通过在反应器催化剂上固化硫来回收硫的制作方法

本披露涉及硫回收。

背景技术：

1、硫化氢可能是加工天然气和精炼含硫原油的副产物。硫化氢的其他工业来源可能包括纸浆和纸张制造、化学生产、废物处理等。在某些情况下，硫化氢可以被认为是单质硫的前体。

2、硫回收可以是指将硫化氢(h2s)转化为单质硫，如在硫回收单元(sru)(例如，克劳斯系统)中。最普遍的硫回收技术是克劳斯系统，它可以被标记为克劳斯工艺、克劳斯设备、克劳斯单元等。克劳斯系统包括热反应器(例如，炉)和多个催化反应器以将h2s转化为单质硫。

3、常规克劳斯系统可以回收在95％与98％之间的h2s。回收百分比可能取决于克劳斯催化反应器的数量。来自克劳斯系统的尾气可能具有剩余(残余)h2s，如进料气体中当量h2s的2％至5％。可以对克劳斯尾气进行处理以回收此剩余的h2s当量。特别地，增加尾气处理(tgt)单元，也称为tgtu、尾气(tg)单元和tgu，可以将硫回收率提高到99.9％或以上，但通常使用复杂且昂贵的设备。

4、由于排放法规，对实现更高的硫去除和回收效率的需求越来越大。关于硫氧化物(sox)排放的环境法规对商业硫回收提出了严格要求。大多数国家要求硫回收效率在98.5％至99.9％或更高的范围内。

技术实现思路

1、一个方面涉及一种操作包括克劳斯系统的硫回收系统(sru)的方法。该方法包括在炉中使硫化氢和氧气反应以得到二氧化硫，并进行克劳斯反应，包括在炉中使硫化氢和二氧化硫反应以得到单质硫。该方法包括进行克劳斯反应，包括在克劳斯反应器中使来自炉的硫化氢和二氧化硫反应以在高于克劳斯反应器中的单质硫的露点的温度下得到单质硫。克劳斯反应器具有用于促进克劳斯反应的第一催化剂。该方法包括进行克劳斯反应，包括在克劳斯循环反应器中使来自克劳斯反应器的硫化氢和二氧化硫反应以在低于单质硫的固化温度的温度下得到单质硫，并将单质硫作为固体单质硫沉积在克劳斯循环反应器中的第二催化剂上。克劳斯循环反应器具有用于促进克劳斯反应的第二催化剂。该方法包括使克劳斯循环反应器再生，包括加热克劳斯循环反应器，从而由固体单质硫形成单质硫蒸气，并从克劳斯循环反应器中排放单质硫蒸气。

2、另一个方面涉及一种操作包括克劳斯系统的sru的方法。该方法包括从热级向克劳斯反应器提供硫化氢和二氧化硫。热级包括反应炉、废热锅炉和冷凝器热交换器。克劳斯反应器具有用于进行克劳斯反应的催化剂。该方法包括在克劳斯反应器中在高于硫的露点的温度下使硫化氢和二氧化硫反应以得到硫蒸气。该方法包括在克劳斯反应器下游的多个克劳斯循环反应器中在低于硫的固化的温度下使硫化氢和二氧化硫反应以在多个克劳斯循环反应器中得到固体硫，其中多个克劳斯循环反应器各自具有用于进行克劳斯反应的催化剂。该方法包括加热多个克劳斯循环反应器，从而由固体硫形成硫蒸气，并从多个克劳斯循环反应器中排放硫蒸气并冷凝硫蒸气。

