從含H₂S氣體中連續回收硫的設備和其操作方法

2023-10-24 21:40:37 1

專利名稱：：從含H2S氣體中連續回收硫的設備和其操作方法從含H2S氣體中連續回收硫的設備和其操作方法
技術領域：
：本發明涉及從含有0.1-3.0體積％，優選0.5-1.5體積％的H2S和其它氣態含硫化合物，如S02、COS和CS2，以及硫的氣體中連續回收硫的設備和操作該設備的方法，其包含還原段，其中氣態含硫化合物和硫在加氫催化劑床形成的固定床區上可以還原為H2S，還包含選擇性氧化段，其中H2S在選擇性氧化催化劑床形成的固定床區上可轉變為硫。克勞斯法作為從含H2S進料氣體中回收硫的重要工藝已經存在很久。運行克勞斯法的裝置通常包括一個由燃燒室形成的高溫段(thermalstage)和多個，優選兩個或三個前後串聯的各自配備固定床催化劑的催化段形成。在克勞斯法中，按照下列反應式，將部分H2S燃燒從而獲得S02:formulaseeoriginaldocumentpage4其餘未反應的H2S按照下列反應式與形成的S02反應formulaseeoriginaldocumentpage4從而獲得硫和H20。在高溫段和催化段，每一段都由催化反應器、中間過熱器和硫冷凝器組成，進行向疏的轉化，然而會受到熱力學的限制並且根據經驗，最終的硫回收約94-98%,因此一定數量的H2S和S02仍然保留在工藝氣體中。EP-B-1115472描述了從含H2S氣體中回收硫的工藝，其中在氣流中所含的部分H2S在氧化段中用氧氣氧化從而獲得S02和接著按照下列的克勞斯方程式在兩個下遊催化段中反應formulaseeoriginaldocumentpage4在離開最後催化段的產物氣體中所含的S02在加氫催化劑固定床上催化還原，該固定床設置在按照氣流方向的最後的催化段，和接著將離開最後的催化段的產物氣體中所含的H2S在產生的硫冷凝後有選擇的氧化為硫。基於以上所述的化學計算方程式[3],催化段用過量的H2S進行操作。從輸送給催化段上遊的高溫段的燃燒空氣中分流一小部分並在其中添加離開最後的催化段的再次加熱的產物氣體。通過該工藝，基於進入克勞斯裝置的氣體，獲得超過99.3-99.7%的硫回收率，在該裝置中大部分的H2S和S02轉變為硫。該工藝尤其基於克勞斯法尾氣中剩餘的S02的氫化。從克勞斯段第一催化反應器出來的尾氣提供給第二催化反應器，其中在通常由Ah03組成的用於克勞斯反應的普通催化劑床下，提供用於將S02還原為S和H2S的另一個催化劑床，該催化劑床由元素周期表VI和VIII族金屬(優選鈷-鉬和鎳-鉬)組成。同樣在尾氣中所含的H2和CO，與S02反應獲得H2S和硫。在選擇性氧化段，在離開還原段的尾氣中所含的H2S轉變為疏。本發明的目的是改善上述用於從含有0.1-3.0體積仰2S和其它氣態含硫化合物以及硫的氣流中，特別是從克勞斯裝置的尾氣流中，通過氫化段和下遊的選擇性氧化段回收疏的設備，特別是該設備具有較低的花費成本。該目的是通過一種反應器實現的，在其按照氣流方向的第一部分設置由加氫催化劑形成的固定床區，在其按照氣流方向的第二部分設置由選擇性氧化催化劑形成的固定床區，其中在固定床區之間提供用於將含有所需大氣氧的氣態冷卻介質引入氣流的空間。反應器可以相對於其主軸垂直或水平布置。按照本發明特定的實施方案，選擇性氧化催化劑由沉積在用作載體的碳化矽粒子上的氧化鐵組成，其中氧化催化劑含鐵量優選0.5-10wt%。使用該催化劑可以獲得真實積極的效果。