硫磺回收工藝介紹.docx

1、目錄第一章總論21.1項(xiàng)目背景21.2硫磺性質(zhì)及用途2第二章工藝技術(shù)選擇22.1克勞斯工藝22.1.1MCRC工藝22.1.2CPS硫橫回收工藝22.1.3超級(jí)克勞斯工藝22.1.4三級(jí)克勞斯工藝22.2尾氣處理工藝22.2.1堿洗尾氣處理工藝22.2.2加氫還原吸收工藝22.3尾氣焚燒部分22.4液硫脫氣2第三章 超級(jí)克勞斯硫磺回收工藝23.1工藝方案23.2工藝技術(shù)特點(diǎn)23.3工藝流程敘述23.3.1制硫部分23.3.2催化反應(yīng)段23.3.3部分氧化反應(yīng)段23.3.4堿洗尾氣處理工藝23.3.5工藝流程圖23.4反應(yīng)原理23.4.2制硫部分一、二級(jí)轉(zhuǎn)化器內(nèi)發(fā)生的反應(yīng):23.4.3尾氣處理系

2、統(tǒng)中23.5物料平衡23.6克勞斯催化劑23.6.1催化劑的發(fā)展23.6.2催化劑的選擇23.7主要設(shè)備23.7.1反應(yīng)器23.7.2硫冷凝器23.7.3主火嘴及反應(yīng)爐23.7.4焚燒爐23.7.5廢熱鍋爐23.7.6酸性氣分液罐23.8影響Claus硫磺回收裝置操作的主要因素23.9影響克勞斯反應(yīng)的因素2第四章 工藝過程中出現(xiàn)的故障及措施24.1酸性氣含烴超標(biāo)24.2系統(tǒng)壓降升高24.3閥門易壞24.4設(shè)備腐蝕嚴(yán)重2第一章總論1.1項(xiàng)目背景自從本世紀(jì)30年代改良克勞斯法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化以后，以含H2S酸性氣為原料的回收硫生產(chǎn)得到了迅速發(fā)展，特別是50年代以來開采和加工了大量的含硫原油和天然氣，工業(yè)

3、上普遍采用克勞斯過程回收元素硫。經(jīng)近半個(gè)世紀(jì)的演變，克勞斯法在催化劑研制、自控儀表應(yīng)用、材質(zhì)和防腐技術(shù)改善等方面取得了很大的進(jìn)展，但在工藝技術(shù)方面，基本設(shè)計(jì)變化不大，普遍采用的仍然是直流式或分流式工藝。由于受反應(yīng)溫度下化學(xué)反應(yīng)平衡的限制，即使在設(shè)備和操作條件良好的情況下，使用活性好的催化劑和三級(jí)轉(zhuǎn)化工藝，克勞斯法硫的回收率最高也只能達(dá)到97%左右，其余的H2S、氣態(tài)硫和硫化物即相當(dāng)于裝置處理量的3%4%的硫，最后都以SO2的形式排入大氣，嚴(yán)重地污染了環(huán)境。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，世界可供原油正在重質(zhì)化，高含硫、高含金屬原油所占份額也越來越大，迫使煉油廠商不斷地開發(fā)新的技術(shù)，對(duì)重質(zhì)原油進(jìn)行深度加

4、工。然而原油的深度加工和生產(chǎn)低硫油品必然會(huì)使煉油廠副產(chǎn)大量H2S氣體。傳統(tǒng)上含H2S的酸性氣都采用克勞斯法回收硫磺，隨著各國對(duì)環(huán)境保護(hù)日益重視，制定了更加嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，迫使煉油工作者不斷改進(jìn)工藝，提高裝置效能，降低尾氣排硫量。因此硫回收技術(shù)發(fā)展很快，近十幾年來出現(xiàn)了許多新工藝、新技術(shù)，使硫回收技術(shù)提高到一個(gè)新水平。1.2硫磺性質(zhì)及用途硫的物理性質(zhì)1bar下沸點(diǎn)444.6熔點(diǎn)（純S）120比重2.06燃點(diǎn)232閃點(diǎn)207溶解性單質(zhì)硫不溶于H2O，微溶于C2H6O、C4H10O，溶于CS2。形狀黃色晶體，有一種特殊氣味。化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)活潑能和大多數(shù)元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫化物。用途主要用

5、于制造生產(chǎn)各種染料，多功能藥劑，火柴，炸藥，橡膠產(chǎn)品等。危險(xiǎn)性其硫蒸汽和硫燃燒生成的SO2對(duì)人的身體有毒并造成傷害。第二章工藝技術(shù)選擇硫磺回收裝置由四部分組成，它們分別是 Claus 硫磺回收部分、尾氣回收處理部分、尾氣脫氫燃燒部分、液硫脫氣部分等四部分組成。2.1克勞斯工藝2.1.1MCRC工藝MCRC亞露點(diǎn)硫橫回收工藝是由加拿大礦物和化學(xué)資源公司提出的一種把硫磺回收裝置和尾氣處理裝置結(jié)合成一體的新技術(shù)，它將克勞斯反應(yīng)擴(kuò)展至硫露點(diǎn)以下、凝固點(diǎn)以上的低溫（130-150）條件下，使克勞斯反應(yīng)進(jìn)行的更完全，在1976年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。MCRC的工藝特點(diǎn)是：1、前半段與常規(guī)克勞斯回收工藝流程相同，后半

6、段為兩級(jí)交替處于吸附狀態(tài)的MCRC催化反應(yīng)段。過程氣切換閥自動(dòng)程序控制，切換靈敏，操作過程平穩(wěn)可靠；2、再生熱源為上游克勞斯反應(yīng)段經(jīng)分硫和再熱后的過程氣本身，無需單獨(dú)的再生系統(tǒng)和補(bǔ)充再生能量；3、過程氣的再熱方式為高溫慘合和通過氣氣換熱器再熱，流程簡(jiǎn)單，占地面積小，操作和維修簡(jiǎn)便，4、由于應(yīng)用了低溫克勞斯技術(shù)，最后一級(jí)轉(zhuǎn)化器中過程氣是在硫蒸汽露點(diǎn)溫度下反應(yīng)，使實(shí)際轉(zhuǎn)化率能夠接近理論值。MCRC過程最大特點(diǎn)之一是采取在線再生方式。故具有占地少、能耗低、投資省、收率高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，將常規(guī)克勞斯裝置與尾氣處理裝置結(jié)合為一體，得到廣泛的應(yīng)用。2.1.2CPS硫橫回收工藝CPS硫橫回收工藝是酸性氣田

7、天然氣凈化處理的關(guān)鍵配套技術(shù)，屬于克勞斯延伸類硫橫回收工藝，該工藝根據(jù)硫化氫與氧氣反應(yīng)生成單質(zhì)硫和水的化學(xué)反應(yīng)為可逆、放熱反應(yīng)的機(jī)理，在流程上創(chuàng)新性地增加了再生態(tài)切換前的預(yù)冷工藝，降低催化劑反應(yīng)溫度；創(chuàng)新性地増加了再生前的冷凝去硫工藝，降低單質(zhì)硫分壓值；創(chuàng)新性地回收焚燒爐排放煙氣余熱用于催化劑再熱工藝，確保再生溫度穩(wěn)定，同時(shí)對(duì)廢熱進(jìn)行充分回收利用等。與國際同類硫磺回收工藝相比，具有投資省、硫橫收率高、能耗低、SO2等污染物排放少、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。CPS工藝由一床克勞斯反應(yīng)段和三個(gè)后續(xù)的低溫克勞斯反應(yīng)段組成，主要特點(diǎn)有：、裝置應(yīng)用低溫克勞斯技術(shù)。先對(duì)催化劑再生后的反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)冷，待再生態(tài)的反應(yīng)器

