一種雙級等溫氧化制硫裝置的製作方法
2023-05-27 16:35:51
專利名稱：一種雙級等溫氧化制硫裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及煤化工技術領域以及環保技術領域，特別是涉及一種雙級等溫氧化制硫裝置。
背景技術：
在煤化工產業中，對含硫化氫的酸性氣體進行回收或處理。當硫化氫濃度低於5%V時，可採用直接氧化法進行處理。在直接氧化法中，需要使用燃燒裝置，從而導致燃料的消耗和與燃燒法相伴隨的配氧問題。當硫化氫濃度高於15% V時，可採用克勞斯及克勞斯的延伸工藝進行硫回收處理。然而，針對含硫化氫濃度5% V 15% V的酸性氣體的處理，在工業上是一個比較 頭痛的問題，目前還沒有有效的裝置來進行處理。但是，因煤種含硫量的不均勻性，導致氣化裝置滿負荷運行的情況下，淨化工段閃蒸的酸性氣體中含硫化氫濃度低於15% V的情況比比皆是。為此，希望有一種新型裝置來對含硫化氫濃度5% V 15% V的酸性氣體進行有效的處理。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種新型的雙級等溫氧化制硫裝置來對含硫化氫濃度5% V 15% V的酸性氣體進行有效的處理。為實現上述目的，根據本實用新型的雙級等溫氧化制硫裝置包括第一級等溫反應器，具有第一入口和第一出口，所述第一入口用於接收在所述第一級反應器內反應的硫化氫氣體和含氧氣體，所述硫化氫氣體和含氧氣體反應後的反應氣體通過所述第一出口排出；第二級等溫反應器，具有第二入口和第二出口，所述第二入口用於接收所述第一出口排出的反應氣體以及含氧氣體，所述第二出口排出第二級等溫反應器的反應尾氣；以及第三級絕熱反應器，具有第三入口和第三出口，所述第三入口用於接收在所述第三級絕熱反應器內進行直接氧化反應的所述反應尾氣及含氧氣體，所述第二出口排出第三級絕熱反應器的反應尾氣。從而，在第一級等溫反應器內使得硫化氫氣體和適量的含氧氣體(例如，空氣或氧氣)反應，在獲得硫磺的同時，可將過程氣中硫化氫濃度降低至較低的水平，例如降低至3%V以下。接著，在第二級等溫反應器內使得過程氣中較低含量的硫化氫進行直接氧化反應。由於第一級和第二級反應器都是等溫反應器，從而，保證在較高效率轉化過程中不超溫，不對催化劑產生不良影響。第三級反應器為絕熱反應器。另外，通過上述裝置，還可以獲得下述優點填補了 5 15% V濃度範圍內硫磺回收的空白；無需使用燃燒裝置，沒有燃料的消耗和燃燒法帶來的配氧問題；所述裝置的工藝流程簡單，佔地面積小；兩臺等溫反應爐可採用串聯，也可採用並聯，使用濃度範圍廣；硫磺轉化效率高，可獲得高純度的硫磺。[0009]優選地，所述雙級等溫氧化制硫裝置進一步包括硫化氫分析儀，所述硫化氫分析儀用於檢測從所述第一出口排出的反應氣體中的硫化氫濃度。從而可以確定第一出口排出的反應氣體中的硫化氫濃度，用於對含氧氣體的流率進行適當的控制。優選地，所述雙級等溫氧化制硫裝置進一步包括控制裝置，所述控制裝置用於根據所述硫化氫分析儀測定的硫化氫濃度來確定向第二入口供應的反應氣體和含氧氣體的流率之比。優選地，在所述第一級等溫反應器的上遊具有預熱裝置來對所述硫化氫氣體和所述含氧氣體進行預熱。