硫磺回收实用工艺介绍
word目录第一章总论2项目背景2硫磺性质与用途2第二章工艺技术选择2克劳斯工艺2工艺2硫横回收工艺2超级克劳斯工艺2三级克劳斯工艺2尾气处理工艺2碱洗尾气处理工艺2加氢复原吸收工艺2尾气燃烧局部2液硫脱气2第三章超级克劳斯硫磺回收工艺2工艺方案2工艺技术特点2工艺流程表示2制硫局部2催化反响段2局部氧化反响段2碱洗尾气处理工艺2工艺流程图2反响原理2制硫局部一、二级转化器发生的反响:2尾气处理系统中2物料平衡2克劳斯催化剂2催化剂的开展2催化剂的选择2主要设备2反响器2硫冷凝器2主火嘴与反响炉2燃烧炉2废热锅炉2酸性气分液罐2影响Claus硫磺回收装置操作的主要因素2影响克劳斯反响的因素2第四章工艺过程中出现的故障与措施2酸性气含烃超标2系统压降升高2阀门易坏2设备腐蚀严重2第一章总论项目背景自从本世纪30年代改良克劳斯法实现工业化以后，以含H2S酸性气为原料的回收硫生产得到了迅速开展，特别是50年代以来开采和加工了大量的含硫原油和天然气，工业上普遍采用克劳斯过程回收元素硫经近半个世纪的演变，克劳斯法在催化剂研制、自控仪表应用、材质和防腐技术改善等方面取得了很大的进展，但在工艺技术方面，根本设计变化不大，普遍采用的仍然是直流式或分流式工艺。
由于受反响温度下化学反响平衡的限制，即使在设备和操作条件良好的情况下，使用活性好的催化剂和三级转化工艺，克劳斯法硫的回收率最高也只能达到97%左右，其余的H2S、气态硫和硫化物即相当于装置处理量的3%～4%的硫，最后都以SO2的形式排入大气，严重地污染了环境随着社会经济的不断开展，世界可供原油正在重质化，高含硫、高含金属原油所占份额也越来越大，迫使炼油厂商不断地开发新的技术，对重质原油进展深度加工然而原油的深度加工和生产低硫油品必然会使炼油厂副产大量H2S气体传统上含H2S的酸性气都采用克劳斯法回收硫磺，随着各国对环境保护日益重视，制定了更加严格的环保法规，迫使炼油工作者不断改良工艺，提高装置效能，降低尾气排硫量因此硫回收技术开展很快，近十几年来出现了许多新工艺、新技术，使硫回收技术提高到一个新水平硫磺性质与用途硫的物理性质1bar下沸点℃熔点〔纯S〕120℃比重燃点232℃闪点207℃溶解性单质硫不溶于H2O，微溶于C2H6O、C4H10O，溶于CS2形状黄色晶体，有一种特殊气味化学性质化学性质活泼能和大多数元素发生化学反响，生成相应的硫化物用途主要用于制造生产各种染料，多功能药剂，火柴，炸药，橡胶产品等。
危险性其硫蒸汽和硫燃烧生成的SO2对人的身体有毒并造成伤害第二章工艺技术选择硫磺回收装置由四局部组成，它们分别是 Claus 硫磺回收局部、尾气回收处理局部、尾气脱氢燃烧局部、液硫脱气局部等四局部组成克劳斯工艺工艺MCRC亚露点硫横回收工艺是由加拿大矿物和化学资源公司提出的一种把硫磺回收装置和尾气处理装置结合成一体的新技术，它将克劳斯反响扩展至硫露点以下、凝固点以上的低温〔130-150℃〕条件下，使克劳斯反响进展的更完全，在1976年实现工业化MCRC的工艺特点是：1、前半段与常规克劳斯回收工艺流程一样，后半段为两级交替处于吸附状态的MCRC催化反响段过程气切换阀自动程序控制，切换灵敏，操作过程平稳可靠；2、再生热源为上游克劳斯反响段经分硫和再热后的过程气本身，无需单独的再生系统和补充再生能量；3、过程气的再热方式为高温惨合和通过气气换热器再热，流程简单，占地面积小，操作和维修简便，4、由于应用了低温克劳斯技术，最后一级转化器中过程气是在硫蒸汽露点温度下反响，使实际转化率能够接近理论值MCRC过程最大特点之一是采取在线再生方式故具有占地少、能耗低、投资省、收率高、操作方便等优点，将常规克劳斯装置与尾气处理装置结合为一体，得到广泛的应用。
硫横回收工艺CPS硫横回收工艺是酸性气田天然气净化处理的关键配套技术，属于克劳斯延伸类硫横回收工艺，该工艺根据硫化氢与氧气反响生成单质硫和水的化学反响为可逆、放热反响的机理，在流程上创新性地增加了再生态切换前的预冷工艺，降低催化剂反响温度；创新性地増加了再生前的冷凝去硫工艺，降低单质硫分压值；创新性地回收燃烧炉排放烟气余热用于催化剂再热工艺，确保再生温度稳定，同时对废热进展充分回收利用等与国际同类硫磺回收工艺相比，具有投资省、硫横收率高、能耗低、SO2等污染物排放少、适应性强的优点CPS工艺由一床克劳斯反响段和三个后续的低温克劳斯反响段组成，主要特点有：１、装置应用低温克劳斯技术先对催化剂再生后的反响器进展预冷，待再生态的反响器过渡到低温吸附态时，下一个反响器才切换至再生状态，全过程中始终有两个反响器处于低温吸附状态，有效防止了同类工艺不经预冷就切换，从而导致切换期间硫磺回收率降低和SO２峰值排放的问题，确保了装置高的硫磺回收率２、装置先将热段冷凝器出来的过程气与余热锅炉出来的小局部650℃过程气经高温惨和阀混合至273°Ｃ，进入克劳斯反响器，气流中的H2S和SO2在催化剂床层上反响生成元素硫。