8、過渡到低溫吸附態(tài)時(shí)，下一個(gè)反應(yīng)器才切換至再生狀態(tài)，全過程中始終有兩個(gè)反應(yīng)器處于低溫吸附狀態(tài)，有效避免了同類工藝不經(jīng)預(yù)冷就切換，從而導(dǎo)致切換期間硫磺回收率降低和SO峰值排放的問題，確保了裝置高的硫磺回收率。、裝置先將熱段冷凝器出來的過程氣與余熱鍋爐出來的小部分650過程氣經(jīng)高溫慘和閥混合至273，進(jìn)入克勞斯反應(yīng)器，氣流中的H2S和SO2在催化劑床層上反應(yīng)生成元素硫。出克勞斯反應(yīng)器的過程氣溫度升至344左右，經(jīng)克勞斯硫磺冷凝器冷卻至127，分離出其中絕大部分硫蒸汽后，再利用氣氣換熱器加熱至再生需要的溫度后進(jìn)入再生反應(yīng)器。進(jìn)入再生反應(yīng)器中的硫蒸汽含量低，不僅有利于Claus反應(yīng)向生成元素硫的方向進(jìn)行

9、，最大限度地提高硫回收率，而且解決了過程氣也SSO比值在線分析儀的堵塞問題?？纱_保在線分析儀長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。、過程氣切換采用特制夾套三通閥自動(dòng)程序控制，切換靈敏，切換時(shí)間短，操作過程平穩(wěn)可靠。2.1.3超級(jí)克勞斯工藝超級(jí)克勞斯工藝特點(diǎn)是在前面的兩級(jí)或三級(jí)反應(yīng)器為常規(guī)克勞斯，但在富硫化氫的條件下（H2S/SO22）運(yùn)行，以保證進(jìn)入選擇性氧化反應(yīng)器的過程氣比略大于10。配入適當(dāng)高于化學(xué)當(dāng)量的空氣使硫化氨在催化劑上選擇性氧化為硫。較高的H2S/SO2比可得到較高的硫收率，但是過高的H2S/SO2比值必然使二段出口的硫化氫濃度升高，同時(shí)氧化選擇性氧化段進(jìn)料硫化氫濃度高將使催化劑床層產(chǎn)生大的溫升，這是需要

10、嚴(yán)格控制的，所以通常控制二段出口H2S/SO2比值在10左右，H2S濃度低于1.5。超級(jí)克勞斯工藝的關(guān)鍵步驟是選擇氧化段，所選用的選擇性催化劑只是將硫化氨氧化為元素硫，即使氧化過剩也不會(huì)產(chǎn)生和，也不催化H2S與的反應(yīng)。裝置的工藝特點(diǎn)：1.非精確H2S/SO2的2:1控制。超級(jí)克勞斯工藝通過調(diào)節(jié)風(fēng)氣比使進(jìn)入超級(jí)克勞斯反應(yīng)器中的H2S濃度適當(dāng)，在克勞斯段采用H2S過量操作，使離開末級(jí)克勞斯反應(yīng)器的尾氣中含有0.2-1.5的H2S。、靈活簡(jiǎn)便的操作性。超級(jí)克勞斯工藝克勞斯段采用過量的硫化氫操作，尾氣硫化氨濃度允許在化0.2-1.5范圍波動(dòng)。在超級(jí)克勞斯段采用前饋控制，進(jìn)入超級(jí)克勞斯反應(yīng)器前測(cè)定硫化氯

11、的含量，計(jì)算出所需空氣，在配加0.1-1.0的過量空氣，從而使得超級(jí)克勞斯工藝操作具有很大的靈活性、簡(jiǎn)便性。、高效的超級(jí)克勞斯催化劑。超級(jí)克勞斯催化劑能夠?qū)?5以上的硫化氫轉(zhuǎn)化為硫。并且，催化劑對(duì)過量的氧氣和高濃度的水不敏感，不發(fā)生克勞斯反應(yīng)和CO/H2的氧化反應(yīng)，不生成COS及CS2。這種選擇性強(qiáng)的催化劑使得高硫回收率成為可能。、硫回收率高。超級(jí)克勞斯工藝中克勞斯段過量會(huì)抑制的濃度，通常低于0.1；同時(shí)，在超級(jí)克勞斯段硫化氨的轉(zhuǎn)化率超過，加上裝置易于控制，其總硫收率超過99.2。2.1.3.1富氨酸性氣燃燒技術(shù)制約反應(yīng)爐和燒氨發(fā)生反應(yīng)的因素為 3T，即 : 停留時(shí)間、溫度和 混合程度。在酸性

12、氣燃燒爐火焰溫度保持在 1300 攝氏度左右、保持時(shí)間 1.5秒以上，且使用高溫穩(wěn)定火嘴可使得殘留氨濃度小于 50ppm。同時(shí)，國外多套裝置的運(yùn)行證明，過程氣殘留氨濃度小于 150ppm 的情況下，對(duì)系統(tǒng)沒有任何影響。但要使氨氣充分反應(yīng)，在富氨酸性氣回收硫磺過程中不堵塞，游離 NH3 必須達(dá)到 50ppm 一下的標(biāo)準(zhǔn)即可。 富氨酸性氣回收硫磺的燃燒爐有兩種是市場(chǎng)上應(yīng)用最為廣泛的，它們是： I：?jiǎn)位鹱?雙區(qū)燃燒爐。 單火嘴/雙區(qū)燃燒是通過控制二區(qū)旁路再生酸性進(jìn)氣量大小來實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫度的控制，使進(jìn)入火嘴的含氨和可再生的酸性氣在高溫條件下完成燃燒。 II：?jiǎn)位鹱?單區(qū)燃燒爐。這一方案是在渦流型燃燒器中

13、燃燒含氨和可再生的混合酸性氣體，通過風(fēng)箱(燒嘴外殼)的葉片產(chǎn)生旋流，使含氨和可再生的混合酸性氣體充分混合，這樣就能保證即使缺氧只要有高溫的火焰（大于 1250），氨氣就能被完全燃燒，因此，該方案可以作為 25%（v）以下的氨氣處理，且投資少，設(shè)備簡(jiǎn)單，流程簡(jiǎn)短。2.1.3.2過程氣再熱方式過程氣再熱方式主要包括中壓蒸汽加熱、電加熱、氣-氣換熱構(gòu)成的間接方法、熱氣旁通的直接加熱法、進(jìn)氣再熱爐和焚燒氣再熱爐構(gòu)成的再熱爐加熱法。 間接方法包括氣換熱和高溫蒸汽預(yù)熱，氣換熱也可以實(shí)現(xiàn)預(yù)熱，但操作彈性小，不適合工廠加工原油多變的情況。利用中壓蒸汽加熱法操作簡(jiǎn)單、彈性大、但投資偏大，對(duì)大中型硫磺回收裝置則是