3、又另一个方面涉及包括克劳斯系统的sru。克劳斯系统包括具有用于将硫化氢转化为二氧化硫和单质硫的反应炉的热级。热级具有用于从由反应炉中排放的燃烧产物中回收热量的废热锅炉，燃烧产物是工艺流，工艺流包含硫化氢、二氧化硫和单质硫。热级可以具有用于接收从废热锅炉排放的工艺流并冷凝工艺流中的单质硫以从工艺流中去除冷凝的单质硫的第一冷凝器热交换器。克劳斯反应器级包括具有第一催化剂以在高于单质硫的露点的温度下将从热级接收的硫化氢和二氧化硫转化为单质硫的克劳斯反应器。克劳斯系统包括在克劳斯反应器级下游的克劳斯循环反应器。克劳斯循环反应器各自具有第二催化剂以在低于单质硫的固化温度的温度下将硫化氢和二氧化硫转化为单质硫以在第二催化剂上将单质硫固化为固体单质硫。克劳斯循环反应器各自具有内部热交换器以分别将克劳斯循环反应器冷却至低于单质硫的固化温度。

4、又另一个方面涉及一种包括克劳斯系统的sru。克劳斯系统包括热级，热级包括用于将硫化氢转化为二氧化硫和单质硫的反应炉、用于从反应炉的排气中回收热量的废热锅炉和用于冷凝排气中的单质硫并将硫化氢和二氧化硫从排气中排放到克劳斯反应器的第一冷凝器热交换器。克劳斯系统包括克劳斯反应器，克劳斯反应器具有第一催化剂以在高于单质硫的露点的温度下将从热级接收的硫化氢和二氧化硫转化为单质硫并将包含硫化氢、二氧化硫和单质硫的工艺流排放到第二冷凝器热交换器。克劳斯系统包括第二冷凝器热交换器，用于冷凝工艺流中的单质硫并将硫化氢和二氧化硫排放到多个克劳斯循环反应器中的第一克劳斯循环反应器中。克劳斯系统包括多个克劳斯循环反应器，各自具有第二催化剂以在低于单质硫的固化温度的温度下将硫化氢和二氧化硫转化为单质硫并将单质硫作为固体单质硫沉积在第二催化剂上。多个克劳斯循环反应器中的每一个具有内部热交换器以将第二催化剂冷却至低于硫的固化温度。

5、在以下附图和说明书中阐述了一个或多个实施方式的细节。其他特征和优点从说明书和附图以及权利要求中将是显然的。

技术特征：

1.一种操作包括克劳斯系统的硫回收系统(sru)的方法，该方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其包括：

3.如权利要求1所述的方法，其包括：

4.如权利要求3所述的方法，其包括通过提供从该废热锅炉到该克劳斯反应器的包含硫化氢、二氧化硫和单质硫的旁路流，将该克劳斯反应器加热至高于该单质硫的露点，其中该第一催化剂包括氧化铝和二氧化钛，并且其中该第二催化剂包括氧化铝。

5.如权利要求1所述的方法，其包括经由该克劳斯循环反应器内部的热交换器将该克劳斯循环反应器冷却至低于该单质硫的固化温度的温度，其中沉积该单质硫包括固化该单质硫，并且其中加热该克劳斯循环反应器包括从该克劳斯反应器向该克劳斯循环反应器提供排放流。

6.如权利要求1所述的方法，其包括：

7.如权利要求1所述的方法，其中，该克劳斯系统包括以相对于彼此的循环序列操作的多个克劳斯循环反应器，该多个克劳斯循环反应器包括该克劳斯循环反应器，其中该多个克劳斯循环反应器各自包括该第二催化剂，并且其中该第一催化剂不同于该第二催化剂。

8.一种操作包括克劳斯系统的硫回收系统(sru)的方法，该方法包括：

9.如权利要求8所述的方法，其包括：

10.如权利要求8所述的方法，其包括：

11.一种包括克劳斯系统的硫回收系统(sru)，其包括：

12.如权利要求11所述的克劳斯系统，其中，热级包括用于接收从该废热锅炉排放的该工艺流并冷凝该工艺流中的单质硫以从该工艺流中去除冷凝的该单质硫的第一冷凝器热交换器。