出克劳斯反响器的过程气温度升至344℃左右，经克劳斯硫磺冷凝器冷却至127°Ｃ，别离出其中绝大局部硫蒸汽后，再利用气／气换热器加热至再生需要的温度后进入再生反响器进入再生反响器中的硫蒸汽含量低，不仅有利于Claus反响向生成元素硫的方向进展，最大限度地提高硫回收率，而且解决了过程气也S／SO２比值在线分析仪的堵塞问题可确保在线分析仪长期可靠运行３、过程气切换采用特制夹套三通阀自动程序控制，切换灵敏，切换时间短，操作过程平稳可靠超级克劳斯工艺超级克劳斯工艺特点是在前面的两级或三级反响器为常规克劳斯，但在富硫化氢的条件下〔H2S/SO2>2〕运行，以保证进入选择性氧化反响器的过程气Ｈ２Ｓ／ＳＯ２比略大于10配入适当高于化学当量的空气使硫化氨在催化剂上选择性氧化为硫较高的H2S/SO2比可得到较高的硫收率，但是过高的H2S/SO2比值必然使二段出口的硫化氢浓度升高，同时氧化选择性氧化段进料硫化氢浓度高将使催化剂床层产生大的温升，这是需要严格控制的，所以通常控制二段出口H2S/SO2比值在10左右，H2S浓度低于％超级克劳斯工艺的关键步骤是选择氧化段，所选用的选择性催化剂只是将硫化氨氧化为元素硫，即使氧化过剩也不会产生Ｓ〇２和Ｓ〇３，也不催化H2S与Ｓ〇２的反响。
装置的工艺特点：1.非准确H2S/SO2的2:1控制超级克劳斯工艺通过调节风气比使进入超级克劳斯反响器中的H2S浓度适当，在克劳斯段采用H2S过量操作，使离开末级克劳斯反响器的尾气中含有％％的H2S２、灵活简便的操作性超级克劳斯工艺克劳斯段采用过量的硫化氢操作，尾气硫化氨浓度允许在化％％围波动在超级克劳斯段采用前馈控制，进入超级克劳斯反响器前测定硫化氯的含量，计算出所需空气，在配加％％的过量空气，从而使得超级克劳斯工艺操作具有很大的灵活性、简便性３、高效的超级克劳斯催化剂超级克劳斯催化剂能够将85％以上的硫化氢转化为硫并且，催化剂对过量的氧气和高浓度的水不敏感，不发生克劳斯反响和CO/H2的氧化反响，不生成COS与CS2这种选择性强的催化剂使得高硫回收率成为可能４、硫回收率高超级克劳斯工艺中克劳斯段Ｈ２Ｓ过量会抑制Ｓ〇２的浓度，通常低于％；同时，在超级克劳斯段硫化氨的转化率超过９０％，加上装置易于控制，其总硫收率超过％富氨酸性气燃烧技术制约反响炉和烧氨发生反响的因素为 3T，即 : 停留时间、温度和混合程度在酸性气燃烧炉火焰温度保持在 1300 摄氏度左右、保持时间秒以上，且使用高温稳定火嘴可使得残留氨浓度小于 50ppm。
同时，国外多套装置的运行证明，过程气残留氨浓度小于 150ppm 的情况下，对系统没有任何影响但要使氨气充分反响，在富氨酸性气回收硫磺过程中不堵塞，游离 NH3 必须达到 50ppm 一下的标准即可富氨酸性气回收硫磺的燃烧炉有两种是市场上应用最为广泛的，它们是：I：单火嘴/双区燃烧炉单火嘴/双区燃烧是通过控制二区旁路再生酸性进气量大小来实现对炉温度的控制，使进入火嘴的含氨和可再生的酸性气在高温条件下完成燃烧II：单火嘴/单区燃烧炉这一方案是在涡流型燃烧器中燃烧含氨和可再生的混合酸性气体，通过风箱(烧嘴外壳)的叶片产生旋流，使含氨和可再生的混合酸性气体充分混合，这样就能保证即使缺氧只要有高温的火焰〔大于 1250℃〕，氨气就能被完全燃烧，因此，该方案可以作为 25%〔v〕以下的氨气处理，且投资少，设备简单，流程简短过程气再热方式过程气再热方式主要包括中压蒸汽加热、电加热、气-气换热构成的间接方法、热气旁通的直接加热法、进气再热炉和燃烧气再热炉构成的再热炉加热法间接方法包括气换热和高温蒸汽预热，气换热也可以实现预热，但操作弹性小，不适合工厂加工原油多变的情况利用中压蒸汽加热法操作简单、弹性大、但投资偏大，对大中型硫磺回收装置如此是适宜的。
针对联合装置有大量需求低压蒸汽的酸性水汽提与溶剂再生用户，正常操作时酸性气一、二、三级冷凝器产生低压蒸汽经济性最好再热炉加热无论是采用酸性气还是采用烃类作燃料，对操作控制要求都十分严格，假如燃料气的组成波动较大，须增加燃料气密度仪，操作控制更为复杂，否如此会因床层积碳而引起催化剂失活，增加系统压降，甚至出现黑硫磺热气旁通法(高温掺合)虽然与间接加热方式比拟，Claus 段总硫回收率降低0.3%～0.5%比拟适用于中小型硫磺回收装置过程气的加热由以上分析比拟，此次采用自产中压蒸汽加热方式三级克劳斯工艺三级克劳斯工艺包含一个高温反响段和三个催化反响段，废热锅炉的过程气被冷凝后，将过程气的硫分压降低，通过加热器加热到克劳斯反响温度，在克劳斯转化器进展克劳斯反响，通过三级的克劳斯反响，最终尾气通过尾气灼烧炉燃烧后排放大气，其硫横回收效率最高只能达到98％在过去的25年中克劳斯工艺的原理并没有改变，但是其性能、安全性、可靠性和运行都有显著提高因此，根据《陆上石油天然气开采工业污染物排放标准》征求意见稿中对尾气SO2的排放要求，三级克劳斯回收工艺必须和尾气回收装置配合，尾气才能达标过程气再热有两类方式，一是间接再热，二是直接再热，间接再热有蒸汽加热，气气换热器等，天然气净化厂无高压蒸汽，不曾采用蒸汽再热，仅用气气换热器。
