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CN105692563B - Swsr-7硫回收工艺及装置 - Google Patents

Swsr-7硫回收工艺及装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于硫磺回收及尾气处理技术领域，具体涉及一种SWSR‑7硫回收工艺及装置。所述工艺包括以下步骤：①含硫化氢酸性气经制硫燃烧炉、克劳斯反应系统生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收送入液硫储存设施；②制硫尾气经过或不经过尾气加氢还原或氧化系统后，与空气混合送入尾气焚烧系统进行焚烧，所有含硫介质均转化为SO2，形成含SO2烟气，然后经回收热能进入烟气净化塔；③含SO2烟气在烟气净化塔中与吸收剂过氧化氢接触，烟气中的SO2被吸收剂吸收，循环吸收剂进入塔底，脱除SO2后的净化烟气送入烟囱排放；④吸收剂制备与输送系统。所述工艺过程安全可靠，排放气中SO2的含量可降低到50mg/Nm3以下，满足国家规范的要求。

Description

SWSR-7硫回收工艺及装置
技术领域
本发明属于硫磺回收及尾气处理技术领域，具体涉及一种SWSR-7硫回收工艺及装置。
背景技术
我国一直倡导节能减排工作，严格控制大气二氧化硫排放量，2012年以前，国家标准规定的二氧化硫排放浓度为不高于960mg/Nm3。目前国家有关部门正在酝酿修订大气污染物综合排放标准，要求新建硫磺装置二氧化硫排放浓度小于400mg/Nm3(特定地区排放浓度小于100mg/Nm3)。中国石化积极实施绿色低碳发展战略，把降低硫磺装置烟气二氧化硫排放浓度作为炼油板块争创世界一流的重要指标之一，要求2015年二氧化硫排放浓度达到世界先进水平(200mg/Nm3)、部分企业达到世界领先水平(100mg/Nm3)。
目前国内的硫磺回收及尾气处理工艺技术采用高温热反应和两级催化反应的克劳斯(Claus)硫回收工艺，制硫尾气中含有少量的H2S、SO2、COS、Sx等有害物质，直接焚烧后排放达不到国家规定的环保要求。硫磺回收尾气处理方法主要有低温克劳斯法、选择氧化法、还原吸收法。加氢还原吸收工艺是将硫回收尾气中的元素S、SO2、COS和CS等，在很小的氢分压和极低的操作压力下(约0.01MPa～0.06MPa)，用特殊的尾气处理专用加氢催化剂，将其还原或水解为H2S，再用醇胺溶液吸收，再生后的醇胺溶液循环使用。吸收了H2S的富液经再生处理，富含H2S气体返回上游单元，经吸收处理后的净化气中的总硫＜300ppm。该工艺流程长，需用到加氢技术，装置安全控制要求较高，且硫回收效果满足不了环保要求进一步提高的需要。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种SWSR-7(SWSR-SunWaySulfur recovery)硫回收工艺及装置，所述工艺是克劳斯工艺、加氢或氧化工艺与过氧化氢脱硫技术优化组合形成的硫磺回收及尾气处理新工艺，以减少设备投入、缩短工艺流程、降低能耗、节约占地、提高物料安全性，并使处理后烟气中的二氧化硫含量降低到50mg/Nm3以下。
本发明的目的可以通过如下措施来达到：
一种SWSR-7硫回收工艺，其包括以下步骤：
①含硫化氢酸性气经制硫燃烧炉、克劳斯反应系统生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收送入液硫储存设施；