13.如权利要求11所述的克劳斯系统，其中，该内部热交换器包括冷却盘管或冷板，或其组合，其中该第一催化剂包括氧化铝和二氧化钛，并且其中该第二催化剂包括氧化铝。

14.如权利要求11所述的克劳斯系统，其中，该热级包括用于接收来自该废热锅炉的该工艺流并冷凝该工艺流中的单质硫并排放在该克劳斯反应器处接收的硫化氢和二氧化硫的第一冷凝器热交换器，并且其中该克劳斯反应器级包括用于冷凝从该克劳斯反应器中排放的单质硫的第二冷凝器热交换器。

15.如权利要求14所述的克劳斯系统，其包括用于将来自该第一冷凝器周围的该废热锅炉的该工艺流的一部分提供到该克劳斯反应器以加热该克劳斯反应器的旁路阀，其中该克劳斯反应器级不包括再热器热交换器。

16.如权利要求14所述的克劳斯系统，其中，该第二冷凝器热交换器被配置为将硫化氢和二氧化硫排放到该克劳斯循环反应器。

17.如权利要求14所述的克劳斯系统，其中，该第二冷凝器被配置为将硫化氢和二氧化硫排放到处于该克劳斯循环反应器的循环序列的第一操作位置的该多个克劳斯循环反应器中的一个克劳斯循环反应器中。

18.如权利要求17所述的克劳斯系统，其中，包括处于该循环序列的最终操作位置的该多个克劳斯循环反应器中的一个克劳斯循环反应器的克劳斯循环反应器级被配置为将克劳斯尾气排放到热氧化器，该克劳斯尾气包含以每单位时间的硫化氢量计小于0.3％的进入该反应炉的该硫化氢。

19.如权利要求12所述的克劳斯系统，其中，该克劳斯循环反应器各自与冷凝器热交换器相关联以分别冷凝从该克劳斯循环反应器中排放的单质硫蒸气。

20.一种包括克劳斯系统的硫回收系统(sru)，其包括：

21.如权利要求20所述的克劳斯系统，其包括旁路导管和沿着该旁路导管布置的旁路阀，用于将来自该废热锅炉的该排气的一部分提供到该克劳斯反应器以将该克劳斯反应器加热至高于该单质硫的露点，其中该第一催化剂不同于该第二催化剂，并且其中该多个克劳斯循环反应器可操作地布置在该克劳斯反应器下游。

22.如权利要求20所述的克劳斯系统，其中，该内部热交换器包括冷却盘管或冷板，或其组合，其中第一催化剂包括二氧化钛和氧化铝，其中该第二催化剂包括氧化铝，并且其中该克劳斯反应器不包括克劳斯循环反应器。

23.如权利要求20所述的克劳斯系统，其包括：

24.如权利要求20所述的克劳斯系统，其包括：

25.如权利要求24所述的克劳斯系统，其包括旁路导管和三通阀，用于将从该克劳斯反应器中排放的该工艺流绕过该第二冷凝器热交换器转移到该第一克劳斯循环反应器以将该第一克劳斯循环反应器加热至高于该单质硫的露点以由沉积在该第一克劳斯循环反应器中的该第二催化剂上的该固体单质硫产生该单质硫蒸气。

技术总结一种系统和方法，包括具有克劳斯系统的硫回收系统(SRU)，在炉中使硫化氢和氧气反应以得到二氧化硫，在该炉中进行克劳斯反应以得到单质硫，在克劳斯反应器中进行该克劳斯反应以在高于该单质硫的露点的温度下得到单质硫，在克劳斯循环反应器中进行该克劳斯反应以在低于该单质硫的固化温度的温度下得到单质硫，将该单质硫作为固体单质硫沉积在该克劳斯循环反应器中的催化剂上，以及再生(加热)该克劳斯循环反应器，从而由该固体单质硫形成单质硫蒸气。技术研发人员：约翰·奥康奈尔受保护的技术使用者：沙特阿拉伯石油公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18