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一步法脱除酸性气中硫化氢新工艺

时间:2015-9-16 10:09:28 点击:

在煤化工领域,低温甲醇洗工艺具有举足轻重的地位。无论是煤的直接液化、间接液化,还是煤气化制取化工产品的工艺装置中,大多要有气体净化工艺,而低温甲醇洗工艺无疑是目前最具竞争实力、成熟的气体净化技术,已被广泛应用于国内外合成氨、合成甲醇和其他羰基合成、城市煤气、工业制氢和天然气脱硫等气体净化装置中。尤其是对煤(水煤浆)或渣(重)油为原料制取合成气的净化,采用此方法则效果更佳。在国内,以煤、渣油为原料建成的大型合成氨、合成甲醇装置中也大都采用这一技术。低温甲醇洗工艺投资较高,但与其它脱硫、脱碳工艺相比具有电耗低、蒸汽消耗低,溶剂价格便宜,操作费用低等优点。特别是脱硫的净化度高,对甲醇及合成氨生产十分有利。
    低温甲醇洗工艺中,硫化氢没有发生化学转化,而是被富集到酸性气体中,然后采用克劳斯工艺对酸性气体中的硫化氢进行处理。但克劳斯脱硫流程是一种针对高硫含量酸性气的催化氧化流程,投资高,流程长,对硫含量要求在10%以上,不适合低入口硫含量、高净化度酸性气体脱硫。对于有高净化度要求的酸性气体脱硫,需要多级克劳斯才能完成,流程长,投资高,在H2S>12%的硫含量时,气体的腐蚀性增强,毒性大,且易燃易爆,NHD或低温甲醇洗装置中H2S需要反复吸收解析浓缩,最终勉强达到12%以上,勉强适合用克劳斯硫磺回收技术,且克劳斯硫磺回收脱硫后的尾气中H2S或SO2很难达到国家排放标准,常见的含量300~3000ppm,经常需要进一步处理,克劳斯硫磺回收技术显然不是理想的酸性气脱硫技术。
    长春东狮科贸实业有限公司自2012年就开始投入大量人力物力,与相关院校和研究机构合作,研究开发出了一种新的处理酸性气体中硫化氢的一步法工艺。目前,该工艺的核心技术——专用催化剂已研制成功,通过了中试和工厂化实验,并已建成了一套工业化实验装置,经过长时间的连续运行,装置运行平稳,各项指标都达到或超过了设计指标,标志着一步法工艺已具备了全面推广的条件。
    一步法脱除酸性气中硫化氢工艺具有公用工程消耗低,净化度高,催化剂适应性广,设备投资低,工艺简单等特点。与克劳斯法相比,本装置适应的H2S含量最低0.3%最高10%,且H2S转化一步即可完成。因反应是放热反应,H2S含量0.5%以上即可不需要外来热量,本装置能耗低,没有蒸汽消耗,电耗、水耗根据副产蒸汽需要产生。H2S含量1.0%以上,即可以副产蒸汽。H2S 含量3.0%以上,转化炉即可产直接产蒸汽。催化剂一次装填,可使用3年以上。可节省12-20元/吨氨。用在低温甲醇洗酸性气脱硫,吨氨催化剂消耗成本为0.1-2元(与原料气含硫有关)。与传统克劳斯脱硫相比,投资可节省50%,运行费用可节省50%。30万吨/年合成氨NHD或低温甲醇洗配套的酸性气一步法脱硫直接工程投资1500万左右,低于克劳斯法脱硫投资3000万。流动资金、技术费等其他费用根据投资规模的运作阶段另计。
    我们开发的一步法脱硫生产项目,工艺先进,技术世界领先,为国家提倡的,符合清洁生产的工艺流程。本工艺优势有:
1、净化度高,不同含硫量的气体净化度可达30ppm以下。
2、催化剂选择性好,在克劳斯催化剂基础上改进的催化剂,有很好的选择性,能优先脱除硫化氢。
3、催化剂适应性广,催化剂比克劳斯催化剂有更好的活性,能适应硫化氢含量最小3000ppm,最大100000ppm的气体脱硫。
4、装置投资小,操作简单,因配套设备数量少,操作相对克劳斯要简单。

一步法脱除酸性气中硫化氢工艺简介
    工艺装置中核心设备转化炉为创新型设备,具有高效,安全,全自动控制的特点,能有效降低运行费用,不同规模转化炉形式都有不同的创新,是本装置中的关键设备。本流程公用工程部分,因规模的不同,而有较大变化。换热器的能量回收措施随能力扩大而有逐步细化。

1.1预热段

酸性气体首先通过工艺调整浓度,使其中的H2S浓度降低至1-2%左右,经分离器除去液体后,自动控制配比一定的空气,并用多级换热加热到一定的温度,达到催化剂所需的活性温度。

1.2反应段

预热后的气体进入转化炉,在转化炉中,酸性气在稍过氧的环境下硫化氢直接转化成硫磺。反应后的气体通过气体换热器和控温换热器,同时副产0.6MPa(A)和0.3 MPa(A)的低压蒸汽。在转化炉中主要的化学反应是:
COS + H2O → H2S + CO
2
2H2S+ O  →S+2 H2O
2H2S + SO2 →2S + 2H2O

转化炉采用我公司专利设备——控温反应器。反应器中催化剂床层设置3层,通过等温换热+DCS冷激控制反应温度,从而得到较高的硫转化率。
反应器内装填一步法硫化氢转化催化剂。

1.3硫磺分离段

通过转化炉的气体,先通过气体换热器换热,再通过控温换热器严格控制提温度在150℃,气体145℃恒温进入分离器,分离冷凝下来的硫磺,并回收硫磺,尾气进入尾气处理阶段。

1.4尾气处理段

经过硫分离器分离后的尾气,进入过滤吸附塔,过滤并吸附气体中的硫磺颗粒,然后经过换热回收热量后达标排放。

1.5硫磺成型段

所有冷凝分离下来的液体硫磺先流入硫回收槽,再流入硫磺铸模成型。

1.6催化剂

本工艺采用的催化剂

催化剂的物化性质:化学组成为粘结剂助催化剂;物化性质外观为淡黄色条状φ5×(5~15),比表面积大于100m2/g,孔容大于等于0.2ml/g,平均压碎强度大于80 N /颗,堆积密度0.95~1.05kg/L,磨损率小于1.0%m/m)。
一步法脱除酸性气中硫化氢工艺是一种全新的脱除含硫气体中硫化氢的新工艺:无污染,无能耗,低物耗,低强度等特点,本工艺已经十分成熟。可直接选择使用。我们公司可提供全套的工艺设计,工艺包及核心设备,一步法催化剂,指导开车及售后服务等相关工作。

长春东狮科贸实业有限公司长期致力于气体净化新技术新工艺的研发,为行业的不断进步勇于探索,敢于创新。这几年在主工艺气体如变换气,半水煤气,焦炉气等领域不断的采用一步法转化硫化氢工艺实验,核心部分一步法催化剂取得了成功,正在完善工艺包,以后专门做详细介绍。

作者:东狮公司技术部 来源:东狮脱硫技术协作网
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