[发明专利]用于克劳斯尾气处理单元中的氨破坏方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年4月4日提交的美国临时专利申请第60/910,074号的优先权，该申请的内容通过引用并入本文。

关于联邦资助的研究或开发的声明

不适用

参考附录

不适用

技术领域

本发明大体上涉及在尾气处理单元中破坏无用副产品(unwantedby-product)的方法，更具体地，涉及在与克劳斯反应器单元(Clausreactor unit)相连的克劳斯尾气处理单元(Claus tail gas treating unit)中破坏副产品氨的方法。

背景技术

“改良克劳斯(modified Claus)”方法常用于从副产品硫化氢(H₂S)中回收元素硫，所述副产品硫化氢(H₂S)是在各种工业部门(最显著地，天然气生产和石油精炼)中产生的。这种回收的元素硫可用于包括硫酸生产在内的多种用途。从副产品硫化氢的转化通常始于使用氧(O₂)(通常为空气)的受控燃烧，其中约1/3的H₂S被氧化为二氧化硫(SO₂)，如方程式(1)所示：

(1)H₂S+3/2O₂→SO₂+H₂O+ΔH    [燃烧]

然后，由此生成的SO₂与剩余的硫化氢(H₂S)根据如方程式(2)所示的克劳斯反应形成硫和水蒸汽：

(2)2H₂S+SO₂→3S+2H₂O+ΔH

合计起来，从副产品硫化氢(H₂S)中回收元素硫的净总反应可描述为如方程式(3)所示。以这种方式产生的约一半的硫是在反应炉中形成的，且其余的硫通常在一个或多个下游催化阶段中通过继续反应(2)而生成。

(3)3H₂S+3/2O₂→3S+3H₂O+ΔH

有助于从多种复杂有机硫化合物形成副产品H₂S的精炼工艺也倾向于将氮化合物转化为氨(NH₃)。随后进行的NH₃的回收通常会得到NH₃和H₂S(及水)的约等摩尔的气体混合物，其通常可方便地与含有可忽略的NH₃的较大H₂S流组合进料到克劳斯反应炉中。NH₃在表面上可如方程式(4)所示般被氧化。

(4)2NH₃+3/2O₂→N₂+3H₂O+ΔH

然而，由于所用的氧(O₂)名义上被限制为仅氧化1/3硫化氢所需的量，硫化氢与氨竞争可用氧，因此最初的SO₂生成很可能超出克劳斯化学计量所需的量，且大部分氨随后如方程式(5)所示般通过与SO₂的反应而被氧化生成氮气和水。

(5)4NH₃+3SO₂→2N₂+6H₂O+1.5S₂    [转化]

在克劳斯反应中，严格1/3的进料硫必须被氧化为SO₂，需要严密控制超出其它反应消耗量的氧的供给，所述其它反应包括烃和氨的燃烧。因此，向进料中加入氨的速率的波动可能对氧需求具有有害的、不成比例的效果。那么，很明显能够以此方式处理的含有氨和硫化氢的蒸汽量是受限的，且通常可接受的是能够如此加工的氨(NH₃)的最大量为总克劳斯进料的约30-35％，基于湿重。若干种用于处理含氨和硫化氢的蒸汽以解决这些问题和限制的工艺是已知且已在本领域中描述的。