间接再热优于直接再热，它可提高硫转化率，如有可能优先采用气气换热器的设计应保证停车除硫作业时进出口管箱与壳体不积存液硫，要注意进出曰管箱过程气接收位置同时要有排除壳体液硫的措施直接再热有燃气再热、酸气再热和高温渗和三种，酸气再热与高温过程气惨和本质上是一样的，都是将一局部高温过程气惨和至反响器入口过程气入口过程气中由于此局部高温过程气中硫蒸汽未经冷凝别离即进入反响器中，不利于反响器的转化反响，会降低转化率尾气处理工艺碱洗尾气处理工艺〔1〕动力波碱洗技术由图3可知:脱硫设备主要包括逆喷管和分液罐(塔)，前者核心是喷头，该喷头为大孔径专利设计，采用耐磨的碳化硅材料制造，具有耐磨，不易堵塞，使用周期长的特点;在逆喷段中，脱硫碱液经喷头自下而上喷出，与含硫烟气逆相接触，形成湍流泡沫区;在泡沫区，气液两相实现动态平衡，液滴不断地吸收烟气中的SO2，进而形成一个稳定的动态吸收区，实现气液接触和强化传质;此外，在泡沫区，吸收液中的水分不断蒸发，气体得以冷却，故逆喷段可最大限度地实现高效传质和传热，具备烟气急冷和脱硫双重功能;在分液罐(塔)，净化烟气经高效除雾器脱除游离水后，由塔顶排出动力波碱洗技术特点是:①在泡沫区，可实现较高的气液比，进而保证具有良好的抗冲击性能和深度脱硫;②核心部件为静设备，喷头采用大口径设计，不易堵塞和磨蚀，可实现装置长周期(大于4a)运行;③采用高效除雾器，排放烟气中的游离水含量低;④净化烟气中SO2质量浓度低于100mg/m3，满足标准要求。
〔2〕空塔喷淋碱洗技术由图4可知:烟气由脱硫塔塔底进入，与塔顶经多层雾化喷头喷出的碱液逆相接触，以脱除烟气中SO2;净化烟气经塔顶除雾器捕集游离液滴后，由塔顶排出为了满足脱硫效果，保证塔碱液与SO2充分接触，需要碱液雾化程度很高，这样缩短了喷头的使用寿命，无法满足连续4a的运行周期要求但该工艺相对简单，投资本钱较低〔3〕喷射文丘里湿气洗涤技术该工艺的流程简图见图5喷射文丘里湿气洗涤技术是利用文丘里的抽吸作用，将循环碱液喷入文丘里洗涤器中，然后对烟气进展抽吸，洗涤;净化烟气经塔顶除雾脱除水相后，由烟囱排入大气该技术特点是:①由于文丘里的抽吸作用，可在一定程度上降低整个脱硫系统的压降，甚至可使整个系统的压降为零;②SO2脱除效果好，净化烟气中SO2质量浓度低于100mg/m3，能够满足排放要求;③空塔设计，塔件结构简单，并且耐腐蚀与耐磨性能优越，无需检修维护4)超重力烟气脱硫技术由图6可知:含硫烟气与碱液同时进入超重力反响器，气液两相在旋转填料中接触并脱除SO2;净化烟气由反响器中心排出，其中SO2质量浓度低于100mg/m3;脱硫碱液由反响器底部排出，经泵升压后循环使用该技术的核心部件是超重力反响器。
技术特点是:①采用超重力反响器旋转填料作为气液传质、传热场所，可保证烟气的净化程度，同时对烟气流量波动具有良好的抗冲击性能;②反响器结构复杂，属于动设备，难以满足装置长周期(4a)稳定运行的要求;③需要电机带动反响器转动，运行本钱高;④单台超重力反响器处理能力有限，需多台并联使用，投资费用高，占地面积大;⑤反响器存在气液湍动现象，气液两相别离效果差，需配置净化烟气除液设备各种技术比照：相比其他烟气碱洗技术，超重力烟气脱硫技术在设备投资、占地面积、运行费用和设备长周期运行方面均无优势对于空塔喷淋碱洗技术而言，为满足脱硫效果，保证塔碱液与SO2气体充分接触，需要碱液的雾化程度很高，这样就加速了对喷头的腐蚀，使喷头使用寿命无法满足连续4a的运行周期要求动力波碱洗技术和喷射文丘里湿气洗涤技术流程根本一样，二者对烟气的净化程度和对烟气流量波动的抗冲击性能相当;后者在实现气液良好接触的根底上，通过抽吸作用提升烟气的压力，进而降低整个系统的压降;此外，后者所用设备国产化程度高，技术许可费用低，在投资方面较前者更具优势因此，本项目选用喷射文丘里湿气洗涤技术作为烟气脱硫单元工艺加氢复原吸收工艺来自硫磺回收单元的尾气进人加氢进料燃烧器,与加氢进料燃烧器中燃烧产生的高温烟气混合,送人加氢反响器。