優選地，所述雙級等溫氧化制硫裝置進一步包括與所述第一級等溫反應器相連接 的汽包，所述汽包用於以蒸汽的形式排出第一級等溫反應器內的反應產生的熱量。優選地，所述雙級等溫氧化制硫裝置進一步包括與所述第二級等溫反應器相連接的汽包，所述汽包用於以蒸汽的形式排出第二級等溫反應器內的反應產生的熱量。優選地，所述雙級等溫氧化制硫裝置進一步包括設置在所述第一級等溫反應器和所述第二級等溫反應器之間的第一冷凝器。優選地，所述雙級等溫氧化制硫裝置進一步包括設置在所述第二級等溫反應器和所述第三級絕熱反應器之間的第二冷凝器。優選地，所述雙級等溫氧化制硫裝置進一步包括設置在所述第三級絕熱反應器的下遊的催化吸附裝置。從而最終排放氣體中的硫化氫和二氧化硫大大降低，例如兩者均低於80ppm，這遠遠低於國家的環保排放標準。
圖I是根據本實用新型一實施例的雙級等溫氧化制硫裝置的示意性原理圖。
具體實施方式
根據實用新型一實施例的雙級等溫氧化制硫裝置來對含硫化氫濃度5 % V 15 %V的酸性氣體進行有效的處理。該實施例中的雙級等溫氧化制硫裝置包括第一級等溫反應器，其具有第一入口和第一出口，所述第一入口用於接收在所述第一級反應器內反應的硫化氫氣體和含氧氣體(例如空氣)，所述硫化氫氣體和含氧氣體反應後的反應氣體通過所述第一出口排出；第二級等溫反應器，其具有第二入口和第二出口，所述第二入口用於接收所述第一出口排出的反應氣體以及含氧氣體，所述第二出口排出第二級等溫反應器的反應尾氣；以及第三級絕熱反應器，具有第三入口和第三出口，所述第三入口用於接收在所述第三級絕熱反應器內進行直接氧化反應的所述反應尾氣及含氧氣體，所述第二出口排出第三級絕熱反應器的反應尾氣。從而，在第一級等溫反應器內使得硫化氫氣體和適量的含氧氣體(例如，空氣或氧氣)反應，在獲得硫磺的同時，可將過程氣中硫化氫濃度降低至較低的水平，例如降低至3%V以下。接著，在第二級等溫反應器內使得過程氣中較低含量的硫化氫進行直接氧化反應。由於第一級和第二級反應器都是等溫反應器，從而，保證在較高效率轉化過程中不超溫，不對催化劑產生不良影響。第三級反應器為絕熱反應器。另外，通過上述裝置，還可以獲得下述優點填補了 5 15% V濃度範圍內硫磺回收的空白；無需使用燃燒裝置，沒有燃料的消耗和燃燒法帶來的配氧問題；所述裝置的工藝流程簡單，佔地面積小；兩臺等溫反應爐可採用串聯，也可採用並聯，使用濃度範圍廣；硫磺轉化效率高，可獲得高純度的硫磺。在優選實施例中，所述雙級等溫氧化制硫裝置可以進一步包括硫化氫分析儀，所述硫化氫分析儀用於檢測從所述第一出口排出的反應氣體中的硫化氫濃度。從而可以確定第一出口排出的反應氣體中的硫化氫濃度，用於對含氧氣體的流率進行適當的控制。在進一步優選的實施例中，所述雙級等溫氧化制硫裝置進一步包括控制裝置，所述控制裝置用於根據所述硫化氫分析儀測定的硫化氫濃度來確定向第二入口供應的反應氣體和含氧氣體的流率之比。對上述的雙級等溫氧化制硫裝置，可以根據需要進行適當的優化例如，在所述第一級等溫反應器的上遊具有預熱裝置來對所述硫化氫氣體和所述含氧氣體進行預熱。而且，所述雙級等溫氧化制硫裝置可以進一步包括與所述第一級等溫反應器相連接的汽包，所述汽包用於以蒸汽的形式排出第一級等溫反應器內的反應產生的熱量。所述雙級等溫氧化制硫裝置還可以進一步包括與所述第二級等溫反應器相連接的汽包，所述汽包用於以蒸汽的形式排出第二級等溫反應器內的反應產生的熱量。