②制硫尾气经过或不经过尾气加氢还原或氧化系统后，与空气混合送入尾气焚烧系统进行焚烧，所有含硫介质均转化为SO2，形成含SO2烟气，然后经回收热能进入烟气净化塔；
③含SO2烟气在烟气净化塔中与吸收剂过氧化氢接触，烟气中的SO2被吸收剂吸收，循环吸收剂进入塔底，脱除SO2后的净化烟气送入烟囱排放；
④吸收剂制备与输送系统：
a)补充水：通过液位计控制补充水管道上的调节阀，保持吸收塔底循环液的液位，以平衡吸收过程中蒸发和排液损失的液体；
b)过氧化氢补充：塔底循环泵管路上装有分析仪，烟囱上设有SO2分析仪，通过分析塔内稀酸的浓度和SO2的排放值，用计量泵调节进入烟气净化塔的过氧化氢量，以保持脱硫塔中稀硫酸的浓度，满足吸收二氧化硫的要求；
c)吸收剂循环：循环吸收剂储存在净化塔底部，由塔底循环泵分别送往净化塔急冷区冷却喷嘴和净化塔中部的吸收喷嘴；
d)吸收塔排液：排放液通过塔底循环泵送到稀酸罐，定期排出，以控制循环吸收液中稀酸的含量，保证脱硫的效率。
其中，利用过氧化氢的强氧化性将SO2氧化为硫酸，通过塔底溶液中稀酸的浓度和烟囱二氧化硫的排放量来控制过氧化氢的加入量。吸收二氧化硫所需的水气比和喷嘴数量的选择是依据二氧化硫的入口浓度、排放的需求和饱和气体的温度来决定的。
其化学反应方程式为：
第一步，气液传质和水合过程，即烟气中SO2分子与水接触时，溶解在水中，并与水分子结合为亚硫酸：
SO2+H2O→H2SO3
第二步，氧化吸收：
H2SO3+H2O2→H2SO4+H2O
总反应式为：
H2O2+SO2→H2SO4
制硫过程中不经过尾气加氢或氧化反应时，硫磺回收率为95％～98％；而经过尾气加氢还原或氧化系统后，硫磺回收率达99％～99.7％，可降低尾气焚烧及烟气脱硫塔的负荷，减少装置燃料气及化学品的消耗。
所述尾气焚烧系统中采用过氧燃烧工艺。
步骤③中将工业双氧水由泵送至稀释槽内加水稀释到0.1-5wt.％，再由计量泵加压送往净化塔塔底。
步骤③中含SO2烟气水平地进入到净化塔的急冷区，过氧化氢循环液由喷嘴喷淋形成与烟气进入方向垂直的高密度水帘，二者充分接触，大大降低烟气温度并使之饱和至50～80℃；然后，烟气上升到吸收区，吸收区设置喷嘴4层，循环洗涤液通过循环泵送入喷嘴进行喷淋，喷淋液和烟气充分混合，烟气中的二氧化硫以及其他酸性气体被氧化吸收；最后，烟气上升进入气液分离区，分离水从气液分离区底部落入塔釜，脱水后的净化烟气经上部烟囱排入大气。
所述烟气净化塔的操作温度为40～80℃。
将步骤d)中所得硫酸回收利用或返回至制硫燃烧炉加热分解。
一种实现所述工艺的SWSR-7硫回收装置，其包括依次连接的制硫燃烧炉、克劳斯反应系统、尾气焚烧系统、烟气净化塔、吸收剂制备与输送系统，其中，可在克劳斯反应系统和尾气焚烧系统之间连接尾气加氢还原或氧化系统。
烟气净化塔主要包括烟气急冷区、吸收区、气液分离器和烟囱。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)首次将克劳斯硫磺回收工艺、制硫过程气加氢氧化工艺与过氧化氢烟气脱硫技术相结合，并使用在硫磺回收及尾气处理过程中，在尽可能提高装置硫磺回收率的同时，使排放气中二氧化硫含量降到最低，其达到的效果远远优于两者各自工作时所能起到的效果。
(2)设备投入低，物料安全性高，工艺流程短，能耗低，占地省，工艺过程安全可靠，不存在危险性较大的工艺与设备。
(3)脱硫剂为过氧化氢，我国来源丰富，价格较低，运行成本低。
(4)制硫工序产出符合GB/T2449中一等品以上的硫磺产品，装置脱硫效率高，保证硫磺回收装置排放气中SO2浓度＜50mg/Nm3，满足国家规范的要求。
