一种克劳斯尾气处理系统及处理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种克劳斯尾气处理系统及处理方法，包括依次连接的焚烧炉、急冷单元和脱硫单元，焚烧炉输入端通入克劳斯尾气，焚烧炉输出端与急冷单元输入端连接，急冷单元用于将来自焚烧炉的焚烧烟气进行冷却降温，其输出端与脱硫单元连接；脱硫单元包括电解池、吸收塔和解吸塔，所述电解池用于吸收低浓度SO2且反应生成H2SO3，所述吸收塔下端与急冷单元输出端连通，上端设有脱硫烟气排出口，上部进液口与阴极区盐溶液输出端连通，下部出液口与阴极区盐溶液输入端连通；解吸塔上部设有高浓度SO2排出口，下部进液口与阳极区盐溶液输出端连通，上部出液口与阳极区盐溶液输入端连通。其在保证硫回收率的同时，能够降低能耗和成本，适用范围广。适用范围广。适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种克劳斯尾气处理系统及处理方法


[0001]本专利技术涉及含硫尾气处理，具体涉及克劳斯尾气处理系统及处理方法。

技术介绍

[0002]在石油化工、煤化工等生产过程中，原料中的硫最终在加工过程中转化成含硫化氢的酸性气，必须进行处理或回收。目前通常采用克劳斯硫磺回收工艺将硫化氢转化成硫磺。
[0003]克劳斯硫磺回收工艺由一个热反应段和若干个催化反应段组成，即含H2S的酸性气在燃烧炉内用空气进行不完全燃烧，使部分H2S燃烧生成的SO2，且有部分H2S和SO2在高温下反应生成元素硫，受热力学条件的限制，剩余的H2S和SO2进入催化反应段在催化剂的作用下，继续进行生成元素硫的反应。在热反应段和每个催化反应段下游均设置硫冷凝器，将反应生成的元素硫冷凝分离，冷凝后的液态硫磺进入液流储槽等待以液硫直接外运或成型成固体硫磺外运。
[0004]在克劳斯硫磺回收工艺中，由于受反应温度下化学平衡及可逆反应的限制，即使在设备和操作条件良好的情况下，使用活性好的催化剂和三级克劳斯工艺，硫磺回收率最高也只能达到95％～97％，需要采用硫磺回收尾气处理工艺来进一步减少排放。目前，能够满足《石油炼制工业污染物排放标准》中要求的硫磺回收装置烟气SO2特别排放限制(100mg/m3)的技术有：
①
中国石化自主研发的降低烟气SO2排放浓度技术LS
‑
DeGAS；
②
烟气碱洗技术；
③
氨法尾气脱硫技术；
④
有机胺脱SO2尾气处理技术；
⑤r/>超优克劳斯+烟气碱洗技术等。
[0005]LS
‑
DeGAS是中国石化齐鲁分公司研究院开发的降低硫磺尾气SO2排放浓度的技术，其核心是：高效有机硫水解催化剂、配套高效脱硫剂、独立再生系统、吸收塔温度控制、液硫脱气废气处理技术等。该技术具有源头控制、资源化回收等特点，不产生二次污染，硫回收率较高，但是抗波动能力一般，需要高效有机硫水解催化剂，开停工时精细化操作要求高。
[0006]烟气碱洗技术为两级Claus+SCOT+尾气焚烧+钠法烟气脱硫，其运行适应性强、可靠度高、抗波动能力强，开停工时也可通过工艺调整将SO2排放质量浓度控制在50mg/m3以下。但是投资和运行费用相对较高，产生的含盐废水需要处理后达标排放，增加了处理成本。
[0007]氨法尾气脱硫为两级Claus+尾气焚烧+氨法烟气脱硫，酸性气经过两级Claus产生克劳斯尾气，克劳斯尾气经焚烧后进入脱硫塔与循环浆液逆流接触进行洗涤、降温和吸收，在此过程中含氨吸收剂的循环液吸收烟气中的SO2，反应生成亚硫酸铵，含亚硫酸铵的液体再与脱硫塔底部鼓入的空气进行氧化反应，将亚硫酸铵氧化成硫酸铵，经浓缩、结晶、干燥后，得到硫酸铵。处理过程无废液和废渣排放，新建装置可以省去SCOT单元，投资和运行成本相对较低。但是存在氨逃逸和形成气溶胶的可能、硫酸铵结晶现场环境较差、烟气中颗粒排放量较高等问题。