在加氢催化剂作用下,Claus尾气中所含的SO2和元素硫与复原性气体H2发生反响生成H2S羰基硫和二硫化碳在加氢反响器中主要发生水解反响,生成硫化氢,很少一局部被H2复原离开加氢反响器的尾气冷却后进人尾气吸收塔,用MDEA溶剂对尾气中所含的H2S进展选择性吸收,经再生后酸性气返回硫磺回收局部循环处理尾气吸收塔顶的尾气进人燃烧炉,通过燃烧天然气产生的热量将尾气加热至650℃,尾气中剩余的H2S和COS在炉膛中进展燃烧,转化为SO2,其他可燃物如烃类、氢与CO也同时被烧掉离开炉膛的高温烟气进人燃烧炉废热锅炉,回收热量,产生中压过热蒸汽尾气燃烧局部考虑到硫化氢和二氧化硫的毒性差异，所有的尾气为了保险起见都必须结果燃烧后才能排放，因此，在硫磺回收装置后面必须加装燃烧炉，以确保尾气中的硫化氢气体全部转化为二氧化硫气体通常尾气燃烧有两种方式，通过加热尾气使之与空气充分混合后进展的燃烧叫热燃烧；通过添加催化剂在低温情况下通过与空气发生反响而使 H2S和硫化物充分转化为二氧化硫气体的叫催化剂燃烧虽然催化剂可以实现低温燃烧，但是由于其价格昂贵且尾气中的氢气和一氧化碳对催化剂有不利影响，所以催化剂燃烧法不太经常使用。
燃烧温度：为了保证 H2S和COS得到充分燃烧，燃烧炉的温度必须控制在高温区，即 540～750℃，高于 750℃会增加用气量，不可取，低于 540℃会导致H2S和COS燃烧不完全空气过剩系数：空气过剩系数 3%～5%比拟适宜停留时间：气体的停留时间在～1.5 秒尾气排放温度：为了保证烟囱不会被腐蚀，燃烧后的高温气体的温度必须控制在SO2的露点温度，即约 250～350℃，高于于250℃会减少烟囱的腐蚀程度，不可取，不能过度的高于 250℃，必须满足钢材的安全温度为满足热燃烧的经济效益和安全标准，本方案设置的燃烧炉加装余热锅炉以便于实现对余热的回收利用，同时确保排放出口温度控制在 250～350℃，防止 SO2的露点腐蚀液硫脱气由于在储存和运输过程中，硫化氢气体不论是液体还是固体均对环境和安全不利，且容易引起二次污染以液体形式运输容易结聚，且在运输过程中容易引起爆炸；假如以固体形式，如此容易挥发逃逸造成环境的二次污染，所以，硫磺在出厂时必须确保硫化氢气体处理干净，而这以过程就叫着液硫脱气当下液硫脱气有三种方法，第一种是循环脱气法，第二种是鼓泡脱气法，第三种是汽提脱气法循环脱气以泵和管线组成运输通道，让液硫反复通过释放出硫化氢气体通过尾气燃烧进展处理，如此重复，直到 H2S 低于一定要求即可完毕。
项目循环脱气SHELL脱气BP/AMOCO脱气技术HOTO脱气技术注入介质NH3等空气空气空气硫池停留时间，h>24<24<24<24脱气后液硫中H2S 量,ppm<50<10<10<10投资较低高高中等操作费用因循环量大，循环时间长，电机功率消耗大，因而操作费用与能耗均较高，一次投资低因只要从鼓风机出口管线中抽出极少量空气，因而操作费用与能耗均较低因只要从鼓风机出口管线中抽出极少量空气，因而操作费用与能耗均较低因只要从鼓风机出口管线中抽出极少量空气，因而操作费用与能耗均较低第三章超级克劳斯硫磺回收工艺工艺方案本装置采用超级克劳斯+直接选择氧化+尾气燃烧烟气脱硫的工艺路线装置制硫局部采用常规Claus硫回收工艺,为一级热反响+两级催化+一级直接氧化硫回收,余热锅炉与硫冷凝器发生低压蒸汽,尾气处理局部采用热燃烧工艺,燃烧炉废热锅炉发生高压蒸汽,烟气采用湿法烟气脱硫工艺工艺技术特点〔1〕原料气全部进入反响炉，但仅让1/3体积的H2S燃烧生成SO2；〔2〕过程气中H2S:SO2要控制在2：1〔摩尔比〕；〔3〕反响炉局部H2S转化成S蒸气，其余H2S继续在转化器进展转化；〔4〕H2S理论回收率可达96%-98%，实际收率只可达94%-97%。
工艺流程表示制硫局部〔1〕进气系统该硫磺回收装置包括两股进料,分别为:来自上游酸水汽提单元的酸性气1与溶剂再生装置的酸性气2酸性气1进入气液别离罐进展分液酸性气2进入气液别离罐进展分液经过分液后的酸性气进入主烧嘴高温燃烧反响段风机提供空气作为主烧嘴的燃烧空气,向主烧嘴提供足够的气量来对进料酸气中所含有的烃类和其他杂质进展完全燃烧,同时控制二级克劳斯反响器出口气中的H2S浓度达到0.60%(体积比)碳氢化合物燃烧主要生成二氧化碳和水为了回收主燃嘴中产生的热量,将从主燃烧室出来的高温气体引入废热锅炉的管程,工艺气体被冷却,同时产生低压饱和蒸汽,工艺气体中的硫蒸气被冷凝从气体中别离出来从废热锅炉中冷凝下来的液态硫通过其液硫封被直接送往液硫槽在废热锅炉气体出口通道中安装有一个除雾器挡板,用以回收随过程气带出的雾滴状的液态硫催化反响段从废热锅炉出来的气体在一级加热器中被中压蒸汽加热以获得一级克劳斯反响器中催化反响所需要的最优反响温度240℃在一级克劳斯反响器中装填了两种催化剂,上层是氧化铝型克劳斯催化剂,下层是氧化钛型克劳斯催化剂以保证COS和CS2在催化床层下部进展水解反响一级克劳斯反响器入口温度通过进入一级加热器的中压蒸汽流量来进展调节控制。