14、合適的。針對(duì)聯(lián)合裝置內(nèi)有大量需求低壓蒸汽的酸性水汽提及溶劑再生用戶，正常操作時(shí)酸性氣一、二、三級(jí)冷凝器產(chǎn)生低壓蒸汽經(jīng)濟(jì)性最好。 再熱爐加熱無論是采用酸性氣還是采用烴類作燃料，對(duì)操作控制要求都十分嚴(yán)格，若燃料氣的組成波動(dòng)較大，須增加燃料氣密度儀，操作控制更為復(fù)雜，否則會(huì)因床層積碳而引起催化劑失活，增加系統(tǒng)壓降，甚至出現(xiàn)黑硫磺。 熱氣旁通法(高溫?fù)胶?雖然與間接加熱方式比較，Claus 段總硫回收率降低0.3%0.5%。比較適用于中小型硫磺回收裝置過程氣的加熱。由以上分析比較，此次采用自產(chǎn)中壓蒸汽加熱方式。2.1.4三級(jí)克勞斯工藝三級(jí)克勞斯工藝包含一個(gè)高溫反應(yīng)段和三個(gè)催化反應(yīng)段，廢熱鍋爐的過程氣被

15、冷凝后，將過程氣的硫分壓降低，通過加熱器加熱到克勞斯反應(yīng)溫度，在克勞斯轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行克勞斯反應(yīng)，通過三級(jí)的克勞斯反應(yīng)，最終尾氣通過尾氣灼燒爐燃燒后排放大氣，其硫橫回收效率最高只能達(dá)到98。在過去的25年中克勞斯工藝的原理并沒有改變，但是其性能、安全性、可靠性和運(yùn)行都有顯著提高。因此，根據(jù)陸上石油天然氣開采工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿中對(duì)尾氣SO2的排放要求，三級(jí)克勞斯回收工藝必須和尾氣回收裝置配合，尾氣才能達(dá)標(biāo)。過程氣再熱有兩類方式，一是間接再熱，二是直接再熱，間接再熱有蒸汽加熱，氣氣換熱器等，天然氣凈化廠無高壓蒸汽，不曾采用蒸汽再熱，僅用氣氣換熱器。間接再熱優(yōu)于直接再熱，它可提高硫轉(zhuǎn)化率，如有

16、可能優(yōu)先采用。氣氣換熱器的設(shè)計(jì)應(yīng)保證停車除硫作業(yè)時(shí)進(jìn)出口管箱及殼體內(nèi)不積存液硫，要注意進(jìn)出曰管箱過程氣接管位置。同時(shí)要有排除殼體內(nèi)液硫的措施。直接再熱有燃?xì)庠贌?、酸氣再熱和高溫滲和三種，酸氣再熱與高溫過程氣慘和本質(zhì)上是一樣的，都是將一部分高溫過程氣慘和至反應(yīng)器入口過程氣入口過程氣中。由于此部分高溫過程氣中硫蒸汽未經(jīng)冷凝分離即進(jìn)入反應(yīng)器中，不利于反應(yīng)器內(nèi)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，會(huì)降低轉(zhuǎn)化率。2.2尾氣處理工藝2.2.1堿洗尾氣處理工藝（1）動(dòng)力波堿洗技術(shù)由圖3可知:脫硫設(shè)備主要包括逆噴管和分液罐(塔)，前者核心是噴頭，該噴頭為大孔徑專利設(shè)計(jì)，采用耐磨的碳化硅材料制造，具有耐磨，不易堵塞，使用周期長(zhǎng)的特點(diǎn);在

17、逆噴段中，脫硫堿液經(jīng)噴頭自下而上噴出，與含硫煙氣逆相接觸，形成湍流泡沫區(qū);在泡沫區(qū)內(nèi)，氣液兩相實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，液滴不斷地吸收煙氣中的SO2，進(jìn)而形成一個(gè)穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)吸收區(qū)，實(shí)現(xiàn)氣液接觸和強(qiáng)化傳質(zhì);此外，在泡沫區(qū)，吸收液中的水分不斷蒸發(fā)，氣體得以冷卻，故逆噴段可最大限度地實(shí)現(xiàn)高效傳質(zhì)和傳熱，具備煙氣急冷和脫硫雙重功能;在分液罐(塔)內(nèi)，凈化煙氣經(jīng)高效除霧器脫除游離水后，由塔頂排出。動(dòng)力波堿洗技術(shù)特點(diǎn)是:在泡沫區(qū)內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)較高的氣液比，進(jìn)而保證具有良好的抗沖擊性能和深度脫硫;核心部件為靜設(shè)備，噴頭采用大口徑設(shè)計(jì)，不易堵塞和磨蝕，可實(shí)現(xiàn)裝置長(zhǎng)周期(大于4a)運(yùn)行;采用高效除霧器，排放煙氣中的游離水含量低

18、;凈化煙氣中SO2質(zhì)量濃度低于100mg/m3，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。（2）空塔噴淋堿洗技術(shù)由圖4可知:煙氣由脫硫塔塔底進(jìn)入，與塔頂經(jīng)多層霧化噴頭噴出的堿液逆相接觸，以脫除煙氣中SO2;凈化煙氣經(jīng)塔頂除霧器捕集游離液滴后，由塔頂排出。為了滿足脫硫效果，保證塔內(nèi)堿液與SO2充分接觸，需要堿液霧化程度很高，這樣縮短了噴頭的使用壽命，無法滿足連續(xù)4a的運(yùn)行周期要求。但該工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，投資成本較低。（3）噴射文丘里濕氣洗滌技術(shù)該工藝的流程簡(jiǎn)圖見圖5。噴射文丘里濕氣洗滌技術(shù)是利用文丘里的抽吸作用，將循環(huán)堿液噴入文丘里洗滌器中，然后對(duì)煙氣進(jìn)行抽吸，洗滌;凈化煙氣經(jīng)塔頂除霧脫除水相后，由煙囪排入大氣。該技術(shù)特點(diǎn)是:

19、由于文丘里的抽吸作用，可在一定程度上降低整個(gè)脫硫系統(tǒng)的壓降，甚至可使整個(gè)系統(tǒng)的壓降為零;SO2脫除效果好，凈化煙氣中SO2質(zhì)量濃度低于100mg/m3，能夠滿足排放要求;空塔設(shè)計(jì)，塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且耐腐蝕及耐磨性能優(yōu)越，無需檢修維護(hù)。(4)超重力煙氣脫硫技術(shù)由圖6可知:含硫煙氣與堿液同時(shí)進(jìn)入超重力反應(yīng)器，氣液兩相在旋轉(zhuǎn)填料中接觸并脫除SO2;凈化煙氣由反應(yīng)器中心排出，其中SO2質(zhì)量濃度低于100mg/m3;脫硫堿液由反應(yīng)器底部排出，經(jīng)泵升壓后循環(huán)使用。該技術(shù)的核心部件是超重力反應(yīng)器。技術(shù)特點(diǎn)是:采用超重力反應(yīng)器內(nèi)旋轉(zhuǎn)填料作為氣液傳質(zhì)、傳熱場(chǎng)所，可保證煙氣的凈化程度，同時(shí)對(duì)煙氣流量波動(dòng)具有良好

