一种SCOT过程气的处理工艺和设备制造技术

本发明专利技术公开了一种SCOT过程气的处理工艺和设备，包含吸收工艺、再生工艺、螯合铁离子配比溶液和吸收氧化塔。吸收氧化塔内设吸收区和再生区，装有螯合铁离子配比溶液。吸收区利用三价铁离子吸收并氧化、脱除硫化氢，生成硫磺，净化SCOT过程气，同时三价铁离子被还原成二价铁离子；再生区鼓入空气或者氧气，将二价铁离子氧化成三价铁离子，实现再生，循环使用；净化处理后的SCOT过程气直接高空排放。本发明专利技术处理SCOT过程气，直接氧化脱除其中硫化氢得到硫磺产品，无需后续硫化氢回收处理，硫化氢脱除率高达99.99％，尾气可以直接达标排放，无三废产生，简化了流程和生产过程，能耗低，降低了投资成本和运行成本。成本和运行成本。成本和运行成本。

【技术实现步骤摘要】
一种SCOT过程气的处理工艺和设备


[0001]本专利技术涉及一种SCOT过程气的处理工艺和设备。具体而言，本专利技术涉及一种利用螯合铁离子配比溶液吸收并脱除硫化氢、生成并回收硫磺的SCOT过程气的处理工艺和设备。