在一级反响器中,过程气中的H2S和S02在催化剂的作用下进展克劳斯平衡反响一级反响器的入口温度控制在240℃,以满足COS和CS2水解反响的要求从一级反响器出来的气体进入到一级硫冷凝器,气体中的硫蒸气在一级硫冷凝器中被冷凝从气体中别离出来,冷凝下来的液态硫通过其液硫封被直接送往液硫槽在一级硫冷凝器气体出口通道中安装有一个除雾器挡板,用以回收随过程气带出的雾滴状的液态硫从一级硫冷凝器出来的气体在二级加热器中被中压蒸汽加热以获得二级克劳斯反响器中催化反响所需要的最优反响温度在二级克劳斯反响器床层中装填了氧化铝型克劳斯催化剂二级克劳斯反响器入口温度通过进入二级加热器的中压蒸汽流量进展调节控制二级克劳斯反响器入口温度低于一级克劳斯反响器,以便促进H2S和S02进一步反响生成单质硫在二级反响器中,过程气中的H2S和S02在催化剂的作用下进展克劳斯平衡反响从二级反响器出来的气体进入到二级冷凝器,气体中的硫蒸气在二级硫冷凝器中被冷凝从气体中别离出来,冷凝下来的液态硫通过其液硫封被直接送往液硫槽在二级硫冷凝器气体出口通道中安装有一个除雾器挡板,用以回收随过程气带出的雾滴状的液态硫废热锅炉、一级、二级硫冷凝器组合在同一个壳体中。
锅炉给水通过其液位控制被引入冷凝器壳体的一侧冷凝器产生低压饱和蒸汽,低压蒸汽可用于全厂的管线保温局部氧化反响段局部氧化应为了获得高硫磺回收率,从克劳斯反响段出来的过程气进入局部氧化段气体首先在三级加热器中被中压蒸汽加热,使其达到局部氧化反响器中催化反响所需的最优温度(213℃),在局部氧化反响器中,硫化氢经过局部氧化反响转化为单质硫局部氧化反响器中装填有一种特殊的局部氧化催化剂同时采用过量空气操作来保持局部氧化反响器中的氧化条件,以防止催化剂的硫化因此,空气要通过一个流量控制器来控制流量,空气流量控制器的设定值由装置的相对负荷值(根据主烧嘴的空气需要量来计算)、反响当量、燃烧空气的余量与局部氧化上游气体中的硫化氢浓度来确定从局部氧化反响器出来的气体通过局部氧化硫冷凝器为了尽量多的将气体中的硫冷凝下,在这里,我们通过一台空气冷却器来控制冷凝器中产生约0.2MPa(abs)左右的低压饱和蒸汽,从而使其在低温条件下工作,即通过控制空气冷却器风机的风速来控制硫冷凝器的蒸汽压力,使蒸汽压力保持在0.2MPa(abs)左右,0.2MPa(abs)的蒸汽压力与120℃的蒸汽温度相匹配,此温度略高于硫的凝固点温度从局部氧化硫冷凝器(E-104)出来的液硫通过其液硫封被送往液硫槽。
在局部氧化硫冷器气体出口通道中安装有一个除雾器挡板,用以回收随过程气带出的雾滴状的液态硫从局部氧化硫冷凝器出来的气体进入下游的硫捕集器,在硫捕集器中安装有一个除雾器挡来回收随过程气带出的液态硫,捕集下来的液态硫通过其液硫封被直接送往液硫槽为了保护局部氧化催化剂与不影响整个装置的运行,在局部氧化段设有一个局部氧化旁路线,可以将局部氧化进展旁路,打旁路时,从二级硫冷凝器出来的气体将不进入局部氧化段局部氧化旁路管线直接引入燃烧炉碱洗尾气处理工艺克劳斯尾气先通过尾气换热器与碱洗后的尾气换热降温后进入文丘里洗涤器,喷淋降温洗涤,然后进入碱洗洗涤器脱硫溶液采用10%(wt)的NaOH溶液,烟气自洗涤器顶部进入,NaOH溶液自洗涤器顶部进入进展喷淋,脱硫溶液与烟气在滤网上进展接触吸收吸收后约10%的Na2S03溶液进入排液槽,通过鼓入空气,将Na2S03溶液氧化成Na2S04溶液N2SO4溶液通过泵升压后送出界区经过脱硫后的净化烟气经过除雾后通过烟囱排至大气工艺流程图反响原理制硫局部炉发生的燃烧反响:酸性气与空气混合，高温下在反响炉，硫化氢与空气中的氧反响Ａ主反响：制硫燃烧炉进展的髙湿氧化反响总反响方程式：２H2S+O2＝2H2O+S2 〔2-1〕H2S+3/2O2=SO2+H2O 〔2-2〕2H2S+SO2=3/2S2+2H20 (2-3)B副反响；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，当配风不足时会有碳黑生成，严重时会造成系统堵塞。
制硫局部一、二级转化器发生的反响:A主反响：2H2S+SO2=2H2O+〔2-9〕B副反响：羰基硫与二硫化碳的副反响：COS+H2S=CO2+H2S (2-11)CS2+2H2O=CO2+2H2S (2-12)这个水解反响是有利的，此外，还伴随着气态硫分子结构根据温度的改变而转变的反响：S8￩￫S6￩￫S2 〔2-13〕尾气处理系统中把富氢气参加到硫磺尾气中，经过加氢反响器，将尾气中的含硫化合物被复原或者被水解成硫化氢，反响器进展着以下反响：A复原反响： SO2+3H2=H2S+2H2O (2-14)S+H2=H2S (2-15)B水解反响： COS+H2O←→H2S+CO2 (2-16)CS2+2H2O←→2H2S+CO2 (2-17)尾气中未反响的硫化氢以与局部二氧化碳被25％的MEDA〔Ｎ甲基二乙醇胺〕溶液吸收，吸收和净化的尾气采用热燃烧的方式．把过量的硫化物转变为二氧化硫后进展排放，吸收液被送至溶剂再生装置进展再生。