20、的抗沖擊性能;反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于動(dòng)設(shè)備，難以滿足裝置長(zhǎng)周期(4a)穩(wěn)定運(yùn)行的要求;需要電機(jī)帶動(dòng)反應(yīng)器轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)行成本高;單臺(tái)超重力反應(yīng)器處理能力有限，需多臺(tái)并聯(lián)使用，投資費(fèi)用高，占地面積大;反應(yīng)器內(nèi)存在氣液湍動(dòng)現(xiàn)象，氣液兩相分離效果差，需配置凈化煙氣除液設(shè)備。各種技術(shù)對(duì)比：相比其他煙氣堿洗技術(shù)，超重力煙氣脫硫技術(shù)在設(shè)備投資、占地面積、運(yùn)行費(fèi)用和設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行方面均無優(yōu)勢(shì)。對(duì)于空塔噴淋堿洗技術(shù)而言，為滿足脫硫效果，保證塔內(nèi)堿液與SO2氣體充分接觸，需要堿液的霧化程度很高，這樣就加速了對(duì)噴頭的腐蝕，使噴頭使用壽命無法滿足連續(xù)4a的運(yùn)行周期要求。動(dòng)力波堿洗技術(shù)和噴射文丘里濕氣洗滌技術(shù)流程基本相同，二

21、者對(duì)煙氣的凈化程度和對(duì)煙氣流量波動(dòng)的抗沖擊性能相當(dāng);后者在實(shí)現(xiàn)氣液良好接觸的基礎(chǔ)上，通過抽吸作用提升煙氣的壓力，進(jìn)而降低整個(gè)系統(tǒng)的壓降;此外，后者所用設(shè)備國產(chǎn)化程度高，技術(shù)許可費(fèi)用低，在投資方面較前者更具優(yōu)勢(shì)。因此，本項(xiàng)目選用噴射文丘里濕氣洗滌技術(shù)作為煙氣脫硫單元工藝。2.2.2加氫還原吸收工藝來自硫磺回收單元的尾氣進(jìn)人加氫進(jìn)料燃燒器,與加氫進(jìn)料燃燒器中燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饣旌?送人加氫反應(yīng)器。在加氫催化劑作用下,Claus尾氣中所含的SO2和元素硫與還原性氣體H2發(fā)生反應(yīng)生成H2S。羰基硫和二硫化碳在加氫反應(yīng)器中主要發(fā)生水解反應(yīng),生成硫化氫,很少一部分被H2還原。離開加氫反應(yīng)器的尾氣冷卻后進(jìn)人

22、尾氣吸收塔,用MDEA溶劑對(duì)尾氣中所含的H2S進(jìn)行選擇性吸收,經(jīng)再生后酸性氣返回硫磺回收部分循環(huán)處理。尾氣吸收塔頂?shù)奈矚膺M(jìn)人焚燒爐,通過燃燒天然氣產(chǎn)生的熱量將尾氣加熱至650,尾氣中剩余的H2S和COS在爐膛中進(jìn)行燃燒,轉(zhuǎn)化為SO2,其他可燃物如烴類、氫及CO也同時(shí)被燒掉。離開爐膛的高溫?zé)煔膺M(jìn)人焚燒爐廢熱鍋爐,回收熱量,產(chǎn)生中壓過熱蒸汽。2.3尾氣焚燒部分考慮到硫化氫和二氧化硫的毒性差異，所有的尾氣為了保險(xiǎn)起見都必須結(jié)果焚燒后才能排放，因此，在硫磺回收裝置后面必須加裝焚燒爐，以確保尾氣中的硫化氫氣體全部轉(zhuǎn)化為二氧化硫氣體。 通常尾氣焚燒有兩種方式，通過加熱尾氣使之與空氣充分混合后進(jìn)行的燃燒叫熱

23、焚燒；通過添加催化劑在低溫情況下通過與空氣發(fā)生反應(yīng)而使 H2S和硫化物充分轉(zhuǎn)化為二氧化硫氣體的叫催化劑焚燒。雖然催化劑可以實(shí)現(xiàn)低溫焚燒，但是由于其價(jià)格昂貴且尾氣中的氫氣和一氧化碳對(duì)催化劑有不利影響，所以催化劑焚燒法不太經(jīng)常使用。焚燒溫度：為了保證 H2S和COS得到充分燃燒，燃燒爐的溫度必須控制在高溫區(qū)，即 540750，高于 750會(huì)增加用氣量，不可取，低于 540會(huì)導(dǎo)致H2S和COS燃燒不完全?？諝膺^剩系數(shù)：空氣過剩系數(shù) 3%5%比較適宜。停留時(shí)間：氣體的停留時(shí)間在 0.81.5 秒。尾氣排放溫度：為了保證煙囪不會(huì)被腐蝕，焚燒后的高溫氣體的溫度必須控制在SO2的露點(diǎn)溫度，即約 250350

24、，高于于250會(huì)減少煙囪的腐蝕程度，不可取，不能過度的高于 250，必須滿足鋼材的安全溫度。 為滿足熱焚燒的經(jīng)濟(jì)效益和安全標(biāo)準(zhǔn)，本方案設(shè)置的焚燒爐加裝余熱鍋爐以便于實(shí)現(xiàn)對(duì)余熱的回收利用，同時(shí)確保排放出口溫度控制在 250350，避免 SO2的露點(diǎn)腐蝕。2.4液硫脫氣由于在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中，硫化氫氣體不論是液體還是固體均對(duì)環(huán)境和安全不利，且容易引起二次污染。以液體形式運(yùn)輸容易結(jié)聚，且在運(yùn)輸過程中容易引起爆炸；若以固體形式，則容易揮發(fā)逃逸造成環(huán)境的二次污染，所以，硫磺在出廠時(shí)必須確保硫化氫氣體處理干凈，而這以過程就叫著液硫脫氣。 當(dāng)下液硫脫氣有三種方法，第一種是循環(huán)脫氣法，第二種是鼓泡脫氣法，第三

25、種是汽提脫氣法。 循環(huán)脫氣以泵和管線組成運(yùn)輸通道，讓液硫反復(fù)通過釋放出硫化氫氣體通過尾氣焚燒進(jìn)行處理，如此重復(fù)，直到 H2S 低于一定要求即可結(jié)束。項(xiàng)目循環(huán)脫氣SHELL脫氣BP/AMOCO脫氣技術(shù)HOTO脫氣技術(shù)注入介質(zhì)NH3等空氣空氣空氣硫 池 內(nèi) 停 留 時(shí)間，h24242424脫 氣 后 液 硫 中H2S 量,ppm50101010投資較低高高中等操作費(fèi)用因循環(huán)量大，循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，電機(jī)功率消耗大，因而操作費(fèi)用及能耗均較高，一次投資低。因只要從鼓風(fēng)機(jī)出 口管線中抽出極少 量空氣，因而操作費(fèi)用及能耗均較低因只要從鼓風(fēng)機(jī)出口管 線中抽出極少量空氣，因而操作費(fèi)用及能耗均較低因只要從鼓風(fēng)機(jī)出口管線