技术介绍

[0002]1833年英国化学家CLAUS(克劳斯)开发了利用硫化氢制取硫磺的经典克劳斯反应式：
[0003]H2S+1/2O2＝H2O+S
°
+205KJ/mol
[0004]根据这个经典克劳斯反应式开发的各类克劳斯工艺(包括常规克劳斯工艺和各类克劳斯衍生工艺、组合工艺)是处理含硫(硫化氢)酸性气，脱除硫化氢、回收硫磺的主要工艺之一，也是目前含硫酸性气处理中最成熟、应用最广泛的工艺。但由于克劳斯反应式中化学平衡的存在，各类以焚烧为基础的克劳斯工艺，其转化率都受到限制，比如，常规克劳斯工艺的转化率通常约为95％，而各类为了提高转化率而开发的衍生工艺，比如MCRC工艺、SuperCLAUS工艺、Clinsulf工艺、三级克劳斯工艺、二级克劳斯+SCOT工艺等，转化率虽有所提高，但最高也不高于99.9％，尾气中，仍有一定量的含硫组分存在，这些残留的含硫组分，足以影响尾气的达标排放。
[0005]国家环保法规日益健全，环保要求趋严，环保排放标准提高。目前，石油化工行业要求执行的SO2的排放标准是100mg/m3，而某些敏感地区，实际上执行的是更严苛的标准。几乎现有所有这些焚烧类克劳斯工艺，尾气都无法直接达标排放，都需要后续尾气处理工艺，即TGU(Tail Gas Unit)，对克劳斯尾气进行处理后，达到规定的环保标准，再进行排放。
[0006]壳牌公司开发的SCOT工艺，后续在克劳斯系统后面，用于处理克劳斯尾气，对克劳斯尾气进行加氢还原处理，将所有含硫组分(硫蒸汽、二氧化硫、二硫化碳、羰基硫等)全部转化成硫化氢，得到含硫化氢的SCOT过程气，然后由溶剂系统回收SCOT过程气中的硫化氢，再通过前面的克劳斯系统脱除硫化氢，此举可以将硫化氢的总脱除率从95％提高到99.8％左右，提高了硫磺的总回收率。由于SCOT工艺可以后续在相对简单的常规克劳斯工艺后面，有明显的投资成本优势，运行也相对简单，同时，这种工艺，后续碱洗工艺，可以确保尾气排放达标，故而得到业主的青睐，被广泛采用。目前，克劳斯+SCOT+硫化氢溶剂吸收和再生系统+尾气焚烧+碱洗，是炼油行业、天然气行业、煤化工行业等含硫化氢酸性气处理的主流工艺。
[0007]现行的“克劳斯+SCOT+硫化氢溶剂吸收和再生系统+尾气焚烧+碱洗”工艺中，后续的SCOT过程气的处理段“硫化氢溶剂吸收和再生系统+尾气焚烧+碱洗”，流程长，工艺复杂，需要建设溶剂吸收和再生系统，包括吸收塔、再生塔和加热换热设施，还需要建设后碱洗设施，涉及设备数量庞大，占地很大，操作复杂，投资大，能耗高，运行成本高，而且，溶剂吸收和再生系统的运行性能，直接影响前端克劳斯系统的运行稳定性，吸收和再生的效率，也直接影响了排放尾气的硫含量，影响达标排放的稳定性。碱洗系统还将产生大量含硫高盐废
水，造成二次污染，增加全厂废水处理量和废水处理难度。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的，在于提供一种SCOT过程气的处理工艺和设备，提高硫化氢脱除率到99.99％以上，确保尾气可以直接达标排放，直接脱除硫化氢、净化SCOT过程气，回收硫磺，无需后续废气处理设施和废水处理设施(后碱洗系统)，不产生废水和废气等二次污染，替代溶剂系统，取消后碱洗系统，简化工艺流程和生产过程，大幅降低投资成本，降低运行成本。
[0009]本专利技术的技术原理如下：
[0010][0011][0012]HO
‑
+H
+
→
H2O
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0013]将(1)(2)(3)合并，得到如下反应式
[0014]H2S(气相)+HO
‑
→
H2O+HS
‑
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0015]由(4)可知，硫化氢气体可以溶于碱性水溶液中，并电离产生负二价硫离子HS
‑
，此HS
‑
具有还原性，可以被强氧化剂氧化。
[0016]三价铁离子(Fe
3+
)具有强氧化性，氧化负二价硫离子HS
‑
，如下式所示：
[0017]HS
‑
+2Fe
3+
→
2Fe
2+
+H
+
+S0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0018]将(4)(5)合并，得到如下反应式
[0019]H2S(气相)+2Fe
3+
+HO
‑
→
H
+
+S
°
+2Fe
2+
+H2O
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0020]由(6)可知，硫化氢气体在碱性水溶液中，可以被水溶性三价铁离子Fe
3+
吸收并氧化生成单质硫磺，同时，三价铁离子Fe
3+
被还原成二价铁离子Fe
2+
。
[0021]由于(6)为单向不可逆反应，没有反应平衡限制，所以，本工艺的硫化氢脱除率极高，理论上为100％。
[0022]二价铁离子Fe
2+
具有强还原性，水溶液中，可以被氧气氧化成三价铁离子Fe
3+
：
[0023]1/2O2+H2O+2Fe
2+
→
2OH
‑
+2Fe
3+
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0024]由于在碱性水溶液中，二价铁离子(Fe
2+
)和三价铁离子(Fe
3+
)都不能稳定存在，通常情况下容易经如下反应形成氢氧化铁或硫化铁沉淀：
[0025]Fe
3+
+3OH
‑
→
Fe(OH)3(固体)
[0026]Fe
2+
+S2‑
→
FeS(固体)
[0027]为了阻止上述沉淀的产生，可以采用螯合剂，使得铁离子在宽泛的pH值范围内，能在碱性水溶液中保持稳定。螯合剂是一种有机化合物，它将金属离子包裹在一个爪状的结构中，使金属离子与两个或多个非金属离子形成化学键，从而阻止该金属离子被其它离子或结构所捕获。
[0028]将(6)(7)合并，得到总反应式：
[0029]H2S(气相)+1/2O2→
H2O+S
°ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0030]该反应无反应平衡限制，理论上，硫化氢转化率为100％。
[0031]根据上述技术机理，本专利技术公开了一种SCOT过程气的处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SCOT过程气的处理工艺和设备，其特征在于：包含吸收工艺、再生工艺、螯合铁离子配比溶液和吸收氧化塔。2.根据权利要求1所述的一种SCOT过程气的处理工艺和设备，其特征在于：所述吸收氧化塔，内设吸收区和再生区，分别执行所述吸收工艺和所述再生工艺。3.根据权利要求1所述的一种SCOT过程气的处理工艺和设备，其特征在于：所述螯合铁离子配比溶液，由水溶性三价铁离子、螯合剂、氢氧化钾等，按照一定的浓度配比关系组成，其中水溶性铁离子的质量浓度为300ppm至950ppm之间，所述螯合铁离子配比溶液的PH值为8.0
‑‑
9.0，呈弱碱性，由添加氢氧化钾溶液进行调节。4.根据权利要求1所述的一种SCOT过程气的处理工艺和设备，其特征在于：所述吸收工艺和所述再生工艺，温度均需控制在40℃
‑‑
60℃之间。5.根据权利要求1所述的一种SCOT过程气的处理工艺和设备，其特征在于：所述吸收工艺，基于反应式H2S(气相)+2Fe
3+
+HO
‑
→
H
+
+S
°
+2Fe
2+
+H2O，即在所述吸收氧化塔的吸收区内，弱碱性水溶液里，以所述螯合铁离子配比溶液中的三价铁离子为氧化剂，将SCOT过程气...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛世健，杨燕冰，薛景文，
申请(专利权)人：宁波市协和环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：