[0008]有机胺脱SO2尾气处理技术即Cansolv
‑
SO2洗涤技术，酸性气经过制硫单元后进入尾气焚烧炉，回收余热后的260℃烟气在冷却塔入口处经洗涤液急冷至60℃左右后进入SO2吸收塔填料段，与贫液逆向接触，脱除尾气中的SO2，净化后的尾气排入烟囱。冷却塔塔底的酸洗水通过碱液中和处理后排放。该技术优点是：净化尾气中SO2质量浓度能够降至50mg/m3，进一步降低需辅助碱洗。缺点是选材等级较高，操作较为复杂，产生的高含盐废水需要处理后达标排放，需要设置脱稳态盐系统，以保证贫液吸收效果。
[0009]超优Claus是荷兰荷丰公司在超级Claus工艺的基础上开发的，技术核心是在H2S选择性氧化之前将催化还原成硫蒸气。为了满足更加严格的环保标准要求，在超优Claus直接氧化技术后增加钠法碱洗，形成新的组合工艺，使得硫去除率达到99.9以上，同时安装空间减小40％，烟气排放的SO2质量浓度低于50mg/m3。该组合工艺流程简单，抗原料波动能力强，投资和运行费用相对较低，但是硫回收率相对较低，且产生的高含盐废水需要处理后达标排放。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供一种克劳斯尾气处理系统及处理方法，其在保证硫回收率的同时，能够降低能耗和成本，适用范围广。
[0011]本专利技术所述的克劳斯尾气处理系统，包括依次连接的焚烧炉、急冷单元和脱硫单元，所述焚烧炉输入端通入克劳斯尾气，焚烧炉输出端与急冷单元输入端连接，所述急冷单元用于将来自焚烧炉的焚烧烟气进行冷却降温，其输出端与脱硫单元连接；所述脱硫单元包括电解池、吸收塔和解吸塔，所述电解池包括电解槽和将电解槽分隔为阳极区和阴极区的离子交换膜，阳极区包括阳极电极、含有HSO3‑
的盐溶液和溶解有化合物QH的有机溶剂，阴极区包括阴极电极、含有HSO3‑
、SO
32
‑
的盐溶液和溶解有化合物Q的有机溶剂，所述有机溶剂与盐溶液互不相溶，在阳极电极和阴极电极之间施加直流电源；所述吸收塔下端与急冷单元输出端连通，上端设有脱硫烟气排出口，上部进液口与阴极区盐溶液输出端连通，下部出液口与阴极区盐溶液输入端连通，克劳斯经焚烧、急冷处理后得到含低浓度SO2的焚烧烟气，该焚烧烟气通入吸收塔后，经吸收塔内的阴极区盐溶液吸收后生成HSO3‑
流入电解池中，使得吸收焚烧烟气中的低浓度SO2的盐溶液输送至电解池；所述解吸塔上部设有高浓度SO2排出口，下部进液口与阳极区盐溶液输出端连通，上部出液口与阳极区盐溶液输入端连通；所述化合物Q和化合物QH为能够发生PCET反应的化合物，Q为其氧化态，QH为其还原态；在电流作用下，阴极区的有机溶剂中的化合物Q从阴极电极得到电子，从含有HSO3‑
的阴极区盐溶液中接收H
+
生成还原态的QH和SO
32
‑
，生成的SO
32
‑
用于循环吸收焚烧烟气低浓度SO2；阳极区的有机溶剂中的化合物QH释放出电子和H
+
并恢复到氧化态的Q，释放出的H
+
与阳极区的盐溶液中的HSO3‑
反应生成H2SO3，得到的H2SO3在解吸塔中反应生成高浓度SO2。
[0012]进一步，所述能够发生PCET反应的化合物为蒽醌类化合物或荧黄素类化合物；
[0013]所述蒽醌类化合物为以下结构式中的一种：
[0014][0015]所述荧黄素类化合物为以下结构式中的一种：
