CN105016309A - Swsr-2硫回收装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及SWSR-2硫回收装置及工艺，所述SWSR-2硫回收装置包括制硫燃烧炉、克劳斯反应***、尾气焚烧***、烟气脱硫塔和吸收剂制备与输送***。所述工艺步骤包括：①含硫化氢酸性气发生克劳斯反应并回收其中的硫磺及热能；②制硫尾气送入尾气焚烧***；③含SO2烟气经烟气脱硫塔脱除SO2。本发明的设备投入低，物料安全性高，工艺流程短，工艺过程安全可靠，SO2的回收率高，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
技术领域
本发明涉及一种适用于硫磺回收及尾气处理的新工艺，具体涉及的是一种利用常规克劳斯工艺与钠镁湿法硫磺烟气脱硫技术优化组合形成的硫磺回收及尾气处理新工艺。
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/g。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200mg/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(400mg/Nm3)、部分企业达到世界领先水平(200mg/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。其中，低温克劳斯法又称亚露点硫回收技术，是应用较广的硫磺回收和尾气处理技术类型之一，但采用独立的低温克劳斯法需要较高的投资和操作费用；选择氧化法是选择性催化氧化H2S为元素硫和SO2，其存在对设备要求高等缺点；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
本发明的目的在于提供一种SWSR-2(SWSR-SunWay Sulfur Recovery)硫回收装置工艺，是克劳斯工艺与钠镁湿法硫磺烟气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-2硫回收装置，其包括制硫燃烧炉、克劳斯反应***、尾气焚烧***、烟气脱硫塔和吸收剂制备与输送***，其连接方式如下：制硫燃烧炉依次连接克劳斯反应***、尾气焚烧***、烟气脱硫塔、吸收剂制备与输送***。
其中，烟气脱硫塔是烟气脱硫***的核心单元，主要包括烟气急冷区、吸收区、滤清模块、气液分离器和烟囱等部分；吸收剂制备与输送***包括1个储仓、2个给料单元、2个熟化罐、一个氢氧化镁储槽及其他附属装置。
一种SWSR-2硫回收工艺，其包括以下具体步骤：
①含硫化氢酸性气发生克劳斯反应并回收其中的硫磺及热能
含硫化氢酸性气经制硫燃烧炉燃烧后进入克劳斯反应***，生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收送入液硫储存设施；
②制硫尾气送入尾气焚烧***
制硫尾气与空气混合送入尾气焚烧***进行焚烧，含硫介质转化为SO2，形成含SO2烟气，然后经回收热能进入烟气脱硫塔；
③含SO2烟气经烟气脱硫塔脱除SO2
含SO2烟气与经吸收剂制备与输送***进入烟气脱硫塔的吸收剂接触，其中的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道排放。
其中，所述吸收剂为Mg(OH)2浆液，其由氧化镁熟化制成；且吸收剂还可以包含氢氧化钠溶液。
所述尾气焚烧***中的焚烧为过氧燃烧工艺。
所述烟气脱硫塔的操作温度为40～270℃。
所述含SO2烟气经烟气脱硫塔脱除SO2的具体工艺流程包括以下步骤：(1)进入烟气脱硫塔的烟气水平地进入到塔的急冷区，与由喷嘴喷淋的循环吸收剂充分接触；(2)烟气上升到设置有4层喷嘴的吸收区，循环吸收剂通过循环泵送入喷嘴进行喷淋，喷淋液和烟气充分混合；(3)脱硫后的烟气上升进入滤清模块部分，滤清模块内部设有文丘里管，并在每个文丘里管出口配有一个向其发散段喷水的喷嘴；(4)经过滤清模块的烟气上升进入气液分离区，烟气经气液分离后，分离水从气液分离器底部落入滤清模块区，脱水后的净化烟气经上部烟囱排入大气。
其中，步骤(1)中循环液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60℃左右，在此区域可以洗涤下大部分的粉尘；步骤(2)中烟气中的二氧化硫、颗粒物以及其他酸性气体被吸收，烟气得到净化；步骤(3)用于进一步收集烟气中含有粉尘微粒和酸雾。
所述吸收剂制备与输送***包含吸收液的补充和循环，即通过补充水保持脱硫塔塔底液位、补充碱液控制循环吸收剂pH值为6-7以及采用循环泵循环吸收剂、排液处理***处理排放液。其中，
a)补充水
通过液位计控制补充水管道上的调节阀，保持脱硫塔塔底循环液的液位。
b)碱液
连续不断的将氢氧化镁补充到脱硫塔底吸收液和滤清模块洗涤液中。塔底循环泵管路上装有pH计，通过碱液管道上的调节阀调节进入脱硫塔的碱液量，使pH值控制在6-7左右。
质量浓度为30％的NaOH从上游装置通过***管道送入碱液罐，然后用碱液泵加压后分为两路，其中一路送往脱硫塔底，一路送往脱硫塔内的滤清模块。
c)吸收剂循环
塔底循环液是由三台循环泵完成循环的，循环吸收剂储存在脱硫塔底部，由脱硫塔底循环泵分别送往脱硫塔急冷区冷却喷嘴和脱硫塔中部的吸收喷嘴。
d)吸收塔排液
排放液通过塔底循环泵送到排液处理***处理。
另外，Mg(OH)2和NaOH的脱硫机理是碱性物质与二氧化硫溶于水生成的亚硫酸溶液进行酸碱中和反应，并通过调节氢氧化镁溶液的加入量来调节循环液的pH值。吸收二氧化硫所需的水气比和喷嘴数量的选择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。
反应化学式如下：
氧化镁制浆：
MgO+H2O→Mg(OH)2
脱硫反应：
