硫回收工藝講解

關(guān)于硫回收工藝講解我國硫回收技術(shù)現(xiàn)狀

1．概況

我國克勞斯法回收硫生產(chǎn)起步于六十年代中期，第一套工業(yè)克勞置于1964年在四川天然氣田建成投產(chǎn)，I971年在山東勝利煉油石化）又成功地實現(xiàn)了以煉油廠酸性氣為原料的回收硫生產(chǎn)。從此揭開了我國硫回收技術(shù)發(fā)展的序幕。

經(jīng)過近50多年時間不斷地努力，我國的硫回收技術(shù)在科研、設(shè)計和生產(chǎn)單位通力合作下，以提高硫回收率、減少環(huán)境污染為目標(biāo)，在完善工藝、改進(jìn)設(shè)備方面巳取得顯著進(jìn)步．迄今為止，國內(nèi)已建成200多套回收硫生產(chǎn)裝第2頁,共17頁，2024年2月25日，星期天置。其中，四川天然氣田有多套裝置，中國石化、中石油煉油廠和有關(guān)石化企業(yè)的酸性氣硫回收裝置有幾十套，此外在建和擬建裝置還有幾十套。我國硫回收裝置酸性氣供應(yīng)情況，除天然氣田裝置氣源單純，相對比較穩(wěn)定外，煉油廠裝置因受上游催化裂化、加氫、焦化、液態(tài)烴脫硫和脫硫污水汽提等多路供氣裝置和進(jìn)廠原油加工處理量及含硫量波動的影響，酸性氣供量或H2S濃度變化幅度很大，烴類夾帶超標(biāo)現(xiàn)象也時有發(fā)生。因此為了保證裝置連續(xù)生產(chǎn)和成品硫磺質(zhì)量，我國絕大多數(shù)裝置均采用操作彈性大、用酸性氣燃燒爐出口高溫過程氣分別調(diào)節(jié)一、二級轉(zhuǎn)化器入口溫度的外摻臺法和直流式工藝。第3頁,共17頁，2024年2月25日，星期天2．目前國內(nèi)主要工藝克勞斯工藝是脫除氣體中H2S并副產(chǎn)硫磺的一種最傳統(tǒng)的工藝技術(shù),它包括燃燒室和催化反應(yīng)器兩部分。在燃燒室內(nèi)，進(jìn)料氣中硫化氫的三分之一燃燒成二氧化硫，生成的二氧化硫和剩余的硫化氫進(jìn)行克勞斯反應(yīng)生成單質(zhì)硫磺。離開燃燒室的混合氣體冷卻降溫，生成的硫磺被冷凝為液體后分離，氣體送催化反應(yīng)器處理。在催化反應(yīng)器內(nèi)，含有二氧化硫和硫化氫的氣體在克勞斯催化劑的作用下，繼續(xù)發(fā)生克勞斯反應(yīng)生成單質(zhì)硫磺。催化反應(yīng)器可以串聯(lián)設(shè)置以增加硫磺回收率，每個催化反應(yīng)器的出口氣體經(jīng)冷卻降溫，將生成的硫磺冷凝分離，使得下一級催化反應(yīng)器內(nèi)的克勞斯反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行。從最后一級催化反應(yīng)器來的尾氣以及從液硫槽來的放空氣中含有一定的H2S、COS、Sx等硫化物，這些硫化物需要在通過焚燒后才能放空。●克勞斯硫回收＋斯科科尾氣處理工藝●兩級克勞斯反應(yīng)＋超級克勞斯（催化氧化）＋氨法脫硫●兩級克勞斯反應(yīng)＋氨法脫硫第4頁,共17頁，2024年2月25日，星期天工藝流程第5頁,共17頁，2024年2月25日，星期天H2S和烴類在燃燒爐中高溫下和O2發(fā)生復(fù)雜燃燒反應(yīng)：

