硫磺回收工艺介绍.docx

目录第一章总论 31.1 项目背景 31.2 硫磺性质及用途 4第二章工艺技术选择 42.1 克劳斯工艺 42.1.1 MCRC 工艺 42.1.2 CPS硫横回收工艺社 52.1.3 超级克劳斯工艺剋 62.1.4 三级克劳斯工艺社淖 92.2 尾气处理工艺 92.2.1 碱洗尾气处理工艺 92.2.2 加氢还原吸收工艺 132.3 尾气焚烧部分132.4 液硫脱气14第三章超级克劳斯硫磺回收工艺 153.1 工艺方案153.2 工艺技术特点153.3 工艺流程叙述153.3.1 制硫部分 153.3.2 催化反应段 153.3.3 部分氧化反应段163.3.4 碱洗尾气处理工艺 173.3.5 工艺流程图173.4 反应原理183.4.1 制硫部分一、二级转化器内发生的反应： 183.4.2 尾气处理系统中 剋体183.5 物料平衡193.6 克劳斯催化剂 193.6.1 催化剂的发展193.6.2 催化剂的选择 213.7 主要设备 213.7.1 反应器 213.7.2 硫冷凝器 213.7.3 主火嘴及反应炉 223.7.4 焚烧炉 223.7.5 废热锅炉 223.7.6 酸性气分液罐 223.8 影响 Claus 硫磺回收装置操作的主要因素 233.9 影响克劳斯反应的因素 24第四章 工艺过程中出现的故障及措施264.1 酸性气含烃超标 264.2 系统压降升高 274.3 阀门易坏 284.4 设备腐蚀严重 28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应温度下化学反应平衡的限制，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流右，其余的H2s气态硫和硫化物即相当于装置处理量的寸心4%勺硫，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进工艺，提高装置效能，降低尾气排硫量因此硫回收技术发展很快，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1.2 硫磺性质及用途硫的物理性质1bar下沸点444.6 C熔点(纯S)120 c比重2.06燃点232 c闪点207 c溶解性单质硫不溶于HO,微溶于CHO GHwO,溶于 CSo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应，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，橡月父产品等危险性其硫蒸汽和硫燃烧生成的 SO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部分组成，它们分别是 Claus硫磺回收部分、尾气回收 处理部分、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2.1.1 MCRC工艺MCRCE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，它将克劳斯反应扩展至硫露 点以下、凝固点以上的低温(130-150 C)条件下，使克劳斯反应进行的更完 全，在1976年实现工业化MCRCJ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于吸附状 态的MCRCB化反应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应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 温度下反应，使实际转化率能够接近理论值。

王？ VCRC工艺流程葡图*泮发禀笈冷战Ji' k九八士七MCRCi程最大特点之一是采取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—―他水返用格炉流破去或坨我£2.1.2 CPS硫横回收工艺CPS®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应生成单质硫和水的化 学反应为可逆、放热反应的机理，在流程上创新性地增加了再生态切换前的预 冷工艺，降低催化剂反应温度；创新性地增加了再生前的冷凝去硫工艺，降低 单质硫分压值；创新性地回收焚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，同时对废热进行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、SO等污染物排放少、适应性强的优点CPSX艺由一床克劳斯反应段和三个后续的低温克劳斯反应段组成,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应器进行预冷，待再生 态的反应器过渡到低温吸附态时，下一个反应器才切换至再生状态，全过程中 始终有两个反应器处于低温吸附状态，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降低和 SO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部分650c过程气经高温惨和阀混合至273° C,进入克劳斯反应器，气流中的 HS和SO在催化剂床层上反应生成元素硫出克劳斯反应器的过程气温度升至344c左右，经克劳斯硫磺冷凝器冷却至127C,分离出其中绝大部分硫蒸汽后，再 利用气/气换热器加热至再生需要的温度后进入再生反应器进入再生反应器 中的硫蒸汽含量低，不仅有利于 Claus反应向生成元素硫的方向进行，最大限 度地提高硫回收率，而且解决了过程气也 S/SO比值分析仪的堵塞问题 可确保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・也守时3. MALET*p通主燃福炉r"9’ fej-.地时口三地cfs此泄压轴炉挡■机F徒破士池店也圉\ CP掣工岂成程就IE工4Hlp.街七1 1HP.鼻3三 1此“冷茂■我破科二 PSM.-nc?s<-Fffi-BlLPS—H£F5 鼻史春展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应器为常规克劳斯，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应器的过程气H2 S/SO 2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开，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?ft度低于1.5%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S3 ,也不催化H2s与S 0 2的反应装置的工艺特点：1.非精确隆S/SQ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 斯反应器中的H2s浓度适当，在克劳斯段采用 HS过量操作，使离开末级克劳 斯反应器的尾气中含有0.2 %-1.5 %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，进入超级克劳斯反应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，不发生克劳斯反应和CO/H2的氧化反应，不生成CO吸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H2 S过量会抑制S2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9 0%,加上装置易于控制，其总硫收率超过 99.2%一帆冉德山二蛭为凶加巨娅黑热中日城势必窜H■城匕定技■,l，A21： 5*SO.^J5 + ?：t.'O生圾总加 晚胪借炉hi n[1 |[ I. I% : 1“口理蜒比看新号机」*A$1 **R生破横机叁瀛曜也姆函2.1.3.1 富氨酸性气燃烧技术制约反应炉和烧氨发生反应的因素为 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应，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2.1.3.2 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、进气再热炉和焚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，若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，否则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。