论文部分内容阅读
硫化氢是世界上重要的硫资源之一,主要产生于天然气脱硫和石油炼制过程,另外,在炼焦、煤气化、石油化工等过程也有少量生成。由于硫化氢气体有剧毒、易燃、易爆,不能直接排放。因此,对硫化氢气体进行回收,既是资源利用的需要,也是环境保护的要求。我国石油炼制和化肥生产发展迅速,特别是进入20世纪80年代以来发展速度更快。硫化氢回收装置作为石油炼制和化肥生产的伴生环保装置随之建立起来。回收硫化氢酸性气体主要有两种途径:一是制硫磺;二是制硫酸。
目前,回收硫化氢气体主要是生产硫磺,尤其是天然气和油田炼油厂主要采用克劳斯法回收硫化氢生产硫磺,对于回收高浓度硫化氢气体φ(H2S)>15%的克劳斯法制硫磺装置,还需设置尾气处理装置。据不完全统计,2000年底国内已有硫化氢回收装置70多套,其中只有20多套有尾气回收装置,仅17套达到国家排放标准(≤0.01mg/L)。而适用于回收低浓度硫化氢气体的湿式氧化法制硫磺工艺,回收的硫磺质量较差,经济价值低。同时,目前我国的克劳斯法制硫的主体设备大多依赖进口,设备费用高,而且工艺过程复杂,这样就提高了制硫成本。此外,如果气体中含有其它杂质,如HCN、COS、CS2、焦油、苯等,会影响装置的操作或降低最终硫回收率,况且有时硫磺并不是用户所需要的产品。
硫酸是我国重要的无机化工产品,主要用于化肥生产。目前生产硫酸的主要原料为硫磺和硫铁矿。而用硫化氢生产硫酸可省去很多工艺过程,降低投资和生产成本,使产品具有更强的市场竞争力。在这种情况下用硫化氢气体生产硫酸是一种很有吸引力的选择。近年来,随着工艺技术的不断发展,拓宽了对原料气的适用范围,提高了产品浓度并回收利用了工艺废热,硫化氢制酸得到了更为广泛的应用。
根据二氧化硫催化转化的工艺条件,硫化氢制酸可分为干接触法和湿接触法。所谓的干接触法是将H2S气体焚烧成SO2后,采用与传统的硫铁矿制酸工艺相似的方法洗涤、干燥、催化转化、吸收。湿接触法则是无需洗涤、干燥,在水蒸气存在下将二氧化硫催化转化成三氧化硫并直接凝结成酸。显然,湿接触法工艺更为简单,更有利于系统热量的回收利用。由于大多数硫化氢起源都比较干净,所以湿接触法制硫酸工艺的应用也比较广泛。
在这样的背景之下,本论文提出了一种新的硫化氢干法制酸工艺,借鉴成熟的硫磺制酸和硫铁矿制酸工艺,根据原料硫化氢酸性气体的特性将常规硫磺制酸和硫铁矿制酸有机地结合在一起。在硫化氢焚烧方面,借鉴硫磺制酸硫磺焚烧过程,设置焚硫炉;在随后工序,借鉴硫铁矿制酸采用相似的净化、干燥工艺得到干燥、洁净的二氧化硫炉气;然后采用与硫磺制酸和硫铁矿制酸相同的转化、吸收工艺生产硫酸。硫化氢燃烧是一个剧烈的放热反应,反应热远高于硫磺制酸的焚烧过程,且硫化氢酸性气体常含有烃类物质,燃烧也会放出大量的热量,所以不能简单的采用硫磺制酸的焚硫炉进行硫化氢的焚烧,否则由于大量的燃烧热致使炉内温度过高,损坏焚硫炉。鉴于这种情况,本工艺在焚烧炉头前设置了硫化氢燃烧装置,并且将焚烧炉出口温度与空气风机连锁。相对于硫铁矿制酸,硫化氢酸性气体固含量较低。所以本硫化氢干法制酸系统无需设置旋风除尘器、电除尘器等除尘设备,废热锅炉或炉气冷却器出口的炉气直接进入洗涤装置,进行净化处理。
采用本新工艺的一套15kt/a硫化氢干法制酸装置已成功运行,各项指标均达到设计值,尾气实现达标排放。与克劳斯法硫回收相比,本硫化氢干法制酸新工艺具有投资省、运行成本低和操作简便等优点,在经济上具有无可比拟的优越性。硫化氢干法制酸新工艺的成功开发和应用,丰富了我国硫酸生产工艺,为我国石油、天然气和化肥行业硫化氢的处理提供了新的思路,是一种适合我国国情的硫化氢处理新工艺。