)送入SO2吸收塔(5); 所述離子液貧液循環(huán)使用，必要時經貧液補液線補充。
5.根據(jù)權利要求4所述的SWSR-1硫回收工藝，其特征在于，所述離子液貧液是由有機陽離子、無機陰離子為主，添加活化劑、抗氧化劑組成的水溶液，離子液貧液中的有效組分選自以下物質中的一種或多種:二甘醇胺I~25wt%、輕乙基乙二胺I~35wt%、S0廣0.5~28wt%、朽1樣酸0.01~5wt%、硫代二丙酌.二脂0.01~6wt%、2_派唳乙醇I~30wt%、酒石酸0.01 ~3wt%、硫醇 0.01 ~2wt% ； 反應方程式: S02+H20 <- H++HSCV(I) R+H+ <- RH+(2) 總反應式: S02+H20+R <- RH++HSCV(3) 上式中R代表離子液SO2K收劑，(3)式是可逆反應，10-70°C下反應(3)從左向右進行，80-130°C下反應(3)從右向左進行。離子液循環(huán)吸收正是利用此原理，在10-70°C下吸收二氧化硫，80-130°C下將吸收劑中二氧化硫解吸，從而達到脫除和回收煙氣中SO2的目的。
6.根據(jù)權利要求4所述的SWSR-1硫回收工藝，其特征在于，所述制硫尾氣焚燒爐(3)中的焚燒為過氧燃燒工藝。
7.根據(jù)權利要求4所述的SWSR-1硫回收工藝，其特征在于，所述SO2吸收塔(5)的操作溫度為10~70°C。
8.根據(jù)權利要求4所述的SWSR-1硫回收工藝，其特征在于，所述SO2再生塔(8)的操作溫度為80~130°C。
【文檔編號】C01B17/54GK103482583SQ201310409906
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權日:2013年9月10日
【發(fā)明者】范西四, 汪志和, 林彩虹, 肖九高 申請人:山東三維石化工程股份有限公司青島分公司, 成都華西化工科技股份有限公司