為操作本發明的設備，有必要將在由加氫催化劑組成的固定床區中所引入的氣流事先加熱到溫度160-280匸，優選180-240X:，和將從該固定床區以溫度200-320。C離開的氣流在一個空間內通過將氣態冷卻介質引入氣流而冷卻到溫度180-250x:,該空間存在於該固定床區和由選擇性氧化催化劑形成的固定床區之間。按照本發明的另一個特點，空氣被用作冷卻介質，優選具有3-IO倍的過量，特別優選5-8倍過量。由氮氣或水蒸氣或工藝氣體或分散在空氣中的水滴代替部分的空氣也是可能的。這些冷卻介質能夠實現用於氣流的良好冷卻同時又不削弱選擇性。便利地是，為了冷凝前面工序中獲得的硫，從選擇性氧化催化劑出來的氣流在離開反應器後冷卻到120-16or:的溫度。本發明以附圖並通過參照工藝流程圖的實施例圖解說明和參考表格i、ii和in提出的實施方案詳細說明。圖i顯示具有垂直布置的反應器的工藝流程圖，和圖2顯示水平布置的反應器的示意圖。經由管道(l)，從按照克勞斯法用於回收疏的未顯示說明的裝置導出的尾氣流，具有140"c的溫度和按照表格i、n和in由H2S、so2、COS、CS2、CO、C02、H2、H20、N2和"S"("S"指"元素硫)組成，該尾氣流在熱交換器(2)內加熱到溫度225T(表格I、II)和228°C(表III)，經由管道(3)加到反應器(4)頂端，在其按照流向的第一部分內設置有加氫催化劑床形成的固定床區(5)和在其按照流向的第二部分內設置有H2S直接催化劑床形成的用於選擇性氧化的固定床區(6)。兩個固定床區(5、6)之間存在的空間(7)內，將溫度70X:的空氣經由管道(8)引入氣流。由此，從按照流向設置的第一固定床區(5)以溫度260匸出來的產物氣流冷卻到溫度245匸(表格I、III)和235C(表格11)。從按照流向提供的第二固定床區(6)離開的溫度288X:(表格I、III)和279'C(表格II)的產物氣流，經由管道(9)引入熱交換器(10)和接著經由管道(11)引入分離器(12)，在其中產物氣流中所含的硫被分離，和然後將該硫經由管道(13)從工藝中排出。從分離器(12)離開的產物氣流具有i3ox:的溫度。該指明的溫度可以變化+A-5x:。在表格(I)圖解闡明的實施方案中，包含70體積。/。H2S的進料氣體中97.9%通過克勞斯法轉變為硫。該剩餘尾氣，在進入氫化段時，具有表格(I)指明的組成，其經過按照本發明設計的設備，並在此回收更多的石危，因此獲得99.48%的總硫回收率值。表格(II)列出的實施方案是按照表格(I)實施方案的變型。據證實選擇性氧化段的溫度可以通過改變空氣量而控制。按照表格(in)的實施方案是基於克勞斯法獲得的尾氣，其中包含50體積訓2S的進料氣體中96.21%轉變為石克。通過使用本發明，可以回收更多的硫，因此可以獲得99.35%的總轉化率。在圖2中示意的水平布置的反應器(14)內，加熱的尾氣流通過管道(15)經由殼供給到反應器(14)的第一部分，和產物氣流通過管道(16)經由殼從反應器(14)的第二部分被取出。在第一部分內，由加氫催化劑床形成的固定床區(19)配備在反應器(14)的正端面和與其主軸(17)垂直布置並配備有弓形或扇形孔的壁(18)之間。在第二部分內，由選擇性氧化催化劑床形成的固定床區(21)配備在反應器(14)的反端面和與主軸垂直延伸並具有弓形或扇形孔的壁(20)之間。在兩個壁(18,20)之間，存在有氣流橫穿的空間(22)，其中將冷卻介質通過管道(23)經由殼引入氣流中。