[0016][0017]所述有机溶剂为与水能够分相的天然或合成有机类溶剂，优选地，其为为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1,2二氯乙烷、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体、磺化煤油、乙酸乙酯和环己烷中的至少一种。
[0018]进一步，所述能够发生PCET反应的化合物的结构式为
[0019][0020]进一步，所述高浓度SO2进行资源化利用或回流进行克劳斯反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种克劳斯尾气处理系统，其特征在于：包括依次连接的焚烧炉(100)、急冷单元(200)和脱硫单元(300)，所述焚烧炉(100)输入端通入克劳斯尾气，焚烧炉(100)输出端与急冷单元(200)输入端连接，所述急冷单元(200)用于将来自焚烧炉(100)的焚烧烟气进行冷却降温，其输出端与脱硫单元(300)连接；所述脱硫单元(300)包括电解池(1)、吸收塔(2)和解吸塔(3)，所述电解池(1)包括电解槽和将电解槽分隔为阳极区(12)和阴极区(11)的离子交换膜(13)，阳极区(12)包括阳极电极(15)、含有HSO3‑
的盐溶液和溶解有化合物QH的有机溶剂，阴极区(11)包括阴极电极(14)、含有HSO3‑
、SO
32
‑
的盐溶液和溶解有化合物Q的有机溶剂，所述有机溶剂与盐溶液互不相溶，在阳极电极(15)和阴极电极(14)之间施加直流电源；所述吸收塔(2)下端与急冷单元(200)输出端连通，上端设有脱硫烟气排出口，上部进液口与阴极区(11)盐溶液输出端连通，下部出液口与阴极区(11)盐溶液输入端连通，克劳斯经焚烧、急冷处理后得到含低浓度SO2的焚烧烟气，该焚烧烟气通入吸收塔后，经吸收塔内的阴极区盐溶液吸收后生成HSO3‑
流入电解池中，使得吸收焚烧烟气中的低浓度SO2的盐溶液输送至电解池(1)；所述解吸塔(3)上部设有高浓度SO2排出口，下部进液口与阳极区(12)盐溶液输出端连通，上部出液口与阳极区(12)盐溶液输入端连通；所述化合物Q和化合物QH为能够发生PCET反应的化合物，Q为其氧化态，QH为其还原态；在电流作用下，阴极区的有机溶剂中的化合物Q从阴极电极得到电子，从含有HSO3‑
的阴极区盐溶液中接收H
+
生成还原态的QH和SO
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‑
，生成的SO
32
‑
用于循环吸收焚烧烟气低浓度SO2；阳极区的有机溶剂中的化合物QH释放出电子和H
+
并恢复到氧化态的Q，释放出的H
+
与阳极区的盐溶液中的HSO3‑
反应生成H2SO3，得到的H2SO3在解吸塔中反应生成高浓度SO2。2.根据权利要求1所述的克劳斯尾气处理系统，其特征在于：所述能够发生PCET反应的化合物为蒽醌类化合物或荧黄素类化合物；所述蒽醌类化合物为以下结构式中的一种：
所述荧黄素类化合物为以下结构式中的一种：
所述有机溶剂为与水能够分相的天然或合成有机类溶剂，优选地，其为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1,2二氯乙烷、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体、磺化煤油、乙酸乙酯和环己烷中的至少一种。3.根据权利要求2所述的克劳斯尾气处理系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昱飞，
申请(专利权)人：王昱飞，
类型：发明
国别省市：