26、中抽出極少量空氣，因而操 作費(fèi)用及能耗均較低第三章 超級(jí)克勞斯硫磺回收工藝3.1工藝方案本裝置采用超級(jí)克勞斯+直接選擇氧化+尾氣焚燒煙氣脫硫的工藝路線。裝置制硫部分采用常規(guī)Claus硫回收工藝,為一級(jí)熱反應(yīng)+兩級(jí)催化+一級(jí)直接氧化硫回收,余熱鍋爐及硫冷凝器發(fā)生低壓蒸汽,尾氣處理部分采用熱焚燒工藝,焚燒爐廢熱鍋爐發(fā)生高壓蒸汽,煙氣采用濕法煙氣脫硫工藝。3.2工藝技術(shù)特點(diǎn)（1）原料氣全部進(jìn)入反應(yīng)爐，但僅讓1/3體積的H2S燃燒生成SO2；（2）過程氣中H2S:SO2要控制在2：1（摩爾比）；（3）反應(yīng)爐內(nèi)部分H2S轉(zhuǎn)化成S蒸氣，其余H2S繼續(xù)在轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)化；（4）H2S理論回收率可達(dá)96%-9

27、8%，實(shí)際收率只可達(dá)94%-97%。3.3工藝流程敘述3.3.1制硫部分（1）進(jìn)氣系統(tǒng)該硫磺回收裝置包括兩股進(jìn)料,分別為:來自上游酸水汽提單元的酸性氣1及溶劑再生裝置的酸性氣2。酸性氣1進(jìn)入氣液分離罐進(jìn)行分液。酸性氣2進(jìn)入氣液分離罐進(jìn)行分液。經(jīng)過分液后的酸性氣進(jìn)入主燒嘴高溫燃燒反應(yīng)段風(fēng)機(jī)提供空氣作為主燒嘴的燃燒空氣,向主燒嘴提供足夠的氣量來對(duì)進(jìn)料酸氣中所含有的烴類和其他雜質(zhì)進(jìn)行完全燃燒,同時(shí)控制二級(jí)克勞斯反應(yīng)器出口氣中的H2S濃度達(dá)到0.60%(體積比)。碳?xì)浠衔锶紵饕啥趸己退?。為了回收主燃嘴中產(chǎn)生的熱量,將從主燃燒室出來的高溫氣體引入廢熱鍋爐的管程,工藝氣體被冷卻,同時(shí)產(chǎn)生低壓飽

28、和蒸汽,工藝氣體中的硫蒸氣被冷凝從氣體中分離出來。從廢熱鍋爐中冷凝下來的液態(tài)硫通過其液硫封被直接送往液硫槽。在廢熱鍋爐氣體出口通道中安裝有一個(gè)除霧器擋板,用以回收隨過程氣帶出的霧滴狀的液態(tài)硫。3.3.2催化反應(yīng)段從廢熱鍋爐出來的氣體在一級(jí)加熱器中被中壓蒸汽加熱以獲得一級(jí)克勞斯反應(yīng)器中催化反應(yīng)所需要的最佳反應(yīng)溫度240。在一級(jí)克勞斯反應(yīng)器中裝填了兩種催化劑,上層是氧化鋁型克勞斯催化劑,下層是氧化鈦型克勞斯催化劑以保證COS和CS2在催化床層下部進(jìn)行水解反應(yīng)。一級(jí)克勞斯反應(yīng)器入口溫度通過進(jìn)入一級(jí)加熱器的中壓蒸汽流量來進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。在一級(jí)反應(yīng)器中,過程氣中的H2S和S02在催化劑的作用下進(jìn)行克勞斯平

29、衡反應(yīng)。一級(jí)反應(yīng)器的入口溫度控制在240,以滿足COS和CS2水解反應(yīng)的要求。從一級(jí)反應(yīng)器出來的氣體進(jìn)入到一級(jí)硫冷凝器,氣體中的硫蒸氣在一級(jí)硫冷凝器中被冷凝從氣體中分離出來,冷凝下來的液態(tài)硫通過其液硫封被直接送往液硫槽。在一級(jí)硫冷凝器氣體出口通道中安裝有一個(gè)除霧器擋板,用以回收隨過程氣帶出的霧滴狀的液態(tài)硫從一級(jí)硫冷凝器出來的氣體在二級(jí)加熱器中被中壓蒸汽加熱以獲得二級(jí)克勞斯反應(yīng)器中催化反應(yīng)所需要的最佳反應(yīng)溫度。在二級(jí)克勞斯反應(yīng)器床層中裝填了氧化鋁型克勞斯催化劑二級(jí)克勞斯反應(yīng)器入口溫度通過進(jìn)入二級(jí)加熱器的中壓蒸汽流量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。二級(jí)克勞斯反應(yīng)器入口溫度低于一級(jí)克勞斯反應(yīng)器,以便促進(jìn)H2S和S02

30、進(jìn)一步反應(yīng)生成單質(zhì)硫在二級(jí)反應(yīng)器中,過程氣中的H2S和S02在催化劑的作用下進(jìn)行克勞斯平衡反應(yīng)。從二級(jí)反應(yīng)器出來的氣體進(jìn)入到二級(jí)冷凝器,氣體中的硫蒸氣在二級(jí)硫冷凝器中被冷凝從氣體中分離出來,冷凝下來的液態(tài)硫通過其液硫封被直接送往液硫槽。在二級(jí)硫冷凝器氣體出口通道中安裝有一個(gè)除霧器擋板,用以回收隨過程氣帶出的霧滴狀的液態(tài)硫。廢熱鍋爐、一級(jí)、二級(jí)硫冷凝器組合在同一個(gè)殼體中。鍋爐給水通過其液位控制被引入冷凝器殼體的一側(cè)。冷凝器產(chǎn)生低壓飽和蒸汽,低壓蒸汽可用于全廠的管線保溫。3.3.3部分氧化反應(yīng)段部分氧化應(yīng)為了獲得高硫磺回收率,從克勞斯反應(yīng)段出來的過程氣進(jìn)入部分氧化段。氣體首先在三級(jí)加熱器中被中壓蒸

31、汽加熱,使其達(dá)到部分氧化反應(yīng)器中催化反應(yīng)所需的最佳溫度(213),在部分氧化反應(yīng)器中,硫化氫經(jīng)過部分氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫。部分氧化反應(yīng)器中裝填有一種特殊的部分氧化催化劑。同時(shí)采用過量空氣操作來保持部分氧化反應(yīng)器中的氧化條件,以防止催化劑的硫化。因此,空氣要通過一個(gè)流量控制器來控制流量,空氣流量控制器的設(shè)定值由裝置的相對(duì)負(fù)荷值(根據(jù)主燒嘴的空氣需要量來計(jì)算)、反應(yīng)當(dāng)量、燃燒空氣的余量及部分氧化上游氣體中的硫化氫濃度來確定從部分氧化反應(yīng)器出來的氣體通過部分氧化硫冷凝器。為了盡量多的將氣體中的硫冷凝下,在這里,我們通過一臺(tái)空氣冷卻器來控制冷凝器中產(chǎn)生約0.2MPa(abs)左右的低壓飽和蒸汽,從而使

