硫磺回收工艺介绍.doc

目录第一章总论21.1项目背景21.2硫磺性质及用途2第二章工艺技术选择22.1克劳斯工艺22.1.1MCRC工艺22.1.2CPS硫横回收工艺22.1.3超级克劳斯工艺22.1.4三级克劳斯工艺22.2尾气解决工艺22.2.1碱洗尾气解决工艺22.2.2加氢还原吸取工艺22.3尾气焚烧部分22.4液硫脱气2第三章 超级克劳斯硫磺回收工艺23.1工艺方案23.2工艺技术特点23.3工艺流程叙述23.3.1制硫部分23.3.2催化反映段23.3.3部分氧化反映段23.3.4碱洗尾气解决工艺23.3.5工艺流程图23.4反映原理23.4.2制硫部分一、二级转化器内发生的反映:23.4.3尾气解决系统中23.5物料平衡23.6克劳斯催化剂23.6.1催化剂的发展23.6.2催化剂的选择23.7重要设备23.7.1反映器23.7.2硫冷凝器23.7.3主火嘴及反映炉23.7.4焚烧炉23.7.5废热锅炉23.7.6酸性气分液罐23.8影响Claus硫磺回收装置操作的重要因素23.9影响克劳斯反映的因素2第四章 工艺过程中出现的故障及措施24.1酸性气含烃超标24.2系统压降升高24.3阀门易坏24.4设备腐蚀严重2第一章总论1.1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发展，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，基本设计变化不大，普遍采用的仍然是直流式或分流式工艺。由于受反映温度下化学反映平衡的限制，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成97%左右，其余的H2S、气态硫和硫化物即相称于装置解决量的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发展，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，对重质原油进行深度加工。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善工艺，提高装置效能，减少尾气排硫量。因此硫回收技术发展不久，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。1.2硫磺性质及用途硫的物理性质1bar下沸点444.6熔点（纯S）120比重2.06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映，生成相应的硫化物。用途重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对人的身体有毒并导致伤害。第二章工艺技术选择硫磺回收装置由四部分组成，它们分别是 Claus 硫磺回收部分、尾气回收解决部分、尾气脱氢燃烧部分、液硫脱气部分等四部分组成。2.1克劳斯工艺2.1.1MCRC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解决装置结合成一体的新技术，它将克劳斯反映扩展至硫露点以下、凝固点以上的低温（130-150）条件下，使克劳斯反映进行的更完全，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相同，后半段为两级交替处在吸附状态的MCRC催化反映段。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映段经分硫和再热后的过程气自身，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，流程简朴，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映，使实际转化率可以接近理论值。MCRC过程最大特点之一是采用在线再生方式。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解决装置结合为一体，得到广泛的应用。2.1.2CPS硫横回收工艺CPS硫横回收工艺是酸性气田天然气净化解决的关键配套技术，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映生成单质硫和水的化学反映为可逆、放热反映的机理，在流程上创新性地增长了再生态切换前的预冷工艺，减少催化剂反映温度；创新性地増加了再生前的冷凝去硫工艺，减少单质硫分压值；创新性地回收焚烧炉排放烟气余热用于催化剂再热工艺，保证再生温度稳定，同时对废热进行充足回收运用等。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映段和三个后续的低温克劳斯反映段组成，重要特点有：、装置应用低温克劳斯技术。先对催化剂再生后的反映器进行预冷，待再生态的反映器过渡到低温吸附态时，下一个反映器才切换至再生状态，全过程中始终有两个反映器处在低温吸附状态，有效避免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减少和SO峰值排放的问题，保证了装置高的硫磺回收率。、装置先将热段冷凝器出来的过程气与余热锅炉出来的小部分650过程气经高温惨和阀混合至273，进入克劳斯反映器，气流中的H2S和SO2在催化剂床层上反映生成元素硫。出克劳斯反映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，分离出其中绝大部分硫蒸汽后，再运用气气换热器加热至再生需要的温度后进入再生反映器。进入再生反映器中的硫蒸汽含量低，不仅有助于Claus反映向生成元素硫的方向进行，最大限度地提高硫回收率，并且解决了过程气也SSO比值在线分析仪的堵塞问题。可保证在线分析仪长期可靠运营。、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。2.1.3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映器为常规克劳斯，但在富硫化氢的条件下（H2S/SO22）运营，以保证进入选择性氧化反映器的过程气比略大于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1.5。