[实用新型]绕管式催化氧化反应器

说明书

技术领域：

本实用新型涉及环保技术领域，特别涉及煤化工行业以煤为原料生产多种化工产品工艺过程中，脱除硫化氢的催化氧化反应器技术领域。

背景技术：

我国能源探明储量中，96％的是煤炭，油气资源仅占总量的4％左右。因此煤炭是我国能源的主力，所以近几年来以煤为原料制甲醇和合成氨以及煤制油和烯烃不断增多，以缓解油气资源的压力。

新一代煤化工是以碳一化学为基础，合成各种燃料油和化工产品。在煤化工反应过程中，由于煤中含有硫等杂质，这些杂质存在于煤气中，对煤气进一步使用有毒害作用，必须去除。煤中硫成分的复杂性以及受煤化工工艺、温度不同的影响，煤中硫转化到气体中硫的形态是非常复杂的，主要是无机硫(H₂S)以及各种形态的有机硫，这对硫的脱除和硫的回收带来困难。

近几年，国内新建的合成氨和甲醇装置中的气体净化大都采用低温甲醇洗和NHD法气体净化技术。两种方法都采用物理吸收的方法，但无论采用哪种技术，溶剂闪蒸后的酸性气体中含有大量的CO₂和少量H₂S，用传统的碱性(主要是Na₂CO₃)物质+活性载体溶液吸收+再生的方法已不适应大型煤化工发展需要，主要原因体现在：1、碱溶液消耗太大。2、操作条件比较苛刻。3、硫磺质量不高。4、环境污染严重。目前，将含有大量CO₂气体和H₂S气体采用克劳斯回收技术是使用最多的一种方法。

克劳斯回收技术分传统克劳斯和各种克劳斯延伸工艺。

19世纪开发的原型克劳斯工艺基于以空气中的O₂在催化剂的作用下直接氧化H₂S，由于反应的强放热性，过程的空速很低。

传统克劳斯技术主要存在如下缺点：

1、有机硫转化率比较低。

2、对硫化氢有一定要求。

3、尾气中硫化氢含量(H₂S、SO₂)满足不了环保要求。

因此世界各国纷纷对克劳斯技术进行变型改造，开发出各种各样的回路和流程。如荷兰Comprimo公司的SUPERCLAUS工艺、德国林德的CLINSULF工艺等虽能满足净化要求，但引进技术费用昂贵，使得许多国内厂家望而却步。

20世纪30年代，德国法本公司将原型克劳斯工艺改革为两段反应：热反应段及催化反应段，这就是后来被诸多文献称为的改良克劳斯工艺。热反应段即燃烧炉内如下主反应：

H₂S+3/2O₂＝SO₂+H₂O+518.9kJ/mol

H₂S+1/2SO₂＝3/4S₂+H₂O-4.75kJ/mol

催化反应段的主反应则为：

H₂S+1/2SO₂＝3/2nSOn+H₂O+48.05kJ/mol

催化反应段是在绝热条件下，也可在较高的空速条件下运行，此外催化反应段生成硫的形态主要为S₈也有S₆，在燃烧反应段主要是S₂。事实上，在发生如上主反应外，还有十分复杂的副反应，包括酸性气体中烃类的氧化反应、H₂S裂解反应以及有机硫的生成反应等。

主要缺点是：

1、H₂S浓度大于25％以上，在燃烧炉中才能维持其燃烧，小于25％要用燃料补充才能保证其稳定燃烧。

2、燃烧炉投资高，操作过程中联锁多。

3、工艺流程长。

4、有机硫转化率低，由于反应平衡的原因，达不到环保要求。

5、为了满足H₂S大于25％，在脱硫部分和再生部分进行浓缩而引发再生操作复杂和动能消耗增加。