32、其在低溫條件下工作,即通過控制空氣冷卻器風(fēng)機(jī)的風(fēng)速來控制硫冷凝器的蒸汽壓力,使蒸汽壓力保持在0.2MPa(abs)左右,0.2MPa(abs)的蒸汽壓力與120的蒸汽溫度相匹配,此溫度略高于硫的凝固點(diǎn)溫度從部分氧化硫冷凝器(E-104)出來的液硫通過其液硫封被送往液硫槽。在部分氧化硫冷器氣體出口通道中安裝有一個(gè)除霧器擋板,用以回收隨過程氣帶出的霧滴狀的液態(tài)硫。從部分氧化硫冷凝器出來的氣體進(jìn)入下游的硫捕集器,在硫捕集器中安裝有一個(gè)除霧器擋來回收隨過程氣帶出的液態(tài)硫,捕集下來的液態(tài)硫通過其液硫封被直接送往液硫槽為了保護(hù)部分氧化催化劑及不影響整個(gè)裝置的運(yùn)行,在部分氧化段設(shè)有一個(gè)部分氧化旁路線,可以將

33、部分氧化進(jìn)行旁路,打旁路時(shí),從二級(jí)硫冷凝器出來的氣體將不進(jìn)入部分氧化段部分氧化旁路管線直接引入焚燒爐。3.3.4堿洗尾氣處理工藝克勞斯尾氣先通過尾氣換熱器與堿洗后的尾氣換熱降溫后進(jìn)入文丘里洗滌器,噴淋降溫洗滌,然后進(jìn)入堿洗洗滌器。脫硫溶液采用10%(wt)的NaOH溶液,煙氣自洗滌器頂部進(jìn)入,NaOH溶液自洗滌器頂部進(jìn)入進(jìn)行噴淋,脫硫溶液與煙氣在濾網(wǎng)上進(jìn)行接觸吸收吸收后約10%的Na2S03溶液進(jìn)入排液槽,通過鼓入空氣,將Na2S03溶液氧化成Na2S04溶液。N2SO4溶液通過泵升壓后送出界區(qū)。經(jīng)過脫硫后的凈化煙氣經(jīng)過除霧后通過煙囪排至大氣。3.3.5工藝流程圖3.4反應(yīng)原理3.4.1制硫部

34、分爐內(nèi)發(fā)生的燃燒反應(yīng):酸性氣與空氣混合，高溫下在反應(yīng)爐內(nèi)，硫化氫與空氣中的氧反應(yīng)。主反應(yīng)：制硫燃燒爐內(nèi)進(jìn)行的髙濕氧化反應(yīng)總反應(yīng)方程式：H2S+O22H2O+S2 （2-1）H2S+3/2O2=SO2+H2O （2-2）2H2S+SO2=3/2S2+2H20 (2-3)B副反應(yīng)； H2S+CO2=COS+H2O (2-5)CH4+2S2=CS2+2H2S (2-6)S2+2O2=2SO2 (2-7)H2S=S+H2 (2-8)其中(2-4)式中，當(dāng)配風(fēng)不足時(shí)會(huì)有碳黑生成，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)堵塞。3.4.2制硫部分一、二級(jí)轉(zhuǎn)化器內(nèi)發(fā)生的反應(yīng):A主反應(yīng)：2H2S+SO2=2H2O+ （2-9）B副反應(yīng)

35、：羰基硫與二硫化碳的副反應(yīng)：COS+H2S=CO2+H2S (2-11)CS2+2H2O=CO2+2H2S (2-12)這個(gè)水解反應(yīng)是有利的，此外，還伴隨著氣態(tài)硫分子結(jié)構(gòu)根據(jù)溫度的改變而轉(zhuǎn)變的反應(yīng)：S8S6S2 （2-13）3.4.3尾氣處理系統(tǒng)中把富氫氣加入到硫磺尾氣中，經(jīng)過加氫反應(yīng)器，將尾氣中的含硫化合物被還原或者被水解成硫化氫，反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行著以下反應(yīng)：A還原反應(yīng)： SO2+3H2=H2S+2H2O (2-14)S+H2=H2S (2-15)B水解反應(yīng)： COS+H2OH2S+CO2 (2-16)CS2+2H2O2H2S+CO2 (2-17)尾氣中未反應(yīng)的硫化氫以及部分二氧化碳被25的ME

36、DA（甲基二乙醇胺）溶液吸收，吸收和凈化的尾氣采用熱燃燒的方式把過量的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸蚝筮M(jìn)行排放，吸收液被送至溶劑再生裝置進(jìn)行再生。3.5物料平衡本裝置公稱規(guī)模為5000噸/年硫磺產(chǎn)品，年開工時(shí)數(shù)為7200小時(shí)。裝置實(shí)際物料平衡如下：序號(hào)物料名稱%（重）公斤/小時(shí)噸/天噸/年進(jìn)料1酸性氣689.22703.0016.8750622空氣2732.252787.0066.89200663燃料氣43.9244.81.083234硫膏25.49260.621875堿液129.90132.503.189546其他2.69102.002.45734合計(jì)1003795.3091.0927326出料1液體

37、硫磺15.73597.0014.3342982廢水5.44206.34.9514853尾氣78.83299271.8121542合計(jì)1003795.3091.09273263.6克勞斯催化劑3.6.1催化劑的發(fā)展催化劑的選擇和使用直接關(guān)系到硫磺回收裝置的總硫收率。為實(shí)現(xiàn)優(yōu)化生產(chǎn)，無論是從技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上，最有效的對(duì)策和措施是發(fā)展功能齊全的系列化硫磺回收及尾氣加氫催化劑。因此，隨著硫磺回收裝置的大型化和國產(chǎn)化，與之配套的催化劑也得到了快速發(fā)展。從表3中可以看出，Claus催化劑的發(fā)展有3大特點(diǎn):性氧化鋁催化劑向大比表面積、大孔容，且具有高Claus活性的方向發(fā)展;克服氧化鋁催化劑硫酸鹽化和水解性

38、能差的問題，相應(yīng)研發(fā)了專用催化劑和多功能復(fù)合型催化劑;在原有催化劑的基礎(chǔ)上新開發(fā)出性能更優(yōu)的同類催化劑(如LS新牌號(hào)催化劑)，依據(jù)處理的酸性氣含量及雜質(zhì)的不同，按其功能不同進(jìn)行合理搭配以取得最高的硫磺收率。綜合國內(nèi)裝置使用克勞斯反應(yīng)催化劑的經(jīng)驗(yàn)，大致得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：（1）在化學(xué)成分上，用于傳統(tǒng)的克勞斯反應(yīng)的活性氧化鋁催化劑中的氧化鋁含量在92%到98%范圍內(nèi)的反應(yīng)影響不大；（2）Na2O含量對(duì)催化劑活性影響不大，一般含量不超過0.5%；（3）新的催化劑比表面積明顯高于280m2/g（B.E.T.法測(cè)定值），這對(duì)催化劑的活性有一定的影響；（4）催化劑的壓碎強(qiáng)度應(yīng)高于15kg，對(duì)裝填多的大型裝置

