S選擇性氧化生成單質硫的工藝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硫磺回收工藝方法，具體涉及一種h2s選擇性氧化生成單質硫的工藝方法。
【背景技術】
[0002]石油化工、煤化工、煤氣化過程中，原料所含的一部分硫通常會轉化成&3，經(jīng)分離形成含h2s的酸性氣，該酸性氣一般經(jīng)硫磺回收工藝進行處理，將h2s盡可能多地轉化為單質硫。
[0003]硫磺回收工藝裝置，在運營過程中，經(jīng)煙囪排空的尾氣，其302濃度為連續(xù)監(jiān)測項目，雖然現(xiàn)行大氣污染物綜合排放標準GB16297-1996的上限值如700mg/m3不難達至IJ，但所在行業(yè)或所在地區(qū)還可能存在更為嚴格的排放標準；H2S是惡臭污染物排放標準GB14554-93所包括的惡臭污染物質之一，排放限值更為嚴格，廠界標準上限值如三級為
0.45/0.80mg/m3，100米煙囪排放量上限值為14kg/h。
[0004]隨著環(huán)保標準的提高，對硫磺回收工藝尾氣的要求日趨嚴格，因而，當前處理酸性氣的硫磺回收工藝，其后段常包含h2s選擇性氧化的步驟，將來自于前面步驟過程氣中含量較低如0.5-2%的H2S，和配入的02反應，選擇性氧化生成單質硫。
[0005]H2S選擇性氧化反應，目的產(chǎn)物為單質硫，分離進入液態(tài)硫磺槽，最終形成硫磺產(chǎn)品；副反應為so2。通常對尾氣中h2s、so2含量的要求，一般是盡量不含h2s，S(V#量盡量低，因而，如果選擇性氧化之后沒有其它處理步驟如催化氧化吸附脫硫等步驟而直接排放，則應在H2S選擇性氧化步驟將H2S全轉化，盡可能多地轉化為單質硫，同時盡量降低302的選擇性。
[0006]H2S選擇性氧化生成單質硫的反應中，降低副產(chǎn)物302選擇性的方法，除了適當控制02的配入量和反應溫度，還要采用克勞斯活性較低的催化劑如孔徑較大的Fe 203/氧化硅催化劑，但在保證H2S全轉化的同時，現(xiàn)有技術不易做到S(V#量低于200mg/m3乃至lOOmg/m3、50mg/m3的水平，因而不易達到所在行業(yè)或地區(qū)可能存在較為嚴格的排放標準。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為克服上述技術缺陷，本發(fā)明提供一種H2S選擇性氧化生成單質硫的工藝方法，用于處理含H2S 0.5-2%的工藝氣，在保證H2S全轉化的同時，使S(V#量低于200mg/m3乃至100mg/m3、50mg/m3，從而達到所在行業(yè)或地區(qū)可能存在較為嚴格的排放標準。
[0008]本發(fā)明的技術方案是:一種H2S選擇性氧化生成單質硫的工藝方法，包括加熱器、選擇性氧化反應器、中溫冷凝器和低溫冷凝器、液體硫磺槽；反應器中裝填平均孔直徑30-50nm的5-12% Fe203/氧化硅H2S選擇性氧化催化劑，催化劑分多層裝填，層間各設一路空氣噴入口及一路降溫盤管；通過適當控制各催化劑床層溫度、空氣的配入總量及在各空氣入口的分配量，將過程氣中的H2S全部氧化，除了生成彡200mg/m3的SO 2，其余全部轉化為單質硫；
[0009]含H2S體積含量0.5-2%的原料氣，和計量配入的空氣混合，經(jīng)加熱器預熱到180?210°C后，由頂部進入選擇性氧化反應器，催化劑層間入口噴入計量的空氣；調節(jié)各床層的空氣量和盤管降溫程度，控制中上部床層溫度180-220°C，下部床層溫度220-240°C，使出口氣中不含H2S，S02的體積含量彡200mg/m 3;出口氣進入中溫冷凝器，冷卻到140-160°C，生成的單質硫分離進入液體硫磺槽，中溫冷凝器頂部出口氣，再經(jīng)低溫冷凝器冷卻至40-60°C除去剩余微量單質硫后，經(jīng)煙囪排空。
[0010]本發(fā)明h2s選擇性氧化生成單質硫的工藝方法中，優(yōu)選地，選擇性氧化反應器內(nèi)催化劑分4-10層裝填，層間設3-9路空氣入口，連同加熱器前配入原料氣的空氣入口，共設4-10路空氣入口。