超级克劳斯工艺的关键环节是选择氧化段，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和，也不催化H2S与的反映。装置的工艺特点：1.非精确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映器中的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映器的尾气中具有0.2-1.5的H2S。、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0.2-1.5范围波动。在超级克劳斯段采用前馈控制，进入超级克劳斯反映器前测定硫化氯的含量，计算出所需空气，在配加0.1-1.0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。、高效的超级克劳斯催化剂。超级克劳斯催化剂可以将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，不发生克劳斯反映和CO/H2的氧化反映，不生成COS及CS2。这种选择性强的催化剂使得高硫回收率成为也许。、硫回收率高。超级克劳斯工艺中克劳斯段过量会克制的浓度，通常低于0.1；同时，在超级克劳斯段硫化氨的转化率超过，加上装置易于控制，其总硫收率超过99.2。2.1.3.1富氨酸性气燃烧技术制约反映炉和烧氨发生反映的因素为 3T，即 : 停留时间、温度和 混合限度。在酸性气燃烧炉火焰温度保持在 1300 摄氏度左右、保持时间 1.5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，国外多套装置的运营证明，过程气残留氨浓度小于 150ppm 的情况下，对系统没有任何影响。但要使氨气充足反映，在富氨酸性气回收硫磺过程中不堵塞，游离 NH3 必须达成 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毕燃烧。 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足混合，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）以下的氨气解决，且投资少，设备简朴，流程简短。2.1.3.2过程气再热方式过程气再热方式重要涉及中压蒸汽加热、电加热、气-气换热构成的间接方法、热气旁通的直接加热法、进气再热炉和焚烧气再热炉构成的再热炉加热法。 间接方法涉及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。运用中压蒸汽加热法操作简朴、弹性大、但投资偏大，对大中型硫磺回收装置则是合适的。针对联合装置内有大量需求低压蒸汽的酸性水汽提及溶剂再生用户，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佳。 再热炉加热无论是采用酸性气还是采用烃类作燃料，对操作控制规定都十分严格，若燃料气的组成波动较大，须增长燃料气密度仪，操作控制更为复杂，否则会因床层积碳而引起催化剂失活，增长系统压降，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较，Claus 段总硫回收率减少0.3%0.5%。比较合用于中小型硫磺回收装置过程气的加热。由以上分析比较，本次采用自产中压蒸汽加热方式。2.1.4三级克劳斯工艺三级克劳斯工艺包含一个高温反映段和三个催化反映段，废热锅炉的过程气被冷凝后，将过程气的硫分压减少，通过加热器加热到克劳斯反映温度，在克劳斯转化器内进行克劳斯反映，通过三级的克劳斯反映，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成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、可靠性和运营都有显著提高。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的排放规定，三级克劳斯回收工艺必须和尾气回收装置配合，尾气才干达标。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，如有也许优先采用。气气换热器的设计应保证停车除硫作业时进出口管箱及壳体内不积存液硫，要注意进出曰管箱过程气接管位置。同时要有排除壳体内液硫的措施。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同样的，都是将一部分高温过程气惨和至反映器入口过程气入口过程气中。由于此部分高温过程气中硫蒸汽未经冷凝分离即进入反映器中，不利于反映器内的转化反映，会减少转化率。2.2尾气解决工艺2.2.1碱洗尾气解决工艺（1）动力波碱洗技术由图3可知:脱硫设备重要涉及逆喷管和分液罐(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;在泡沫区内，气液两相实现动态平衡，液滴不断地吸取烟气中的SO2，进而形成一个稳定的动态吸取区，实现气液接触和强化传质;此外，在泡沫区，吸取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，具有烟气急冷和脱硫双重功能;在分液罐(塔)内，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:在泡沫区内，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;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)运营;采用高效除雾器，排放烟气中的游离水含量低;净化烟气中SO2质量浓度低于100mg/m3，满足标准规定。（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，保证塔内碱液与SO2充足接触，需要碱液雾化限度很高，这样缩短了喷头的使用寿命，无法满足连续4a的运营周期规定。但该工艺相对简朴，投资成本较低。