物料平衡本装置公称规模为5000吨/年硫磺产品，年开工时数为7200小时装置实际物料平衡如下：序号物料名称%〔重〕公斤/小时吨/天吨/年进料1酸性气50622空气200663燃料气3234硫膏261875碱液9546其他734合计10027326出料1液体硫磺42982废水14853尾气299221542合计10027326克劳斯催化剂催化剂的开展催化剂的选择和使用直接关系到硫磺回收装置的总硫收率为实现优化生产，无论是从技术上还是经济上，最有效的对策和措施是开展功能齐全的系列化硫磺回收与尾气加氢催化剂因此，随着硫磺回收装置的大型化和国产化，与之配套的催化剂也得到了快速开展从表3中可以看出，Claus催化剂的开展有3大特点:①性氧化铝催化剂向大比外表积、大孔容，且具有高Claus活性的方向开展;②克制氧化铝催化剂硫酸盐化和水解性能差的问题，相应研发了专用催化剂和多功能复合型催化剂;③在原有催化剂的根底上新开发出性能更优的同类催化剂(如LS新牌号催化剂)，依据处理的酸性气含量与杂质的不同，按其功能不同进展合理搭配以取得最高的硫磺收率综合国装置使用克劳斯反响催化剂的经验，大致得出以下几点认识：〔1〕在化学成分上，用于传统的克劳斯反响的活性氧化铝催化剂中的氧化铝含量在92%到98%围的反响影响不大；〔2〕Na2O含量对催化剂活性影响不大，一般含量不超过0.5%；〔3〕新的催化剂比外表积明显高于280m2/g〔B.E.T.法测定值〕，这对催化剂的活性有一定的影响；〔4〕催化剂的压碎强度应高于15kg，对装填多的大型装置此项指标也应适当提高；〔5〕催化剂的磨耗率应控制在小于1%，外表应尽可能光滑，这不仅可以减少磨损，还可以减少气体的流动阻力，减少形成渠道的趋势。
催化剂的选择〔1〕活性Al2O3型硫横回收催化剂这种氧化铝催化剂是比拟早投入使用的一种催化剂类型，早期工业不兴旺的时候，人们甚至用铝矾土作为催化剂，后来为了实现工业化大规模生产，才逐渐引入活性Al2O3型催化剂，这种催化剂催化活性显然更高，而且稳定性比拟好，氧化铝粉末强度大、耐磨性好，而且用于固定床反响器时整体床层压降比拟小〔2〕Ti02基硫磺回收催化剂这种TiO2基硫磺回收催化剂十分稳定，不易发生催化剂中毒现象，而且在对有机硫的水解反响和H2S与SO2的克劳斯反响中，都能保持较高的催化效率现已被多个国外企业所使用，比拟常见的就是CRS－31型、S－701型和CT6－8B型.主要设备反响器一级、二级转化器与局部氧化反响器设备规格详见主要设备清单,三台反响器共用同一壳体,反响器分别填装催化剂和支撑瓷球,催化剂与瓷球由格栅和型钢支承,为防止高温含硫过程气对设备的腐蚀,并能适应催化剂反响的高温条件,反响器设隔热耐磨耐酸衬里,设备需进展整体焊后消除应力热处理并外外表设保温层,除与壳壁相焊的零部件外,反响器件材料均选用不锈钢反响器底部出口管嘴应与其衬里外表齐平,以防止腐蚀产物积存与腐蚀硫冷凝器一级、二级和反响炉余热锅炉为一台卧式双鞍式支座支承的圆筒形三合一釜式冷凝器,三级冷凝器置于同一壳体中,过程气分别进入不同的管程。
过程气经管程与壳程的给水进展换热产生蒸汽,蒸汽局部不设分汽包,由冷凝器上部空间做汽水别离空间过程气出口处设置不锈钢除沫器,并考虑除沫器的可更换性,出气室采用蒸汽盘管伴热考虑液硫的自流,设备安装时需倾斜一定角度液硫出口设在最低点处,使操作过程中液硫在流动的路径上无死角主火嘴与反响炉主火嘴和燃烧炉通常平行安装,组成硫磺回收装置的热反响器,同轴安装在反响炉的头部,是硫磺回收装置的心脏反响炉采用圆筒形卧式结构,尾部直接与余热锅炉相接简体下部采用鞍式支座支撑反响炉燃烧器是硫磺回收装置的核心设备,直接影响硫磺回收产品质量和回收效果性能优良的燃烧器,应具备以下工艺特点:使空气充分混合达到反响平衡、使原料气的杂质NH3经类完全燃烧,并实现点火与控制的自动化,为确保装置的长周期、安全可靠地运行,并且从硫磺装置的使用业绩和长周期工作的安全性来看,国外知名燃烧器厂商有着比拟好的使用业绩因此燃烧器建议引进国外产品反响炉壳体材质为正火碳钢,强度设计温度350℃部炉膛为多层复合型炉衬结构,由耐火砖和浇注料组成为防止低温露点腐蚀和高温硫化物腐蚀,反响炉的外壁温度设计控制在170-300℃之间炉外设置防护罩,同时可防止烫伤操作人员以与雨雪天气造成炉体外壁的急冷现象。
