[发明专利]一种硫磺回收热量利用装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用克劳斯硫磺回收工艺过程中产生的热量的回收装置及方法。

背景技术

随着全球含硫原油、天然气资源的大量开发，以及含硫煤矿在煤制油、煤制气领域的应用，以克劳斯法从含H₂S酸性气中回收元素硫的工艺已成为天然气加工、炼厂以及煤化工的一个重要组成部分。

在改良的克劳斯硫磺回收工艺过程中，包括1000℃以上的高温反应(反应方程式为(1)和(2))和400℃以下的催化反应(反应方程式为(3))。不管是在高温反应段还是在催化反应段，克劳斯反应都会放出大量的热量。特别是在催化反应段，克劳斯反应属于放热反应，而且反应本身是一个可逆的反应，因此及时有效地取走催化反应段克劳斯反应产生的热量将更好使克劳斯反应向着正反应(生成元素硫)的方式进行，从而提高转化率。

2H₂S+3O₂→2H₂O+2SO₂+Q(热量)(1)

在克劳斯硫磺回收工艺过程中的催化反应段，其后通常设置有硫磺冷凝冷却器，通过热交换带走催化反应产生的热量。硫磺冷凝冷却器中带走热量的热媒使用过的有水、导热油和其他热媒，根据装置建造的地区的配套条件来选择不同的热媒。

通常在沙漠地带或者水资源比较紧张的地区，导热油等非水热媒作为首选来取走克劳斯催化段产生的热量，这部分加热之后的导热油可作为工厂其他装置伴热所需要的热媒。由于导热油等非水热媒介质在换热过程中没有相变，利用的是热媒的显热，导致整个传热系数较低，换热设备尺寸较大；一般情况下都采用水作为取热的热媒。水作为热媒有以下的优点：1)利用相变潜热，传热系数大，能有效地减小换热器的结构尺寸；2)水相变后产生蒸汽，能够补充工程蒸汽系统；3)换热器可以通过控制饱和蒸汽的压力适当地调节换热器出口温度。

在利用水作为热媒取走克劳斯催化反应段热量的过程中，通常为了使产生的蒸汽能够被工程其他装置利用，都生产与工厂蒸汽系统压力规格匹配的低压饱和蒸汽(压力根据不同项目通常在0.35～0.6MPa(g)之间，相对应的饱和蒸汽的温度为148℃～165℃)。该方法虽然能够取走克劳斯催化段产生的热量，并将产生的蒸汽汇入全厂蒸汽系统供其他装置利用。由于受饱和蒸汽压和硫磺冷凝冷却器传热温度的限制，硫磺冷凝冷却器出口的温度通常不会低于165℃，而液硫的凝固点为116℃，因此不能进一步降低冷凝冷却器出口含硫蒸汽过程气的温度将大大地降低冷凝冷却器中硫蒸汽冷凝成液硫的效率，从而影响整个硫磺回收装置的硫收率。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种硫磺回收热量利用装置及方法，采用蒸汽空冷器、凝结水回收罐、凝结水泵组成蒸汽-凝结水自循环系统，有效地取走硫磺回收过程气的部分热量，本发明可不受工厂蒸汽系统规格的限制，并进一步降低硫磺冷凝冷却器的出口温度，进而进一步有效地提高总硫磺回收率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种硫磺回收热量利用装置，包括依次连接的蒸汽空冷器、凝结水回收罐和凝结水泵，所述蒸汽空冷器的凝结水出口与凝结水回收罐的进口存在高度差；所述蒸汽空冷器通过管线与各级硫磺冷凝冷却器产蒸汽管线连接；所述凝结水回收罐罐顶设置有调压放空管线，所述凝结水回收罐通过管线与硫磺回收装置的各疏水器连接，所述凝结水回收罐通过补水管线与工厂系统的低压锅炉给水连接；所述凝结水泵通过管线与各级硫磺冷凝冷却器上水管线连接。

本发明还提供了一种硫磺回收热量利用方法，包括如下步骤：

步骤一、硫磺回收装置开工时，通过补水管线预先给凝结水回收罐补充锅炉给水，直到各级硫磺冷凝冷却器和凝结水回收罐均达到正常液位为止；

步骤二、蒸汽空冷器将来自各级硫磺冷凝冷却器的0.1MPa(g)、120℃的蒸汽冷凝成饱和的凝结水；

步骤三、凝结水回收罐对凝结水进行回收：

利用蒸汽空冷器和凝结水回收罐的高差，饱和的凝结水流入凝结水回收罐中；凝结水回收罐通过管线接收硫磺回收装置各疏水器的凝结水；通过调压放空管线确保凝结水回收罐内的凝结水保持在0.1MPa(g)和120℃；

步骤四、回收之后的凝结水通过凝结水泵增压至1.0MPa(g)后作为锅炉给水送回各级硫磺冷凝冷却器中。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

(1)本发明降低了硫磺冷凝冷却器出口的温度，能够有效地提高硫磺回收装置的总硫回收率1％～3％。