（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运用文丘里的抽吸作用，将循环碱液喷入文丘里洗涤器中，然后对烟气进行抽吸，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:由于文丘里的抽吸作用，可在一定限度上减少整个脱硫系统的压降，甚至可使整个系统的压降为零;SO2脱除效果好，净化烟气中SO2质量浓度低于100mg/m3，可以满足排放规定;空塔设计，塔内件结构简朴，并且耐腐蚀及耐磨性能优越，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映器，气液两相在旋转填料中接触并脱除SO2;净化烟气由反映器中心排出，其中SO2质量浓度低于100mg/m3;脱硫碱液由反映器底部排出，经泵升压后循环使用。该技术的核心部件是超重力反映器。技术特点是:采用超重力反映器内旋转填料作为气液传质、传热场合，可保证烟气的净化限度，同时对烟气流量波动具有良好的抗冲击性能;反映器结构复杂，属于动设备，难以满足装置长周期(4a)稳定运营的规定;需要电机带动反映器转动，运营成本高;单台超重力反映器解决能力有限，需多台并联使用，投资费用高，占地面积大;反映器内存在气液湍动现象，气液两相分离效果差，需配置净化烟气除液设备。各种技术对比：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、运营费用和设备长周期运营方面均无优势。对于空塔喷淋碱洗技术而言，为满足脱硫效果，保证塔内碱液与SO2气体充足接触，需要碱液的雾化限度很高，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的运营周期规定。动力波碱洗技术和喷射文丘里湿气洗涤技术流程基本相同，两者对烟气的净化限度和对烟气流量波动的抗冲击性能相称;后者在实现气液良好接触的基础上，通过抽吸作用提高烟气的压力，进而减少整个系统的压降;此外，后者所用设备国产化限度高，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。2.2.2加氢还原吸取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,送人加氢反映器。在加氢催化剂作用下,Claus尾气中所含的SO2和元素硫与还原性气体H2发生反映生成H2S。羰基硫和二硫化碳在加氢反映器中重要发生水解反映,生成硫化氢,很少一部分被H2还原。离开加氢反映器的尾气冷却后进人尾气吸取塔,用MDEA溶剂对尾气中所含的H2S进行选择性吸取,经再生后酸性气返回硫磺回收部分循环解决。尾气吸取塔顶的尾气进人焚烧炉,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在炉膛中进行燃烧,转化为SO2,其他可燃物如烃类、氢及CO也同时被烧掉。离开炉膛的高温烟气进人焚烧炉废热锅炉,回收热量,产生中压过热蒸汽。2.3尾气焚烧部分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焚烧后才干排放，因此，在硫磺回收装置后面必须加装焚烧炉，以保证尾气中的硫化氢气体所有转化为二氧化硫气体。 通常尾气焚烧有两种方式，通过加热尾气使之与空气充足混合后进行的燃烧叫热焚烧；通过添加催化剂在低温情况下通过与空气发生反映而使 H2S和硫化物充足转化为二氧化硫气体的叫催化剂焚烧。虽然催化剂可以实现低温焚烧，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，所以催化剂焚烧法不太经常使用。焚烧温度：为了保证 H2S和COS得到充足燃烧，燃烧炉的温度必须控制在高温区，即 540750，高于 750会增长用气量，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%比较适宜。停留时间：气体的停留时间在 0.81.5 秒。尾气排放温度：为了保证烟囱不会被腐蚀，焚烧后的高温气体的温度必须控制在SO2的露点温度，即约 250350，高于于250会减少烟囱的腐蚀限度，不可取，不能过度的高于 250，必须满足钢材的安全温度。 为满足热焚烧的经济效益和安全标准，本方案设立的焚烧炉加装余热锅炉以便于实现对余热的回收运用，同时保证排放出口温度控制在 250350，避免 SO2的露点腐蚀。2.4液硫脱气由于在储存和运送过程中，硫化氢气体不管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。以液体形式运送容易结聚，且在运送过程中容易引起爆炸；若以固体形式，则容易挥发逃逸导致环境的二次污染，所以，硫磺在出厂时必须保证硫化氢气体解决干净，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送通道，让液硫反复通过释放出硫化氢气体通过尾气焚烧进行解决，如此反复，直到 H2S 低于一定规定即可结束。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 内 停 留 时间，h24242424脱 气 后 液 硫 中H2S 量,ppm50101010投资较低高高中档操作费用因循环量大，循环时间长，电机功率消耗大，因而操作费用及能耗均较高，一次投资低。因只要从鼓风机出 口管线中抽出很少 量空气，因而操作费用及能耗均较低因只要从鼓风机出口管 线中抽出很少量空气，因而操作费用及能耗均较低因只要从鼓风机出口管线中抽出很少量空气，因而操 作费用及能耗均较低第三章 超级克劳斯硫磺回收工艺3.1工艺方案本装置采用超级克劳斯+直接选择氧化+尾气焚烧烟气脱硫的工艺路线。装置制硫部分采用常规Claus硫回收工艺,为一级热反映+两级催化+一级直接氧化硫回收,余热锅炉及硫冷凝器发生低压蒸汽,尾气解决部分采用热焚烧工艺,焚烧炉废热锅炉发生高压蒸汽,烟气采用湿法烟气脱硫工艺。3.2工艺技术特点（1）原料气所有进入反映炉，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）反映炉内部分H2S转化成S蒸气，其余H2S继续在转化器内进行转化；（4）H2S理论回收率可达96%-98%，实际收率只可达94%-97%。3.3工艺流程叙述3.3.1制硫部分（1）进气系统该硫磺回收装置涉及两股进料,分别为:来自上游酸水汽提单元的酸性气1及溶剂再生装置的酸性气2。酸性气1进入气液分离罐进行分液。酸性气2进入气液分离罐进行分液。通过度液后的酸性气进入主烧嘴高温燃烧反映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具有的烃类和其他杂质进行完全燃烧,同时控制二级克劳斯反映器出口气中的H2S浓度达成0.60%(体积比)。