燃烧炉尾气燃烧炉采用圆筒形卧式结构,尾部与燃烧炉废热锅炉相接筒体下部采用鞍式支座支撑尾气燃烧炉燃烧器设计要求环保排放要求高,为确保装置的长周期、安全可靠地运行,并且从硫磺装置的使用业绩和长周期工作的安全性来看废热锅炉硫磺回收装置的废热锅炉是典型的火管式锅炉废热锅炉的管口与热反响器的出口相连,既是反响炉的后墙又是过渡区的尾端废热锅炉有2个功能：一是通过产生蒸汽回收高热;二是将工艺气从1200℃冷却到351℃废热锅炉的管壳与管人口通常使用高铝瓷管密封套加以保护,在密封套和管面之间使用90%的铝铁水泥耐火材料,厚度约10cm酸性气分液罐分液罐的目的是脱除酸性气中的冷凝液并捕捉来源于上游胺再生塔或酸性水汽提塔的任何液体杂质,如酸性水、烃类与胺等如果冷凝液穿过分液罐就会引起很多间题,如原料计量不准、阻塞火嘴、损坏火嘴与燃烧炉的耐火材料、在反响炉中引起不必要的副反响、增加空气消耗量、降低硫磺回收装置的效率并阻塞下游设备等,分液罐应安装泵以便将收集到的液体输送到上游的适宜装置进展进一步的加工泵应设计有开关阀,能够根据由软件或硬件控制的检测装置检测到的液面的上下来控制泵的启动每台分液罐应有2台泵,1台在线使用,另1台备用,建议每台分液罐使用独立的备用泵。
影响Claus硫磺回收装置操作的主要因素酸性气成分〔1〕原料气通过制硫燃烧炉时,如果氨燃烧不完全,那么剩余局部的氨就会和工艺气流中的各种酸性组分反响,生成铵盐,在装置的低温部位就会产生各种固体铵盐沉积,增加系统压降,严重时将堵塞下游设备,迫使装置停产〔2〕酸性气体中存在的烃类在反响中会参与燃烧反响，使得反响设备温度升高，从而增加燃烧炉的热负荷，增加需氧量，增大管道和设备，使得投资额增大〔3〕有机烃类物质的存在使得副反响增多，硫的转化率减少，未充分反响的烃类在催化剂的外表会产生积碳，催化剂涂层的形成，导致催化剂中毒的失活，必须限制烃类在反响中，一般要求低于4%〔4〕对硫回收率的影响由于氨的燃烧需要O2,而从助燃空气中带入的大量氮气、水蒸汽以与燃烧产物(N2和H2O)会稀释参加Claus反响的有效反响物,使之分压降低〔5〕氨在高温下还可能形成各种氮的氧化物NOx在有氧存在时,NOx会将SO2催化氧化为SO3,SO3与水反响生成硫酸,从而带来严重的腐蚀问题当过程气中有SO3或O2存在时,会加速催化剂的硫酸盐化,由于催化剂的活性中心被大量硫酸盐占据,使之迅速丧失活性,从而导致催化剂中毒必须在含硫气体燃烧炉处理含硫气体中的氨气，将其氧化为氮气和水。
3SO3+Al2O3→Al2(SO4)3(11)气风比H2S和SO2气体混合比的过程中需要严格控制H2S和SO2的混合比为2时，克劳斯反响的转化率为最优H2S和SO2的混合比例是一个参数，需要在克劳斯装置的过程进展控制，以提高硫回收率控制气风比的主要手段是通过对空气和酸性气流量比例进展设置；考虑到酸性气体成分的波动，H2S和SO2的比例可能也会受到影响，通常情况下在最后一级冷凝器后添加在线分析仪对系统进展反响控制，这套系统属于微量调节反响器的操作温度反响器的工作温度取决于三个因素：热功率因数，气体成分和硫的露点在热力学过程中，降低了加工温度，提高了硫的转化率，但当工艺气体温度过低时，催化剂的外表上的硫会被凝聚成一个固体外表，对催化剂外表进展包覆的，使其中毒而失去活性，使过程气体的温度高于硫蒸气的温度，高的值约为10~30℃影响克劳斯反响的因素温度克劳斯过程分两局部，900K以上为热反响区，这是在燃烧炉进展的反响，在此温度下硫分子主要是S2，从反响可见，是吸热反响，而且是从3mol反响物变成生成物，因而温度升高和压力降低有利于反响的进展，即可提高转化率而另一局部在800K以下为催化反响区，主要是在各级转化器进展的转化反响。
在800K以下，硫分子逐渐向S6和S8转变，并放出热量，使克劳斯反响呈放热反响，因为是放热反响，同时生成物的摩尔数小于反响物的摩尔数，所以降低温度和增高压力对此反响有利H2S的平衡转化率与反响温度的关系如如下图2-8所示：图2-8表示了平衡转化率与反响温度的关系由图2-8可见，克劳斯过程分两局部900K以上为热反响区，这是在反响炉进展的反响.在此温度下硫分子主要是S2，从反响(2-3)可见，是吸热反响，而且是从3mol反响物变成生成物，因而温度升高和压力降低有利于反响的进展，即可提高转化率而另一局部，在800K以下为催反响区，主要是在各级转化器进展的转化反响在800K以下，硫分子逐渐向S6和S8转变，并放出热量，使克劳斯反响呈放热反响和SO2的比理想的克劳斯反响要求过程气中H2S和SO2的比(摩尔比)为2:1，才能获得高的转化率这是克劳斯装置最重要的操作参数，它和转化率的关系如图2-9所示从图2-9可以看出，如果反响前过程气中H2S/SO2为2时，在任何转化率下，反响后过程气中H2S/SO2也为2假如反响前过程气中H2S/SO2与2有任何微小的偏差，均将使反响后过程气中H2S/SO2与2产生更大的偏差，而且转化率愈高偏差愈大。