為了更有效地回收硫，所述雙級等溫氧化制硫裝置可以進一步包括設置在所述第一級等溫反應器和所述第二級等溫反應器之間的第一冷凝器。所述雙級等溫氧化制硫裝置還可以進一步包括設置在所述第二級等溫反應器和所述第三級絕熱反應器之間的第二冷凝器。為了降低最終排放氣體中的硫化氫和二氧化硫含量，所述雙級等溫氧化制硫裝置進一步包括設置在所述第三級絕熱反應器的下遊的催化吸附裝置。從而最終排放氣體中的硫化氫和二氧化硫大大降低，例如兩者均低於80ppm，這遠遠低於國家的環保排放標準。下面對附圖所示實施例進行簡單說明。附圖所示的雙級等溫氧化制硫裝置用於對含硫化氫的酸性氣體進行有效的處理。尤其適於對含硫化氫濃度5% V 15% V的酸性氣體進行有效的處理。 圖示的雙級等溫氧化制硫裝置包括兩個一級反應器，所述兩個一級反應器都是等溫反應器。圖中所示的兩個一級反應器並聯設置，通過對閥門a、閥門b和閥門c的控制，所述兩個一級反應器可以僅僅有一個工作，也可以兩個同時工作，甚至可以兩個都不工作。而且，在未圖示的實施例中，還可以將兩個一級反應器選擇性的設置為串聯連接。—級反應器具有第一入口和第一出口，所述第一入口用於接收在所述第一級反應器內反應的硫化氫氣體和含氧氣體(例如空氣)，所述硫化氫氣體和含氧氣體反應後的反應氣體通過所述第一出口排出；第二級等溫反應器，其具有第二入口和第二出口，所述第二入口用於接收所述第一出口排出的反應氣體以及含氧氣體，所述第二出口排出第二級等溫反應器的反應尾氣；以及第三級絕熱反應器，具有第三入口和第三出口，所述第三入口用於接收在所述第三級反應器內進行直接氧化反應的所述反應尾氣及含氧氣體，所述第二出口排出三級反應器的反應尾氣。在圖I中沒有示出經預熱的空氣進入一級反應器，但在優選實施例中，可以將經預熱的空氣輸入至一級反應器內。圖示的雙級等溫氧化制硫裝置採用「雙級等溫氧化制硫工藝」，其原理是採用硫化氫氣體和空氣(主要利用其中的氧氣)在兩級等溫反應器中分步反應，獲得高效轉化。硫化氫氣體和適量的空氣預熱後進入一級反應器，一級反應器中不設絕熱層，利用內置換熱裝置，將產生的反應熱強制移出，汽包Vl產2. 3 2. 5mpa的蒸汽，以保證在較高效率轉化過程中不超溫，不對催化劑產生不良影響，從而獲得硫磺的同時，可將過程氣中硫化氫濃度降低至3% V以下。二級反應器也是採用等溫反應器，硫化氫濃度3% V以下的酸性氣體進行液硫分離後再熱經過二級反應器，通過硫化氫分析儀分析確定的具體硫化氫濃度，配比需要的空氣進行直接氧化反應，產生的熱量移走，熱量通過汽包V2產生2. 3 2. 5mpa的蒸汽。經反應後的過程器通過硫冷凝分離，再熱進入吸附反應器(第三反應器)，第三反應器是絕熱反應器，加適量的空氣進行直接氧化反應，出口尾氣再經過催化吸附裝置進行吸附，排放氣體的硫化氫和二氧化硫均低於80ppm，這遠遠低於國家的環保排放標準。各單元主要設備的操作溫度如下
~~ 一級反應器進口 / 出口溫度180 - 200°C/210-220°C
2 二級反應器進口 / 出口溫度180~ 200°C/210~ 220°C
~ 三級反應器進口 /出口溫度200 220°C /210-230°C、
~ 一級冷凝冷卻器出口過程氣溫度 130。。