39、此項(xiàng)指標(biāo)也應(yīng)適當(dāng)提高；（5）催化劑的磨耗率應(yīng)控制在小于1%，表面應(yīng)盡可能光滑，這不僅可以減少磨損，還可以減少氣體的流動(dòng)阻力，減少形成渠道的趨勢(shì)。3.6.2催化劑的選擇（1）活性Al2O3型硫橫回收催化劑這種氧化鋁催化劑是比較早投入使用的一種催化劑類型，早期工業(yè)不發(fā)達(dá)的時(shí)候，人們甚至用鋁礬土作為催化劑，后來為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，才逐漸引入活性Al2O3型催化劑，這種催化劑催化活性顯然更高，而且穩(wěn)定性比較好，氧化鋁粉末強(qiáng)度大、耐磨性好，而且用于固定床反應(yīng)器時(shí)整體床層壓降比較小。（2）Ti02基硫磺回收催化劑這種TiO2基硫磺回收催化劑十分穩(wěn)定，不易發(fā)生催化劑中毒現(xiàn)象，而且在對(duì)有機(jī)硫的水解反應(yīng)和

40、H2S與SO2的克勞斯反應(yīng)中，都能保持較高的催化效率?，F(xiàn)已被多個(gè)國內(nèi)外企業(yè)所使用，比較常見的就是CRS31型、S701型和CT68B型.3.7主要設(shè)備3.7.1反應(yīng)器一級(jí)、二級(jí)轉(zhuǎn)化器及部分氧化反應(yīng)器設(shè)備規(guī)格詳見主要設(shè)備清單,三臺(tái)反應(yīng)器共用同一殼體,反應(yīng)器內(nèi)分別填裝催化劑和支撐瓷球,催化劑及瓷球由格柵和型鋼支承,為防止高溫含硫過程氣對(duì)設(shè)備的腐蝕,并能適應(yīng)催化劑反應(yīng)的高溫條件,反應(yīng)器內(nèi)設(shè)隔熱耐磨耐酸襯里,設(shè)備需進(jìn)行整體焊后消除應(yīng)力熱處理并外表面設(shè)保溫層,除與殼壁相焊的零部件外,反應(yīng)器內(nèi)件材料均選用不銹鋼。反應(yīng)器底部出口管嘴應(yīng)與其襯里內(nèi)表面齊平,以避免腐蝕產(chǎn)物積存及腐蝕。3.7.2硫冷凝器一級(jí)、二級(jí)

41、和反應(yīng)爐余熱鍋爐為一臺(tái)臥式雙鞍式支座支承的圓筒形三合一釜式冷凝器,三級(jí)冷凝器置于同一殼體中,過程氣分別進(jìn)入不同的管程。過程氣經(jīng)管程與殼程的給水進(jìn)行換熱產(chǎn)生蒸汽,蒸汽部分不設(shè)分汽包,由冷凝器上部空間做汽水分離空間。過程氣出口處設(shè)置不銹鋼除沫器,并考慮除沫器的可更換性,出氣室采用蒸汽盤管伴熱。考慮液硫的自流,設(shè)備安裝時(shí)需傾斜一定角度。液硫出口設(shè)在最低點(diǎn)處,使操作過程中液硫在流動(dòng)的路徑上無死角。3.7.3主火嘴及反應(yīng)爐主火嘴和燃燒爐通常平行安裝,組成硫磺回收裝置的熱反應(yīng)器,同軸安裝在反應(yīng)爐的頭部,是硫磺回收裝置的心臟。反應(yīng)爐采用圓筒形臥式結(jié)構(gòu),尾部直接與余熱鍋爐相接。簡(jiǎn)體下部采用鞍式支座支撐反應(yīng)爐燃

42、燒器是硫磺回收裝置的核心設(shè)備,直接影響硫磺回收產(chǎn)品質(zhì)量和回收效果。性能優(yōu)良的燃燒器,應(yīng)具備以下工藝特點(diǎn):使空氣充分混合達(dá)到反應(yīng)平衡、使原料氣的雜質(zhì)NH3經(jīng)類完全燃燒,并實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火及控制的自動(dòng)化,為確保裝置的長(zhǎng)周期、安全可靠地運(yùn)行,并且從硫磺裝置的使用業(yè)績(jī)和長(zhǎng)周期工作的安全性來看,國外知名燃燒器廠商有著比較好的使用業(yè)績(jī)因此燃燒器建議引進(jìn)國外產(chǎn)品反應(yīng)爐殼體材質(zhì)為正火碳鋼,強(qiáng)度設(shè)計(jì)溫度350。內(nèi)部爐膛為多層復(fù)合型爐襯結(jié)構(gòu),由耐火磚和澆注料組成為防止低溫露點(diǎn)腐蝕和高溫硫化物腐蝕,反應(yīng)爐的外壁溫度設(shè)計(jì)控制在170-300之間爐外設(shè)置防護(hù)罩,同時(shí)可避免燙傷操作人員以及雨雪天氣造成爐體外壁的急冷現(xiàn)象。3.7.

43、4焚燒爐尾氣焚燒爐采用圓筒形臥式結(jié)構(gòu),尾部與焚燒爐廢熱鍋爐相接。筒體下部采用鞍式支座支撐尾氣焚燒爐燃燒器設(shè)計(jì)要求環(huán)保排放要求高,為確保裝置的長(zhǎng)周期、安全可靠地運(yùn)行,并且從硫磺裝置的使用業(yè)績(jī)和長(zhǎng)周期工作的安全性來看。3.7.5廢熱鍋爐硫磺回收裝置的廢熱鍋爐是典型的火管式鍋爐。廢熱鍋爐的管口與熱反應(yīng)器的出口相連,既是反應(yīng)爐的后墻又是過渡區(qū)的尾端。廢熱鍋爐有2個(gè)功能：一是通過產(chǎn)生蒸汽回收高熱;二是將工藝氣從1200冷卻到351。廢熱鍋爐的管殼及管人口通常使用高鋁陶瓷管密封套加以保護(hù),在密封套和管面之間使用90%的鋁鐵水泥耐火材料,厚度約10cm。3.7.6酸性氣分液罐分液罐的目的是脫除酸性氣中的冷凝

44、液并捕捉來源于上游胺再生塔或酸性水汽提塔的任何液體雜質(zhì),如酸性水、烴類及胺等。如果冷凝液穿過分液罐就會(huì)引起很多間題,如原料計(jì)量不準(zhǔn)、阻塞火嘴、損壞火嘴及燃燒爐的耐火材料、在反應(yīng)爐中引起不必要的副反應(yīng)、增加空氣消耗量、降低硫磺回收裝置的效率并阻塞下游設(shè)備等,分液罐應(yīng)安裝泵以便將收集到的液體輸送到上游的合適裝置進(jìn)行進(jìn)一步的加工。泵應(yīng)設(shè)計(jì)有開關(guān)閥,能夠根據(jù)由軟件或硬件控制的檢測(cè)裝置檢測(cè)到的液面的高低來控制泵的啟動(dòng)。每臺(tái)分液罐應(yīng)有2臺(tái)泵,1臺(tái)在線使用,另1臺(tái)備用,建議每臺(tái)分液罐使用獨(dú)立的備用泵。 3.8影響Claus硫磺回收裝置操作的主要因素3.8.1酸性氣成分（1） 原料氣通過制硫燃燒爐時(shí),如果氨燃