2H2S+3O2→2SO2+2H2O2H2S+O2→2S+2H2OCH4

+SO2→COS+H2O+H2CH4

+2S2→CS2+H2S2Cn

H2n

+3nO2→2nCO2+2nH2O第6頁,共17頁，2024年2月25日，星期天內(nèi)蒙古大唐國際克什克騰煤制氣項目硫回收

裝置工藝說明進(jìn)入裝置的主硫化氫酸性氣和預(yù)洗閃蒸塔酸性氣直接通過制硫燃燒爐（61-F01）火嘴進(jìn)入燃燒爐爐膛；由制硫鼓風(fēng)機(jī)（61-V01）供給的空氣全部經(jīng)過反應(yīng)爐火嘴進(jìn)入爐膛。爐膛溫度較高，達(dá)到1300℃左右，較高的爐膛溫度可以將主硫化氫酸性氣和預(yù)洗閃蒸塔酸性氣中的烴類全部氧化分解，保證產(chǎn)品質(zhì)量符合要求。煤氣水分離膨脹氣和酚回收酸性氣直接進(jìn)入尾氣焚燒爐。

反應(yīng)爐后的高溫氣流有6.5%左右做為一級再熱的高溫?fù)胶希═V-0301）熱源，其余高溫氣流進(jìn)入制硫余熱鍋爐（61-W01），產(chǎn)生4.5MPa(g)中壓飽和蒸汽回收余熱，過程氣溫度降至350℃左右再進(jìn)入一級冷凝冷卻器（61-W02）生產(chǎn)0.5MPa(g)低壓飽和蒸汽，過程氣溫度降至165℃左右，在反應(yīng)爐內(nèi)高溫Claus反應(yīng)生成的元素硫被冷凝為液體硫磺。液硫通過硫封罐（61-B02A）后進(jìn)入液硫池（61-B06）回收。第7頁,共17頁，2024年2月25日，星期天一級硫冷凝器出口的低溫過程氣與反應(yīng)爐后的6.5%高溫氣流混合后，溫度達(dá)到250℃左右進(jìn)入一級轉(zhuǎn)化器（61-C01），在催化劑的作用下，H2S與SO2進(jìn)行Claus反應(yīng)生成元素硫（H2S+SO2→S+H2O），COS和CS2進(jìn)行水解反應(yīng)生成H2S；過程氣溫度升高至315℃左右先進(jìn)入過程氣換熱器（61-W04）與二級冷凝冷卻器（61-W03）出口的低溫氣流換熱后再進(jìn)入二級冷凝冷卻器（61-W04），生產(chǎn)0.5MPa(g)低壓飽和蒸汽，過程氣溫度降至165℃左右。在一級轉(zhuǎn)化器中Claus反應(yīng)生成的元素硫被冷凝為液體硫磺。液硫通過硫封罐（61-B02B/C）后進(jìn)入液硫池（61-B06）回收第8頁,共17頁，2024年2月25日，星期天二級冷凝冷卻器出口的低溫過程氣進(jìn)入過程氣換熱器（61-W04）殼程與一級轉(zhuǎn)化器（61-C01）后的315℃高溫氣流換熱后，溫度達(dá)到210℃左右進(jìn)入二級轉(zhuǎn)化器（61-C02），在制硫催化劑的作用下，H2S與SO2繼續(xù)進(jìn)行Claus生成元素硫；過程氣溫度升高至220℃左右進(jìn)入三級冷凝冷卻器（61-W05），生產(chǎn)0.1MPa(g)低壓飽和蒸汽，過程氣溫度降至125～130℃。在二級轉(zhuǎn)化器（61-C02）中Claus反應(yīng)生成的元素硫被冷凝為液體硫磺。液硫通過硫封罐（61-B02D）后進(jìn)入液硫池（61-B06）回收。三級冷凝冷卻器（61-W05）產(chǎn)生的0.1MPa(g)低壓飽和蒸汽經(jīng)過乏汽空冷器冷凝為液態(tài)水返回三級冷凝冷卻器（61-W05）殼程循環(huán)使用。第9頁,共17頁，2024年2月25日，星期天三級冷凝冷卻器（61-W05）出口的制硫尾氣經(jīng)過尾氣分液罐，液硫通過硫封罐（61-B02E）后進(jìn)入液硫池（61-B06）回收。煤氣水分離膨脹氣和酚回收酸性氣經(jīng)過酸性氣分液罐（61-B01）混合的混合酸性氣和尾氣分液罐的尾氣進(jìn)入尾氣焚燒爐（61-F02）。