现在比拟先进的克劳斯装置已经采用在线分析仪连续分析尾气中H2S/SO2的比值[62]，自动调节进风量，提高了硫收率空速空速是控制过程气与催化剂接触时间的重要操作参数空速过高会导致过程气在催化剂床层上的停留时间不够一局部物料来不与充分接触和反响，从而使平衡转化率降低另一方面，空速过高也会使床层温升幅度大，反响温度高，这也不利于提高转化率反之，空速太低如此使设备效率降低，体积过大第四章工艺过程中出现的故障与措施酸性气含烃超标酸性气中烃含量超标，会造成以下影响(1)制硫炉超温，严重超温会导致炉衬里变形，炉体塌陷；(2)系统积碳堵塞或压降上升，严重时会导致装置被迫停工；(3)催化剂活性下降，使用寿命降低；(4)产出黑硫磺酸性气含烃超标的判断方法(1)通过化验分析，分析酸性气组分，当烃含量超过3%为超标；(2)通过操作现象判断，酸性气含烃超标在操作上的主要表现为制硫炉炉膛温度、转化器床层温度与尾气炉炉膛温度升高；(3)烟囱排烟量明显增大，排烟颜色变深；(4)在明显提高气风比的情况下，化验分析或H2S/SO2在线分析仪仍然显示供风不足酸性气含烃超标的处理措施(1)联系相关上游装置平稳操作，降低酸性气中的烃含量；(2)加大炉前保护氮气量，降低制硫炉温度；(3)降低装置处理量，保证各部位不超温。
如果采取上述措施还不能使装置各部温度趋于正常，就要通知调度，切断酸性气，进展紧急停工处理，待酸性气含烃正常再进展开工系统压降升高引起系统压降升高的原因对于克劳斯硫磺回收装置而言，压降主要产生在废锅、硫冷器、捕集网、填料塔、转化器、反响器与液硫系统等部位如果上述某部位积硫、积碳或结盐到一定程度，进而影响装置的正常生产系统压降升高的影响 (1)酸性气进入系统困难，酸性气处理量降低，上游装置后路憋压，生产受到影响；(2)风进系统困难，风机憋压，甚至憋停，导致装置联锁停工；(3)系统压降升高，严重时会发生H2S倒窜至大气的事故，非常危险系统压力升高的判断装置在正常生产中，如进料量保持不变，如此系统压力保持不变；如进料变化，如此系统压力相应随之变化，这属于正常变化；如果在进料根本不变的情况下，系统压降却逐步升高，此时，就要查找原因并处理系统压力升高的处理措施(1)制硫风机选型应选高扬程的风机；(2)填料应选不易腐蚀、不易聚集沉积物的类型；(3)优化操作，严格控制工艺卡片指标，防止系统因硫、碳、盐与泄露造成的压降升高；(4)精心操作，当发现系统压降开始升高时，要认真查找原因并与时采取措施；(5)加强夹套伴热检查，与时发现伴热不热问题，防止因伴热不热，引起液流系统堵塞，导致系统压降生高。
阀门易坏阀门易坏的原因对于克劳斯硫磺回收装置而言，装置某些部位的阀门由于硫、碳、盐等问题，致使开关不灵活，如处理不当会导致阀门传动机构损坏，导致阀门不能正常开关，影响阀门的正常使用阀门易坏的危害阀门坏了以后，当需要调节装置生产流程时，该开的阀门打不开，该关的阀门关不上，从而影响装置正常生产，严重时会造成非计划停工阀门易坏的预防措施(1)对于易积硫、积碳与结盐的部位，一律使用夹套阀，夹套阀门通入蒸汽，并保证其正常运行(2)在调整生产流程开关阀门时，要先检查夹套伴热，如不热，先将夹套伴热处理热后才能开关阀门，而且要轻开、慢开，发现开关费劲，要立即停止开关，等查明原因，排除故障后再开关，否如此会损坏阀门传动机构；(3)安装阀门时，要考虑周全，尽量将阀门安装在不易聚集杂质的部位；(4)精心操作，控制适宜的配风比，尾气捕集气出口H2S/SO2之比尽量控制为2，防止过程气中SO2含量太高，腐蚀阀门等设备，影响阀门的正常使用设备腐蚀严重设备严重腐蚀的原因由于制硫生产的工艺特点，装置设备主要存在高温腐蚀、露点腐蚀、酸性腐蚀与应力腐蚀高温腐蚀主要发生在高温掺合阀的阀芯、废锅与硫冷却器的入口管板；露点腐蚀主要发生在尾气管线和烟囱、停工装置的过程气管线与废锅和硫冷器的出口管板；设备腐蚀的危害设备腐蚀到一定程度，就会严重影响装置的正常生产，甚至造成装置非计划停工。
设备腐蚀的预防措施(1)尽量降低高温部位的温度，如减小高温掺合阀与高温气体的接触面积，在高温掺合阀阀芯增加冷却系统、正确、与时添加润滑脂，在废锅和硫冷器入口设保护管和耐热衬里；(2)应保证易发生露点腐蚀部位的温度在水和硫的露点温度以上，烟囱排烟温度保证在300℃以上，且对烟囱进展保温；(3)严肃工艺纪律，准确配风，防止产生过多SO2，完善H2S/SO2、H2、PH在线分析仪配置；(4)设备材质的选用至关重要，另外衬里材料要考虑选择具有抗硫化物腐蚀的29 / 29。