本發明所取得的優點特別是下面看到，在反應器內設置氫化段和氧化段，和通過冷卻由固定床加氫催化劑出來的產物氣流，不使用熱交換器而使溫度降低是可能的。tableseeoriginaldocumentpage8表格Itableseeoriginaldocumentpage9tableseeoriginaldocumentpage10權利要求1、從含有0.1-3.0體積％，優選0.5-1.5體積％的H2S和其它氣態含硫化合物如SO2，COS和CS2，以及硫的氣流中連續回收硫的設備，該設備包含還原段，其中氣態含硫化合物和硫在加氫催化劑床形成的固定床區上可還原為H2S，和包含選擇性氧化段，其中H2S在選擇性氧化催化劑床形成的固定床區上可轉變為硫，其特徵在於包括反應器(4、14)，在其按照氣流方向的第一部分中設置由加氫催化劑形成的固定床區(5、19)和在其按照氣流方向的第二部分中設置由選擇性氧化催化劑形成的固定床區(6、21)，其中在固定床區之間提供用於將含有所需大氣氧的氣態冷卻介質引入氣流中的空間(7、22)。2、按照權利要求1所述的設備，其特徵在於，選擇性氧化催化劑由施加在用作載體的碳化矽粒子上的氧化鐵組成。3、按照權利要求2所述的設備，其特徵在於，該氧化催化劑具有0.5-10wty。的鐵含量。4、用於操作從含0.1-3.0體積％，優選0.5-1.5體積％的H2S和其它氣態含硫化合物，如S02，COS和CS2，以及硫的氣流中連續回收疏的設備的方法，其包含還原段，其中氣態含疏化合物和硫在加氬催化劑床形成的固定床區上還原為H2S，和還包含選擇性氧化段，其中H2S在選擇性氧化催化劑床形成的固定床區上轉變為硫，其方式是氣流穿過反應器(4、14)，在該反應器按照氣流方向的第一部分設置由加氫催化劑形成的固定床區(5、19)和在該反應器按照氣流方向的第二部分設置由選擇性氧化催化劑形成的固定床區(6，21)，並在固定床區之間(7、、22)，其^徵在於引入由加氬催化^組成的固定床區(5':19)的氣流;故加熱到溫度160-280匸，優選180-240X:。5、按照權利要求4所迷的方法，其特徵在於，從由加氫催化劑組成的固定床區(5、19)以200X:-320。C的溫度出來的氣流在前述固定床區(5、19)和由選擇性氧化催化劑形成的固定床區之間的空間(7、22)內通過將氣態冷卻介質引入氣流中而冷卻到溫度180-250"C。6、按照權利要求4或5所述的方法，其特徵在於，空氣用作冷卻介質。7、按照權利要求6所述的方法，其特徵在於，使用過量3-10倍，優選5-8倍的空氣。8、按照權利要求4-7任一項所述的方法，其特徵在於，空氣-氮氣混合物或空氣-水蒸氣混合物或空氣-工藝氣體混合物或空氣與分散於其中的水滴的混合物用作冷卻介質。9、按照權利要求4-8任一項所述的方法，其特徵在於，將從由選擇性氧化催化劑形成的固定床區(6、21)出來的氣流冷卻到溫度120一180匸。全文摘要在從含有0.1-3.0體積％H2S、其它氣態含硫化合物以及硫的氣流中連續回收硫的設備內，氣流首先通過由加氫催化劑組成的還原段，然後通過由氧化催化劑組成的選擇性氧化段。為減少所涉及的設備花費，在反應器內設置還原段和選擇性氧化段，並且在兩段之間留下用於將氣態冷卻介質引入氣流的空間。文檔編號B01D53/86GK101193692SQ200680020399公開日2008年6月4日申請日期2006年3月18日優先權日2005年5月13日發明者E·雲斯特,W·內赫,W·博爾申請人:盧吉股份公司