尾氣焚燒爐（61-F02）通過燃燒燃料氣和由鼓風(fēng)機(jī)（61-V02）來的空氣，爐膛溫度達(dá)到600℃左右，在高溫下，尾氣中的非二氧化硫硫化物全部氧化為SO2；氧含量控制在2～3%(v)的高溫?zé)煔庀群蠼?jīng)過中壓蒸汽過熱器（61-W07）、尾氣爐中壓廢熱鍋爐（61-W08）、尾氣爐低壓廢熱鍋爐（61-W09），煙氣溫度下降至165℃左右至氨法脫硫尾氣處理單元。尾氣爐中壓廢熱鍋爐產(chǎn)生的4.5MPa(g)中壓飽和蒸汽與制硫余熱鍋爐產(chǎn)生的4.5MPa(g)中壓飽和蒸汽合并進(jìn)入中壓蒸汽過熱器（61-W07），過熱后的4.43MPa(g)，435℃中壓過熱蒸汽全部輸出并入中壓蒸汽管網(wǎng)。尾氣爐低壓廢熱鍋爐產(chǎn)生的0.5MPa(g)，158℃低壓飽和蒸汽與一、二級冷凝冷卻器（61-W02、03）產(chǎn)生的0.5MPa(g)，158℃低壓飽和蒸汽合并，少部分供裝置保溫伴熱自用，其余輸出并網(wǎng)。第10頁,共17頁，2024年2月25日，星期天冷凝冷卻器產(chǎn)出的液態(tài)硫磺進(jìn)入液硫脫氣池，循環(huán)脫氣法是往液硫脫氣池中注入少量喹啉做催化劑，促使以多硫化物形式存在于液硫中的H2S分解；再通過液硫脫氣泵（61-P02）的循環(huán)—噴灑過程使H2S逸入氣相,用吹掃氣—N2將H2S趕出，廢氣用蒸汽噴射器（61-X23）抽出至尾氣焚燒爐焚燒。脫氣后的液硫用液硫提升泵（61-P03）將其送至液硫成型機(jī)（61-X25），成型為半圓顆粒狀的固體硫磺；固體硫磺落入稱重碼垛機(jī)（61-X26）料倉（61-B10），經(jīng)稱重、包裝、縫口、碼垛后進(jìn)入庫棚存放，產(chǎn)品外運(yùn)出廠。第11頁,共17頁，2024年2月25日，星期天本裝置主要操作條件制硫燃燒爐溫度：1250～1500℃一級轉(zhuǎn)化器進(jìn)口/出口溫度：240～260℃/310～320℃二級轉(zhuǎn)化器進(jìn)口/出口溫度：～210℃/～225℃制硫余熱鍋爐出口溫度/蒸汽壓力：300～350℃/4.5MPa(g)一、二、三級硫冷凝器過程氣出口溫度：～165℃一、二級硫冷凝器產(chǎn)汽壓力：0.5MPa(g)三級硫冷凝器過程氣出口溫度：125～130℃三級硫冷凝器蒸汽壓力：0.1MPa(g)尾氣焚燒爐出口尾氣溫度：550～650℃中壓蒸汽過熱器出口尾氣溫度：～440℃尾氣中壓廢熱鍋爐出口尾氣溫度：～300℃尾氣低壓廢熱鍋爐出口尾氣溫度：165℃尾氣焚燒爐出口尾氣壓力：5～10kPa(g)尾氣焚燒爐出口尾氣流量：78350nm3/h第12頁,共17頁，2024年2月25日，星期天本裝置主要設(shè)備1一級轉(zhuǎn)化器2二級轉(zhuǎn)化器3硫封罐4尾氣分液罐5排污膨脹器6制硫余熱鍋爐7一級硫冷凝器8過程氣換熱器9二級硫冷凝器10三級硫冷凝器11中壓蒸汽過熱器12尾氣中壓廢熱鍋爐13尾氣低壓余熱鍋爐14制硫反應(yīng)爐第13頁,共17頁，2024年2月25日，星期天15尾氣焚燒爐16乏汽空冷器17液硫脫氣泵18液硫提升泵19成型循環(huán)水泵20制硫鼓風(fēng)機(jī)21尾氣鼓風(fēng)機(jī)22制硫反應(yīng)爐火嘴23尾氣焚燒爐火嘴24高溫?fù)胶祥y25液硫成型機(jī)26半自動包裝碼垛機(jī)27內(nèi)燃機(jī)叉車第14頁,共17頁，2024年2月25日，星期天本裝置生產(chǎn)和處理能力（一期）主硫化氫酸性氣規(guī)格(一期工程)：16340Nm3/h硫化氫濃度30％Claus硫回收年產(chǎn)硫磺約5.427萬噸