(5)节省蒸汽、燃料气消耗，运行成本低，负荷适应能力强，可满足硫磺回收装置不同工况下的持续安全运行，可在装置开、停工期间保证烟气达标排放。
(6)烟气脱硫产生的稀酸进行回收利用或返回至制硫燃烧炉加热分解，装置除脱硫后的净化尾气和废催化剂外，无多余的废渣、废水、废气产生，不产生二次污染。
附图说明
图1是本发明SWSR-7硫回收工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种SWSR-7硫回收工艺，其包括以下步骤：
①含硫化氢酸性气经制硫燃烧炉、克劳斯反应系统生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收送入液硫储存设施；
②制硫尾气与空气混合送入尾气焚烧系统进行焚烧，所有含硫介质均转化为SO2，形成含SO2烟气，烟气温度180℃，二氧化硫的含量约为12000mg/Nm3，然后经回收热能进入烟气净化塔；
③含SO2烟气在烟气净化塔中与吸收剂3wt.％过氧化氢溶液接触，烟气中的SO2被吸收剂吸收，循环吸收剂进入塔底，脱除SO2后的净化烟气送入烟囱排放；
④吸收剂制备与输送系统：
a)补充水：通过液位计控制补充水管道上的调节阀，保持吸收塔底循环液的液位；
b)过氧化氢补充：塔底循环泵管路上装有分析仪，烟囱上设有SO2分析仪，通过分析塔内稀酸的浓度和SO2的排放值，用计量泵调节进入烟气净化塔的过氧化氢量；
c)吸收剂循环：循环吸收剂储存在净化塔底部，由塔底循环泵分别送往净化塔急冷区冷却喷嘴和净化塔中部的吸收喷嘴；
d)吸收塔排液：排放液通过塔底循环泵送到稀酸罐，定期排出。
检测排放气中二氧化硫的含量为41mg/Nm3。
一种实现所述方法的SWSR-7硫回收装置，其包括依次连接的制硫燃烧炉、克劳斯反应系统、尾气焚烧系统、烟气净化塔、吸收剂制备与输送系统，其中，可在克劳斯反应系统和尾气焚烧系统之间连接尾气加氢或氧化系统。烟气净化塔主要包括烟气急冷区、吸收区、气液分离器和烟囱。
实施例2
一种SWSR-7硫回收工艺，其包括以下步骤：
①含硫化氢酸性气经制硫燃烧炉、克劳斯反应系统生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收送入液硫储存设施；
②制硫尾气经过尾气加氢还原系统后，与空气混合送入尾气焚烧系统进行焚烧，所有含硫介质均转化为SO2，形成含SO2烟气，烟气温度270℃，二氧化硫的含量为600mg/Nm3，然后经回收热能进入烟气净化塔；
③含SO2烟气在烟气净化塔中与吸收剂2.5wt.％过氧化氢溶液接触，烟气中的SO2被吸收剂吸收，循环吸收剂进入塔底，脱除SO2后的净化烟气送入烟囱排放；
④吸收剂制备与输送系统：
a)补充水：通过液位计控制补充水管道上的调节阀，保持吸收塔底循环液的液位；
b)过氧化氢补充：塔底循环泵管路上装有分析仪，烟囱上设有SO2分析仪，通过分析塔内稀酸的浓度和SO2的排放值，用计量泵调节进入烟气净化塔的过氧化氢量；
c)吸收剂循环：循环吸收剂储存在净化塔底部，由塔底循环泵分别送往净化塔急冷区冷却喷嘴和净化塔中部的吸收喷嘴；
d)吸收塔排液：排放液通过塔底循环泵送到稀酸罐，定期排出。
检测排放气中二氧化硫的含量为32mg/Nm3。
所采用装置与实施例1相同，故不再赘述。
实施例3
一种SWSR-7硫回收工艺，其包括以下步骤：
①含硫化氢酸性气经制硫燃烧炉、克劳斯反应系统生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收送入液硫储存设施；