45、燒不完全,那么剩余部分的氨就會(huì)和工藝氣流中的各種酸性組分反應(yīng),生成銨鹽,在裝置的低溫部位就會(huì)產(chǎn)生各種固體銨鹽沉積,增加系統(tǒng)壓降,嚴(yán)重時(shí)將堵塞下游設(shè)備,迫使裝置停產(chǎn)。（2）酸性氣體中存在的烴類在反應(yīng)中會(huì)參與燃燒反應(yīng)，使得反應(yīng)設(shè)備溫度升高，從而增加燃燒爐的熱負(fù)荷，增加需氧量，增大管道和設(shè)備，使得投資額增大。（3）有機(jī)烴類物質(zhì)的存在使得副反應(yīng)增多，硫的轉(zhuǎn)化率減少，未充分反應(yīng)的烴類在催化劑的表面會(huì)產(chǎn)生積碳，催化劑涂層的形成，導(dǎo)致催化劑中毒的失活，必須限制烴類在反應(yīng)中，一般要求低于4%。（4）對(duì)硫回收率的影響由于氨的燃燒需要O2,而從助燃空氣中帶入的大量氮?dú)狻⑺羝约叭紵a(chǎn)物(N2和H2O)會(huì)稀釋參加

46、Claus反應(yīng)的有效反應(yīng)物,使之分壓降低。（5）氨在高溫下還可能形成各種氮的氧化物NOx。在有氧存在時(shí),NOx會(huì)將SO2催化氧化為SO3,SO3與水反應(yīng)生成硫酸,從而帶來嚴(yán)重的腐蝕問題。當(dāng)過程氣中有SO3或O2存在時(shí),會(huì)加速催化劑的硫酸鹽化,由于催化劑的活性中心被大量硫酸鹽占據(jù),使之迅速喪失活性,從而導(dǎo)致催化劑中毒。必須在含硫氣體燃燒爐內(nèi)處理含硫氣體中的氨氣，將其氧化為氮?dú)夂退?SO3+Al2O3Al2(SO4)3(11)3.8.2氣風(fēng)比H2S和SO2氣體混合比的過程中需要嚴(yán)格控制。H2S和SO2的混合比為2時(shí)，克勞斯反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為最佳。H2S和SO2的混合比例是一個(gè)參數(shù)，需要在克勞斯裝置的

47、過程進(jìn)行控制，以提高硫回收率?？刂茪怙L(fēng)比的主要手段是通過對(duì)空氣和酸性氣流量比例進(jìn)行設(shè)置；考慮到酸性氣體成分的波動(dòng)，H2S和SO2的比例可能也會(huì)受到影響，通常情況下在最后一級(jí)冷凝器后添加在線分析儀對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制，這套系統(tǒng)屬于微量調(diào)節(jié)。3.8.3反應(yīng)器的操作溫度反應(yīng)器的工作溫度取決于三個(gè)因素：熱功率因數(shù)，氣體成分和硫的露點(diǎn)。在熱力學(xué)過程中，降低了加工溫度，提高了硫的轉(zhuǎn)化率，但當(dāng)工藝氣體溫度過低時(shí)，催化劑的表面上的硫會(huì)被凝聚成一個(gè)固體表面，對(duì)催化劑表面進(jìn)行包覆的，使其中毒而失去活性，使過程氣體的溫度高于硫蒸氣的溫度，高的值約為1030。3.9影響克勞斯反應(yīng)的因素3.9.1溫度克勞斯過程分兩部分，

48、900K以上為熱反應(yīng)區(qū)，這是在燃燒爐內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)，在此溫度下硫分子主要是S2，從反應(yīng)可見，是吸熱反應(yīng)，而且是從3mol反應(yīng)物變成3.5mol生成物，因而溫度升高和壓力降低有利于反應(yīng)的進(jìn)行，即可提高轉(zhuǎn)化率。而另一部分在800K以下為催化反應(yīng)區(qū)，主要是在各級(jí)轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。在800K以下，硫分子逐漸向S6和S8轉(zhuǎn)變，并放出熱量，使克勞斯反應(yīng)呈放熱反應(yīng)，因?yàn)槭欠艧岱磻?yīng)，同時(shí)生成物的摩爾數(shù)小于反應(yīng)物的摩爾數(shù)，所以降低溫度和增高壓力對(duì)此反應(yīng)有利。H2S的平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如下圖2-8所示：圖2-8表示了平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度的關(guān)系。由圖2-8可見，克勞斯過程分兩部分。900K以上為熱反應(yīng)區(qū)

49、，這是在反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng).在此溫度下硫分子主要是S2，從反應(yīng)(2-3)可見，是吸熱反應(yīng)，而且是從3mol反應(yīng)物變成3.5mol生成物，因而溫度升高和壓力降低有利于反應(yīng)的進(jìn)行，即可提高轉(zhuǎn)化率。而另一部分，在800K以下為催反應(yīng)區(qū)，主要是在各級(jí)轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。在800K以下，硫分子逐漸向S6和S8轉(zhuǎn)變，并放出熱量，使克勞斯反應(yīng)呈放熱反應(yīng)。3.9.2H2S和SO2的比理想的克勞斯反應(yīng)要求過程氣中H2S和SO2的比(摩爾比)為2:1，才能獲得高的轉(zhuǎn)化率。這是克勞斯裝置最重要的操作參數(shù)，它和轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如圖2-9所示。從圖2-9可以看出，如果反應(yīng)前過程氣中H2S/SO2為2時(shí)，在任何轉(zhuǎn)化率下，

50、反應(yīng)后過程氣中H2S/SO2也為2。若反應(yīng)前過程氣中H2S/SO2與2有任何微小的偏差，均將使反應(yīng)后過程氣中H2S/SO2與2產(chǎn)生更大的偏差，而且轉(zhuǎn)化率愈高偏差愈大?，F(xiàn)在比較先進(jìn)的克勞斯裝置已經(jīng)采用在線分析儀連續(xù)分析尾氣中H2S/SO2的比值62，自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)量，提高了硫收率。3.9.3空速空速是控制過程氣與催化劑接觸時(shí)間的重要操作參數(shù)。空速過高會(huì)導(dǎo)致過程氣在催化劑床層上的停留時(shí)間不夠。一部分物料來不及充分接觸和反應(yīng)，從而使平衡轉(zhuǎn)化率降低。另一方面，空速過高也會(huì)使床層溫升幅度大，反應(yīng)溫度高，這也不利于提高轉(zhuǎn)化率。反之，空速太低則使設(shè)備效率降低，體積過大。第四章 工藝過程中出現(xiàn)的故障及措施4.1酸性氣含烴超標(biāo)4.1.1酸性氣中烴含量超標(biāo)，會(huì)造成以下影響(1)制硫爐超溫，嚴(yán)重超溫會(huì)導(dǎo)致爐襯里變形，爐體塌陷；(2)系統(tǒng)積碳堵塞或壓降上升，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致裝置被迫停工；(3)催化劑活性下降，使用壽命降低；(4