Mg(OH)2+SO2→MgSO3+H2O
Mg(OH)2+SO3→MgSO4+H2O
2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O
2NaOH+SO3→Na2SO4+H2O
氧化反应：
MgSO3+0.5O2→MgSO4
Na2SO3+0.5O2→Na2SO4
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与钠镁湿法烟气脱硫技术相结合，使用在硫磺回收及尾气处理过程中，并能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，无需繁琐难以控制的加氢过程，工艺过程安全可靠，不存在危险性较大的工艺与设备。
(3)脱硫剂主要原料MgO粉，我国具有丰富的镁矿资源，价格低廉，运行成本低。
(4)尾气处理中二氧化硫的回收率高，排放气中二氧化硫的含量可降低到50mg/Nm3以下，减少了硫磺回收及尾气处理装置向大气排放二氧化硫的数量,满足国家规范的要求。
附图说明
图1是本发明SWSR-2硫回收工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种SWSR-2硫回收工艺，其包括以下具体步骤：
①含硫化氢酸性气发生克劳斯反应并回收其中的硫磺及热能
含硫化氢酸性气经制硫燃烧炉燃烧后进入克劳斯反应***，生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收送入液硫储存设施；
②制硫尾气送入尾气焚烧***
制硫尾气与空气混合送入尾气焚烧***进行焚烧，含硫介质转化为SO2，形成含SO2烟气，然后经回收热能进入烟气脱硫塔；
③含SO2烟气经烟气脱硫塔脱除SO2
含SO2烟气与经吸收剂制备与输送***进入烟气脱硫塔的吸收剂(由氧化镁熟化制成质量浓度为20％的氢氧化镁浆液)接触，其中的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道排放。
检测排放气中二氧化硫的含量为39mg/Nm3。
实施例2
一种SWSR-2硫回收工艺，其包括以下具体步骤：
①含硫化氢酸性气发生克劳斯反应并回收其中的硫磺及热能
含硫化氢酸性气经制硫燃烧炉燃烧后进入克劳斯反应***，生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收送入液硫储存设施；
②制硫尾气送入尾气焚烧***
制硫尾气与空气混合送入尾气焚烧***进行焚烧，含硫介质转化为SO2，形成含SO2烟气，烟气温度270℃，二氧化硫的含量为18000mg/Nm3。然后经回收热能进入烟气脱硫塔；
③含SO2烟气经烟气脱硫塔脱除SO2
含SO2烟气与经吸收剂制备与输送***进入烟气脱硫塔的吸收剂(质量浓度为20％的氢氧化镁浆和质量浓度为30％的氢氧化钠溶液)接触，其中的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道排放。
检测排放气中二氧化硫的含量为31mg/Nm3。
Claims (10)
1.一种SWSR-2硫回收装置，其特征在于，包括制硫燃烧炉、克劳斯反应***、尾气焚烧***、烟气脱硫塔和吸收剂制备与输送***，其连接方式如下：制硫燃烧炉依次连接克劳斯反应***、尾气焚烧***、烟气脱硫塔、吸收剂制备与输送***。
2.根据权利要求1所述的SWSR-2硫回收装置，其特征在于，所述烟气脱硫塔主要包括烟气急冷区、吸收区、滤清模块、气液分离器和烟囱。
3.一种SWSR-2硫回收工艺，其特征在于，包括以下具体步骤：
①含硫化氢酸性气发生克劳斯反应并回收其中的硫磺及热能
含硫化氢酸性气经制硫燃烧炉燃烧后进入克劳斯反应***，生成硫磺及制硫尾气，其中硫磺回收送入液硫储存设施；
②制硫尾气送入尾气焚烧***
制硫尾气与空气混合送入尾气焚烧***进行焚烧，含硫介质转化为SO2，形成含SO2烟气，然后经回收热能进入烟气脱硫塔；
③含SO2烟气经烟气脱硫塔脱除SO2
含SO2烟气与经吸收剂制备与输送***进入烟气脱硫塔的吸收剂接触，其中的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道排放。
4.根据权利要求3所述的SWSR-2硫回收工艺，其特征在于，所述吸收剂为Mg(OH)2浆液，其由氧化镁熟化制成。
5.根据权利要求4所述的SWSR-2硫回收工艺，其特征在于，所述吸收剂还包含氢氧化钠溶液。
6.根据权利要求3所述的SWSR-2硫回收工艺，其特征在于，所述尾气焚烧***中的焚烧为过氧燃烧工艺。
7.根据权利要求6所述的SWSR-2硫回收工艺，其特征在于，所述烟气脱硫塔的操作温度为40～270℃。
8.根据权利要求3所述的SWSR-2硫回收工艺，其特征在于，含SO2烟气经烟气脱硫塔脱除SO2的具体工艺流程包括以下步骤：(1)进入烟气脱硫塔的烟气水平地进入到塔的急冷区，与由喷嘴喷淋的循环吸收剂充分接触；(2)烟气上升到设置有4层喷嘴的吸收区，循环吸收剂通过循环泵送入喷嘴进行喷淋，喷淋液和烟气充分混合；(3)脱硫后的烟气上升进入滤清模块部分，滤清模块内部设有文丘里管，并在每个文丘里管出口配有一个向其发散段喷水的喷嘴；(4)经过滤清模块的烟气上升进入气液分离区，烟气经气液分离后，分离水从气液分离器底部落入滤清模块区，脱水后的净化烟气经上部烟囱排入大气。
9.根据权利要求8所述的SWSR-2硫回收工艺，其特征在于，循环吸收剂的pH值控制在6-7。
10.根据权利要求3所述的SWSR-2硫回收工艺，其特征在于，所述吸收剂制备与输送***包含吸收液的补充和循环，即通过补充水保持脱硫塔塔底液位、补充碱液控制循环吸收剂pH值为6-7以及采用循环泵循环吸收剂、排液处理***处理排放液。
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