~ 二級冷凝冷卻器出口過程氣溫度 125。。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並非用來限制本實用新型的保護範圍；本實用新型的保護範圍由權利要求書中的權利要求限定，並且凡是依實用新型所作的等效變化與修改，都在本實用新型專利的保護範圍之內。
權利要求1.一種雙級等溫氧化制硫裝置，其特徵在於，包括第一級等溫反應器，具有第一入口和第一出口，所述第一入口用於接收在所述第一級反應器內反應的硫化氫氣體和含氧氣體，所述酸性氣體和含氧氣體反應後的反應氣體通過所述第一出口排出；第二級等溫反應器，具有第二入口和第二出口，所述第二入口用於接收所述第一出口排出的反應氣體以及含氧氣體，所述第二出口排出第二級等溫反應器的反應尾氣；以及第三級絕熱反應器，具有第三入口和第三出口，所述第三入口用於接收在所述第三級絕熱反應器內進行直接氧化反應的所述反應尾氣及含氧氣體，所述第二出口排出第三級絕熱反應器的反應尾氣。
2.如權利要求I所述的雙級等溫氧化制硫裝置，其特徵在於，進一步包括硫化氫分析儀，所述硫化氫分析儀用於檢測從所述第一出口排出的反應氣體中的硫化氫濃度。
3.如權利要求2所述的雙級等溫氧化制硫裝置，其特徵在於，進一步包括控制裝置，所述控制裝置用於根據所述硫化氫分析儀測定的硫化氫濃度來確定向第二入口供應的反應氣體和含氧氣體的流率之比。
4.如權利要求I所述的雙級等溫氧化制硫裝置，其特徵在於，在所述第一級等溫反應器的上遊具有預熱裝置來對所述硫化氫氣體和所述含氧氣體進行預熱。
5.如權利要求I所述的雙級等溫氧化制硫裝置，其特徵在於，進一步包括與所述第一級等溫反應器相連接的汽包，所述汽包用於以蒸汽的形式排出第一級等溫反應器內的反應產生的熱量。
6.如權利要求I所述的雙級等溫氧化制硫裝置，其特徵在於，進一步包括與所述第二級等溫反應器相連接的汽包，所述汽包用於以蒸汽的形式排出第二級等溫反應器內的反應產生的熱量。
7.如權利要求I所述的雙級等溫氧化制硫裝置，其特徵在於，進一步包括設置在所述第一級等溫反應器和所述第二級等溫反應器之間的第一冷凝器。
8.如權利要求I所述的雙級等溫氧化制硫裝置，其特徵在於，進一步包括設置在所述第二級等溫反應器和所述第三級絕熱反應器之間的第二冷凝器。
9.如權利要求I所述的雙級等溫氧化制硫裝置，其特徵在於，進一步包括設置在所述第三級絕熱反應器的下遊的催化吸附裝置。專利摘要本實用新型公開了一種雙級等溫氧化制硫裝置，所述裝置包括順次連接的第一級等溫反應器、第二級等溫反應器、以及第三級絕熱反應器。從而，在第一級等溫反應器內使得硫化氫氣體和適量的含氧氣體(例如，空氣或氧氣)反應，在獲得硫磺的同時，可將過程氣中硫化氫濃度降低至較低的水平，例如降低至3％v以下。接著，在第二級等溫反應器內使得過程氣中較低含量的硫化氫進行直接氧化反應。由於第一級和第二級反應器都是等溫反應器，從而，保證在較高效率轉化過程中不超溫，不對催化劑產生不良影響。第三級反應器為絕熱反應器。另外，上述裝置還填補了5～15％v濃度範圍內硫磺回收技術的空白，使用濃度範圍廣；硫磺轉化效率高，可獲得高純度的硫磺。
文檔編號C01B17/04GK202808358SQ201220486110
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月24日 優先權日2012年9月24日
發明者邵志輝 申請人:邵志輝