碳氢化合物燃烧重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分离出来。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。3.3.2催化反映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映器中催化反映所需要的最佳反映温度240。在一级克劳斯反映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在催化床层下部进行水解反映。一级克劳斯反映器入口温度通过进入一级加热器的中压蒸汽流量来进行调节控制。在一级反映器中,过程气中的H2S和S02在催化剂的作用下进行克劳斯平衡反映。一级反映器的入口温度控制在240,以满足COS和CS2水解反映的规定。从一级反映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分离出来,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映器中催化反映所需要的最佳反映温度。在二级克劳斯反映器床层中装填了氧化铝型克劳斯催化剂二级克劳斯反映器入口温度通过进入二级加热器的中压蒸汽流量进行调节控制。二级克劳斯反映器入口温度低于一级克劳斯反映器,以便促进H2S和S02进一步反映生成单质硫在二级反映器中,过程气中的H2S和S02在催化剂的作用下进行克劳斯平衡反映。从二级反映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分离出来,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。3.3.3部分氧化反映段部分氧化应为了获得高硫磺回收率,从克劳斯反映段出来的过程气进入部分氧化段。气体一方面在三级加热器中被中压蒸汽加热,使其达成部分氧化反映器中催化反映所需的最佳温度(213),在部分氧化反映器中,硫化氢通过部分氧化反映转化为单质硫。部分氧化反映器中装填有一种特殊的部分氧化催化剂。同时采用过量空气操作来保持部分氧化反映器中的氧化条件,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)、反映当量、燃烧空气的余量及部分氧化上游气体中的硫化氢浓度来拟定从部分氧化反映器出来的气体通过部分氧化硫冷凝器。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部分氧化硫冷凝器(E-104)出来的液硫通过其液硫封被送往液硫槽。在部分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。从部分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部分氧化催化剂及不影响整个装置的运营,在部分氧化段设有一个部分氧化旁路线,可以将部分氧化进行旁路,打旁路时,从二级硫冷凝器出来的气体将不进入部分氧化段部分氧化旁路管线直接引入焚烧炉。3.3.4碱洗尾气解决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行喷淋,脱硫溶液与烟气在滤网上进行接触吸取吸取后约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。通过脱硫后的净化烟气通过除雾后通过烟囱排至大气。3.3.5工艺流程图3.4反映原理3.4.1制硫部分炉内发生的燃烧反映:酸性气与空气混合，高温下在反映炉内，硫化氢与空气中的氧反映。主反映：制硫燃烧炉内进行的髙湿氧化反映总反映方程式：H2S+O22H2O+S2 （2-1）H2S+3/2O2=SO2+H2O （2-2）2H2S+SO2=3/2S2+2H20 (2-3)B副反映； 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，当配风局限性时会有碳黑生成，严重时会导致系统堵塞。3.4.2制硫部分一、二级转化器内发生的反映:A主反映：2H2S+SO2=2H2O+ （2-9）B副反映：羰基硫与二硫化碳的副反映：COS+H2S=CO2+H2S (2-11)CS2+2H2O=CO2+2H2S (2-12)这个水解反映是有利的，此外，还随着着气态硫分子结构根据温度的改变而转变的反映：S8S6S2 （2-13）3.4.3尾气解决系统中把富氢气加入到硫磺尾气中，通过加氢反映器，将尾气中的含硫化合物被还原或者被水解成硫化氢，反映器内进行着以下反映：A还原反映： SO2+3H2=H2S+2H2O (2-14)S+H2=H2S (2-15)B水解反映： COS+H2OH2S+CO2 (2-16)CS2+2H2O2H2S+CO2 (2-17)尾气中未反映的硫化氢以及部分二氧化碳被25的MEDA（甲基二乙醇胺）溶液吸取，吸取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行排放，吸取液被送至溶剂再生装置进行再生。3.5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689.22703.0016.8750622空气2732.252787.0066.89202363燃料气43.9244.81.083234硫膏25.49260.621875碱液129.90132.503.189546其他2.69102.002.45734合计1003795.3091.0927326出料1液体硫磺15.73597.0014.3342982废水5.44206.34.9514853尾气78.83299271.8121542合计1003795.3091.09273263.6克劳斯催化剂3.6.1催化剂的发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发展功能齐全的系列化硫磺回收及尾气加氢催化剂。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发展。从表3中可以看出，Claus催化剂的发展有3大特点:性氧化铝催化剂向大比表面积、大孔容，且具有高Claus活性的方向发展;克服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;在原有催化剂的基础上新开发出性能更优的同类催化剂(如LS新牌号催化剂)，依据解决的酸性气含量及杂质的不同，按其功能不同进行合理搭配以取得最高的硫磺收率。