[发明专利]从硫回收单元的硫回收尾气流中回收H2的膜工艺和更环保的销售气工艺

说明书

提供了用于处理硫回收设备的尾气流的方法和系统。该方法包括由硫回收设备产生尾气流，用硫化氢脱除单元和氢选择性膜单元处理该尾气流，产生低硫化氢流和富氢流。将富硫化氢流再循环至硫回收单元。氢选择性膜单元包括对氢的选择性超过对硫化氢和二氧化碳的选择性的玻璃状聚合物膜。

技术领域

本公开涉及用于处理硫回收尾气流的方法和系统。更具体地，本公开涉及从来自硫回收单元的尾气流中除去H₂S(硫化氢)和H₂(氢气)。

背景技术

作为天然气加工和石油馏分加氢处理的一部分，会产生大量的H₂S。在硫回收单元(SRU)中进行H₂S转化为元素硫(S)的过程。用于这种转化的最常见的工艺被称为改进的克劳斯处理工艺，或者可选地称为克劳斯单元或改进的克劳斯单元。改进的克劳斯处理工艺是用于将气态H₂S转化成S的热工艺和催化工艺的组合。

克劳斯单元进料气体的组成范围很广。进料气体来源于吸收过程，该过程使用各种溶剂(胺、物理或混合溶剂)从石油炼制、天然气加工和其他使用含硫水汽提单元的工业的副产物气体中提取H₂S。

克劳斯单元的第一个工艺是反应炉中的热工艺。在反应炉中使用充足的燃烧用空气或富氧空气对克劳斯单元的进料气体进行燃烧，以燃烧所含H₂S的化学计量的三分之一。进料气体中的H₂S与二氧化硫(SO₂)一起被热转化为S。考虑到进料组成，通过调整空气/氧气进料、反应温度、压力、附加燃料和停留时间，设计反应炉的操作条件以使硫回收率最大化。此外，反应炉破坏了进料气流中存在的污染物，例如烃类。这些污染物通过形成碳硫化合物对催化反应器造成影响，导致催化剂床的堵塞或失效。

来自反应炉的含有硫蒸汽的加热的反应产物气体用于在废热锅炉中产生高压蒸汽，这也造成气体的冷却。产物气体然后在热交换器中进一步冷却和冷凝。冷凝的液体S在冷凝器的出口端与剩余的未反应气体分离，并被送至硫坑或其他收集区。

分离出的气体随后进入克劳斯单元的催化工艺。催化工艺包含两到三个催化反应器。在硫冷凝器之后，分离出的气体被重新加热并进入第一催化反应器。在第一催化反应中，进料气体中的一些H₂S通过与SO₂的反应转化成S。来自第一催化反应器的出口产物气体在第二冷凝器中冷却。同样，冷凝的液体S在第二冷凝器的出口端与剩余的未反应气体分离，并被送至硫存储器。来自第二冷凝器的分离出的气体被送至另一个再加热器，并且对于第二和第三催化反应器，重复进行气体再加热、催化反应、冷凝和分离液体S与未反应气体的顺序。

对于具有三个催化反应器的设计良好且运行良好的克劳斯硫回收设备，根据进料气体的组成，可实现96％至98％的总硫回收率。为了实现更高的回收率，必须增加尾气处理单元，以进一步处理焚烧炉上游的废气或作为焚烧炉的替代方案。目前可获得的尾气处理单元可有效实现高达99.9％或更高的回收率，但是增加了克劳斯处理单元的大量资金成本，所述资金成本通常与克劳斯单元本身处于相同的数量级。