[发明专利]含氨酸性气废气处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氨酸性气废气处理系统。

背景技术

在石油化工和煤化工等生产过程中，原料中的硫和氮经过加工过程最终形成含氨、含硫化氢的酸性气，对于含氨及硫化氢的酸性气，目前的处理方法主要是采用克劳斯硫磺回收工艺将酸性气中的硫化氢转化成硫磺，同时酸性气中的氨在高温下燃烧成N₂和氮氧化物。对于含硫量较小的酸性气（一般含硫量小于5000吨硫/年），也可以采用络合铁法脱除硫化氢，脱除硫化氢后的含氨尾气再进入燃烧炉在高温下焚烧，使尾气中的氨和氮氧化物达标后排放。

克劳斯硫磺回收工艺的基本原理是含H₂S的酸性气在燃烧炉内与空气进行不完全燃烧，严格控制空气量，使H₂S燃烧后生成的SO₂量满足H₂S/SO₂分子比等于或接近2，H₂S和SO₂在高温、催化剂下反应生成元素硫，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，继续反应生成元素硫。生成的元素硫经冷凝分离。

反应的化学方程式如下：

H₂S+3/2O₂---SO₂+H₂O

2H₂S+SO₂---3/2S₂+2H₂O

在石油化工和煤化工实际生产过程中，由于原料中硫、氮含量的不同，脱硫工艺方法各异，产生的酸性气中硫化氢浓度高低不一，根据酸性气中硫化氢含量的不同，克劳斯工艺可以采用分流法和直流法（部分燃烧法），分流法一般处理含较低硫化氢浓度（通常硫化氢浓度15~40%）的酸性气，是将约1/3气量的酸性气在制硫炉中燃烧，使其中的H₂S全部烧成SO₂，另外2/3的酸性气不经燃烧，直接在制硫炉后与SO₂混合，并在随后的催化剂作用下发生克劳斯反应生成硫磺。分流法要求酸性气中不含氨和烃等杂质，如果含有氨和烃等杂质则不宜采用分流法。

对于含较高硫化氢浓度的酸性气（通常硫化氢浓度大于40%），一般采用直流法，直流法是全部酸性气都进入制硫炉，严格控制燃烧所需的氧量，使1/3的硫化氢氧化成SO₂，然后，SO₂与剩余的硫化氢发生克劳斯反应，生成硫磺。酸性气中的氨则在制硫炉中会发生一系列反应，与氨有关的主要反应如下：

2NH₃+3/2₂---3H₂O+N₂

2NH₃---N₂+3H₂

2NH₃+SO₂---N₂+H₂S+2H₂O

2NH₃+5/2O₂---3H₂O+2NO

NO+1/2O₂---NO₂

NO₂+SO₂---NO+SO₃

在这些反应中，氨的分解反应需要足够高的反应温度，氨的分解温度至少1250℃以上。此外，直流法工艺中，制硫燃烧炉是在缺氧条件下运行，但是要使氨完全燃烧且生成的NO_x最少，则多采用氧微过量，这与克劳斯工艺的配风要求是矛盾的，因此，如果酸性气中氨含量超过一定浓度，会因缺氧及反应温度低而使氨燃烧不完全，造成NO_X超标及铵盐沉积等操作问题。并且，由于氨的燃烧需要消耗氧，随氧带入的N₂、水等降低了硫的回收率。

总之，对于低硫化氢浓度、高含氨的酸性气，采用克劳斯硫回收工艺时，酸性气燃烧炉温度低，不仅影响硫磺回收率，同时氨分解不完全；为使氨分解完全，需要提高炉温，势必在原料酸性气中添加燃料气，这样一方面增加能耗，另一方面在实际操作中，经常由于燃料气在缺氧环境下燃烧不完全，易造成黑硫磺。因此，克劳斯硫回收工艺并不适合处理含氨较高的酸性气。