综合国内装置使用克劳斯反映催化剂的经验，大体得出以下几点结识：（1）在化学成分上，用于传统的克劳斯反映的活性氧化铝催化剂中的氧化铝含量在92%到98%范围内的反映影响不大；（2）Na2O含量对催化剂活性影响不大，一般含量不超过0.5%；（3）新的催化剂比表面积明显高于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%，表面应尽也许光滑，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。3.6.2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较早投入使用的一种催化剂类型，初期工业不发达的时候，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，并且稳定性比较好，氧化铝粉末强度大、耐磨性好，并且用于固定床反映器时整体床层压降比较小。（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，并且在对有机硫的水解反映和H2S与SO2的克劳斯反映中，都能保持较高的催化效率。现已被多个国内外公司所使用，比较常见的就是CRS31型、S701型和CT68B型.3.7重要设备3.7.1反映器一级、二级转化器及部分氧化反映器设备规格详见重要设备清单,三台反映器共用同一壳体,反映器内分别填装催化剂和支撑瓷球,催化剂及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,并能适应催化剂反映的高温条件,反映器内设隔热耐磨耐酸衬里,设备需进行整体焊后消除应力热解决并外表面设保温层,除与壳壁相焊的零部件外,反映器内件材料均选用不锈钢。反映器底部出口管嘴应与其衬里内表面齐平,以避免腐蚀产物积存及腐蚀。3.7.2硫冷凝器一级、二级和反映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行换热产生蒸汽,蒸汽部分不设分汽包,由冷凝器上部空间做汽水分离空间。过程气出口处设立不锈钢除沫器,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途径上无死角。3.7.3主火嘴及反映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映器,同轴安装在反映炉的头部,是硫磺回收装置的心脏。反映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映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,应具有以下工艺特点:使空气充足混合达成反映平衡、使原料气的杂质NH3经类完全燃烧,并实现点火及控制的自动化,为保证装置的长周期、安全可靠地运营,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较好的使用业绩因此燃烧器建议引进国外产品反映炉壳体材质为正火碳钢,强度设计温度350。内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,反映炉的外壁温度设计控制在170-300之间炉外设立防护罩,同时可避免烫伤操作人员以及雨雪天气导致炉体外壁的急冷现象。3.7.4焚烧炉尾气焚烧炉采用圆筒形卧式结构,尾部与焚烧炉废热锅炉相接。筒体下部采用鞍式支座支撑尾气焚烧炉燃烧器设计规定环保排放规定高,为保证装置的长周期、安全可靠地运营,并且从硫磺装置的使用业绩和长周期工作的安全性来看。3.7.5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映器的出口相连,既是反映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。废热锅炉的管壳及管人口通常使用高铝陶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。3.7.6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获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、烃类及胺等。假如冷凝液穿过度液罐就会引起很多间题,如原料计量不准、阻塞火嘴、损坏火嘴及燃烧炉的耐火材料、在反映炉中引起不必要的副反映、增长空气消耗量、减少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合适装置进行进一步的加工。泵应设计有开关阀,可以根据由软件或硬件控制的检测装置检测到的液面的高低来控制泵的启动。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。 3.8影响Claus硫磺回收装置操作的重要因素3.8.1酸性气成分（1） 原料气通过制硫燃烧炉时,假如氨燃烧不完全,那么剩余部分的氨就会和工艺气流中的各种酸性组分反映,生成铵盐,在装置的低温部位就会产生各种固体铵盐沉积,增长系统压降,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映中会参与燃烧反映，使得反映设备温度升高，从而增长燃烧炉的热负荷，增长需氧量，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映增多，硫的转化率减少，未充足反映的烃类在催化剂的表面会产生积碳，催化剂涂层的形成，导致催化剂中毒的失活，必须限制烃类在反映中，一般规定低于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、水蒸汽以及燃烧产物(N2和H2O)会稀释参与Claus反映的有效反映物,使之分压减少。（5）氨在高温下还也许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与水反映生成硫酸,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,