[0011]本發(fā)明h2s選擇性氧化生成單質硫的工藝方法中，優(yōu)選地，選擇性氧化反應器內(nèi)催化劑層間所設的空氣噴入口，具有高速噴口，超音速噴口更好，更優(yōu)選每路空氣入口具有多個支口，以便使所噴入空氣能夠和過程氣更好更快的混合，所述高速噴口、超音速噴口具有和空氣噴入量相匹配的噴口尺寸。
[0012]本發(fā)明H2S選擇性氧化生成單質硫的工藝方法，具有以下優(yōu)點:
[0013]1)工藝較為簡短，S02排放濃度較低
[0014]反應器中裝填平均孔直徑30_50nm的5_12% Fe203/氧化硅H2S選擇性氧化催化劑，并且催化劑分多層裝填，層間各設一路空氣噴入口及一路降溫盤管；通過適當控制各催化劑床層溫度、空氣的配入總量及在各空氣入口的分配量，使反應溫度較低，使反應氣體中02的濃度較低，從而在將過程氣中的H2S全部氧化的同時，實現(xiàn)了較低的S0 2產(chǎn)生量，其余全部轉化為單質硫，排空尾氣中302含量低于200mg/m3乃至100mg/m3、50mg/m3，不含其它硫化物，從而達到所在行業(yè)或地區(qū)可能存在較為嚴格的排放標準；所用Fe203/氧化硅催化劑具有較低的克勞斯活性，是一個關鍵；
[0015]2)工藝運行穩(wěn)定
[0016]反應器中所裝填Fe203/氧化硅催化劑，能夠在較長的運行過程中發(fā)揮出選擇性氧化H2S生成單質硫的穩(wěn)定性能，原因在于其氧化娃載體的穩(wěn)定性、催化劑30-50nm的平均孔直徑和低溫低02條件下Fe 203不易發(fā)生硫酸鹽化的性質:氧化硅載體耐酸性、耐水性較好，在180?240°C反應溫度條件下不受H2S、S02的侵蝕；催化劑所具有30_50nm的平均孔直徑，使內(nèi)部孔道中形成的液態(tài)硫較少，所形成的堵塞較少；在本工藝方法的低溫低02條件下，催化劑的Fe203活性組分可在幾年的運行中較少發(fā)生硫酸鹽化。
【附圖說明】
[0017]附圖1為本發(fā)明H2S選擇性氧化生成單質硫的工藝方法的簡要流程，其中設備編號依次為1加熱器，2選擇性氧化反應器，3中溫冷凝器，4低溫冷凝器，5液體硫磺槽，6煙囪。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]一套硫磺回收裝置，包括加熱器、選擇性氧化反應器、中溫冷凝器和低溫冷凝器、液體硫磺槽；選擇性氧化反應器裝填Fe203/氧化娃H2S選擇性氧化催化劑60m3，催化劑分6層各裝10m3，層間各設一路空氣入口及降溫盤管，每路空氣具有5個高速噴口 ；所述Fe203/氧化硅催化劑Fe203含量5%，平均孔直徑50nm，外形為Φ3χ5-10πιπι的柱狀條；該裝置的基本操作條件為:
[0020]原料氣20000m3/hr，H2S 體積含量 0.5 %，其余主要是 N2、C02，COS ( 20mg/m3，無其它硫化物，配入空氣總量250m3/hr左右反應；原料氣配入70m3/hr左右的空氣，預熱到210°C后由頂部進入選擇性氧化反應器，其余180m3/hr左右的空氣在催化劑層間5路入口間分配，計量噴入；調節(jié)各床層的空氣量和盤管降溫程度，控制上半部分3個床層溫度210-220°C，下半部分3個床層溫度230-240°C，使出口氣中不含H2S，S02的體積含量(100mg/m3，不含其它硫化物；出口氣進入中溫冷凝器，冷卻到150°C，生成的單質硫分離進入液體硫磺槽；中溫冷凝器頂部出口氣，經(jīng)低溫冷凝器冷卻至40°C除去剩余微量單質硫，經(jīng)煙囪排空。
[0021]該硫磺回收裝置，在投入運轉的一年中，該硫磺回收裝置運轉平穩(wěn)，排空氣中不含H2S，S02的體積含量彡100mg/m3，其中大部分時間彡50mg/m3，不含其它硫化物。
[0022]實施例2
[0023]一套硫磺回收裝置，包括加熱器、選擇性氧化反應器、中溫冷凝器和低溫冷凝器、液體硫磺槽；選擇性氧化反應器裝填Fe203/氧化娃H2S選擇性氧化催化劑50m3，催化劑分8層各裝6.25m3，層間各設一路空氣入口及降溫盤管，每路空氣具有5個高速噴口 ；所述Fe203/氧化硅催化劑Fe203含量12%，平均孔直徑30nm，外形為Φ3χ5-10πιπι的柱狀條；該裝置的基本操作條件為:
[0024]原料氣10000m3/hr，H2S體積含量1.8%，其余主要是N2、C02，COS彡20mg/m3，無其它硫化物，配入空氣總量450m3/hr左右反應；原料氣配入100m3/hr左右的空氣，預熱到180°C后由頂部進入選擇性氧化反應器，其余350m3/hr左右的空氣在催化劑層間7路入口間分配，計量噴入；調節(jié)各床層的空氣量和盤管降溫程度，控制中上部5個床層溫度200-220°C，下部3個床層溫度230-240°C，使出口氣中不含比5，S02的體積含量彡100mg/m3，不含其它硫化物；出口氣進入中溫冷凝器，冷卻到150°C，生成的單質硫分離進入液體硫磺槽；中溫冷凝器頂部出口氣，經(jīng)低溫冷凝器冷卻至60°C除去剩余微量單質硫，經(jīng)煙囪排空。
[0025]該硫磺回收裝置，在投入運轉的一年中，該硫磺回收裝置運轉平穩(wěn)，排空氣中不含H2S，S02的體積含量彡100mg/m3，其中大部分時間彡50mg/m3，不含其它硫化物。
【主權項】
1.一種h2s選擇性氧化生成單質硫的工藝方法，包括加熱器、選擇性氧化反應器、中溫冷凝器和低溫冷凝器、液體硫磺槽；反應器中裝填平均孔直徑30-50nm的5-12% Fe203/氧化硅H2S選擇性氧化催化劑，催化劑分多層裝填，層間各設一路空氣噴入口及一路降溫盤管；通過適當控制各催化劑床層溫度、空氣的配入總量及在各空氣入口的分配量，將過程氣中的H2s全部氧化，除了生成彡200mg/m3的SO 2，其余全部轉化為單質硫； 含H2S體積含量0.5-2%的原料氣，和計量配入的空氣混合，經(jīng)加熱器預熱到180?210°C后，由頂部進入選擇性氧化反應器，催化劑層間入口噴入計量的空氣；調節(jié)各床層的空氣量和盤管降溫程度，控制中上部床層溫度180-220°C，下部床層溫度220-240°C，使出口氣中不含H2S，S02的體積含量彡200mg/m3；出口氣進入中溫冷凝器，冷卻到140_160°C，生成的單質硫分離進入液體硫磺槽，中溫冷凝器頂部出口氣，再經(jīng)低溫冷凝器冷卻至40-60°C除去剩余微Μ單質硫后，經(jīng)煙囪排空。2.如權利要求1所述的H2S選擇性氧化生成單質硫的工藝方法，其特征在于，氧化反應器內(nèi)催化劑分4-10層裝填，層間設3-9路空氣入口，連同加熱器前配入原料氣的空氣入口，共設4-10路空氣入口。3.如權利要求1所述的H2S選擇性氧化生成單質硫的工藝方法，其特征在于，選擇性氧化反應器內(nèi)催化劑層間所設的空氣噴入口，具有高速噴口，所述高速噴口具有和空氣噴入量相匹配的噴口尺寸。4.如權利要求3所述的H2S選擇性氧化生成單質硫的工藝方法，其特征在于，所述高速噴口為超音速噴口。5.如權利要求1-4所述的任一H 2S選擇性氧化生成單質硫的工藝方法，其特征在于，選擇性氧化反應器內(nèi)催化劑層間所設的每路空氣入口具有多個支口。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種H2S選擇性氧化生成單質硫的工藝方法，包括加熱器、選擇性氧化反應器、中溫冷凝器和低溫冷凝器、液體硫磺槽；反應器中裝填平均孔直徑30-50nm的5-12%Fe2O3/氧化硅H2S選擇性氧化催化劑，催化劑分多層裝填，層間各設一路空氣噴入口及一路降溫盤管；通過適當控制各催化劑床層溫度、空氣的配入總量及在各空氣入口的分配量，將含H2S？0.5-2%的工藝氣中的H2S全部氧化，除了生成≤200mg/m3的SO2，其余全部轉化為單質硫，從而達到所在行業(yè)或地區(qū)可能存在較為嚴格的排放標準。本發(fā)明工藝較為簡短，SO2排放濃度較低，工藝運行穩(wěn)定。
【IPC分類】C01B17/04
【公開號】CN105347311
【申請?zhí)枴緾N201510814964
【發(fā)明人】胡文賓, 崔國棟, 王強
【申請人】山東迅達化工集團有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月23日