②制硫尾气经过氧化系统后，与空气混合送入尾气焚烧系统进行焚烧，所有含硫介质均转化为SO2，形成含SO2烟气，烟气温度270℃，二氧化硫的含量为410mg/Nm3，然后经回收热能进入烟气净化塔；
③含SO2烟气在烟气净化塔中与吸收剂2.5wt.％过氧化氢溶液接触，烟气中的SO2被吸收剂吸收，循环吸收剂进入塔底，脱除SO2后的净化烟气送入烟囱排放；
④吸收剂制备与输送系统：
a)补充水：通过液位计控制补充水管道上的调节阀，保持吸收塔底循环液的液位；
b)过氧化氢补充：塔底循环泵管路上装有分析仪，烟囱上设有SO2分析仪，通过分析塔内稀酸的浓度和SO2的排放值，用计量泵调节进入烟气净化塔的过氧化氢量；
c)吸收剂循环：循环吸收剂储存在净化塔底部，由塔底循环泵分别送往净化塔急冷区冷却喷嘴和净化塔中部的吸收喷嘴；
d)吸收塔排液：排放液通过塔底循环泵送到稀酸罐，定期排出。
检测排放气中二氧化硫的含量为27mg/Nm3。
所采用装置与实施例1相同，故不再赘述。

Claims (6)

1.一种SWSR-7硫回收工艺，其特征在于，包括以下步骤：
①含硫化氢酸性气经制硫燃烧炉、克劳斯反应系统生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收送入液硫储存设施；
②制硫尾气经过或不经过尾气加氢还原或氧化系统后，与空气混合送入尾气焚烧系统进行焚烧，所有含硫介质均转化为SO2，形成含SO2烟气，然后经回收热能进入烟气净化塔；
③含SO2烟气在烟气净化塔中与吸收剂过氧化氢接触，烟气中的SO2被吸收剂吸收，循环吸收剂进入塔底，脱除SO2后的净化烟气送入烟囱排放；
步骤③中含SO2烟气水平地进入到净化塔的急冷区，过氧化氢循环液由喷嘴喷淋形成与烟气进入方向垂直的高密度水帘，二者充分接触；然后，烟气上升到吸收区，吸收区设置喷嘴4层，循环洗涤液通过循环泵送入喷嘴进行喷淋，喷淋液和烟气充分混合，烟气中的二氧化硫以及其他酸性气体被氧化吸收；最后，烟气上升进入气液分离区，分离水从气液分离区底部落入塔釜，脱水后的净化烟气经上部烟囱排入大气；
④吸收剂制备与输送系统：
a)补充水：通过液位计控制补充水管道上的调节阀，保持吸收塔底循环液的液位；
b)过氧化氢补充：塔底循环泵管路上装有分析仪，烟囱上设有SO2分析仪，通过分析塔内稀酸的浓度和SO2的排放值，用计量泵调节进入烟气净化塔的过氧化氢量；
c)吸收剂循环：循环吸收剂储存在净化塔底部，由塔底循环泵分别送往净化塔急冷区冷却喷嘴和净化塔中部的吸收喷嘴；
d)吸收塔排液：排放液通过塔底循环泵送到稀酸罐，定期排出所得硫酸回收利用或返回至制硫燃烧炉加热分解。
2.根据权利要求1所述的SWSR-7硫回收工艺，其特征在于，所述尾气焚烧系统中采用过氧燃烧工艺。
3.根据权利要求1所述的SWSR-7硫回收工艺，其特征在于，步骤③中将工业双氧水由泵送至稀释槽内加水稀释到0.1-5wt.％，再由计量泵加压送往净化塔塔底。
4.根据权利要求1所述的SWSR-7硫回收工艺，其特征在于，所述烟气净化塔的操作温度为40～80℃。
5.一种实现权利要求1-4任意一项所述工艺的SWSR-7硫回收装置，其特征在于，包括依次连接的制硫燃烧炉、克劳斯反应系统、尾气焚烧系统、烟气净化塔、吸收剂制备与输送系统，其中，在克劳斯反应系统和尾气焚烧系统之间连接尾气加氢还原或氧化系统。
6.根据权利要求5所述的SWSR-7硫回收装置，其特征在于，烟气净化塔主要包括烟气急冷区、吸收区、气液分离器和烟囱。
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