《硫磺回收工艺原理》.ppt

采用直流工艺，燃烧炉内即有60%-70%的元素硫生成，这就大大减轻了催化段的转化负荷而有助于提高硫收率，因此直流工艺是首选工艺；其限制因素是酸气H2S浓度不应低于50%，究其实质则是酸气与空气燃烧的反应热应足以维持炉膛温度不低于927℃，一般认为此温度是燃烧炉内火焰处于稳定状态而能够有效操作的下限。显然，如预热酸气及空气或使用富氧空气，H2S浓度也可低于50%。 克劳斯工艺之所以需要设置两级乃至更多的催化转化段，不像许多催化过程仅有一个反应器，是基于两个原因，一是出转化器的过程气温度需高于其硫露点温度，以防液硫凝结于催化剂上而使之失去活性；二是较低的反应温度将有较高的的平衡转化率，通常在一级催化转化中为使有机硫有效水解需使用较高温度，二级及其以后的转化逐级安排更低的温度以获得更高的转化率。 传统的克劳斯工艺催化转化反应器均采用绝热反应器，反应热由过程气带出。 （二）克劳斯分流工艺 当酸气H2S浓度低于50%而又高于15%时可采用分流工艺，典型的分流工艺使酸气量的1/3与计量的空气进入燃烧炉将其中的H2S转化为SO2，此股过程气经余热锅炉后与另外的2/3酸气混合进入催化转化段。因此，在此种工艺中硫磺是完全在催化段内生成的。图6-5为具两级催化转化的克劳斯分流工艺流程图。 采用分流工艺，当酸气H2S浓度在30%～50%之间，如H2S完全燃烧为SO2则炉温过高、炉壁的耐火材料难以承受，此时可将进入燃烧炉的酸气量提高至1/3以上来控制炉温。此种情形可称为非常规分流工艺，此时在燃烧炉内有部分硫生成，从面可减轻催化段的转化负荷，但由于在余热锅炉后不经冷凝冷却即与余下的酸气一起进入转化段，过程气中的硫蒸汽也将影响转化效率。 应当指出，分流工艺中由于部分酸气不经燃烧炉即进入催化转化段，当酸气中含有重烃、尤其是芳烃时，它们可能在催化剂上裂解结碳，对催化剂的活性有重要的不良影响。 （三）直接氧化法 进料气中H2S含量在5%-10%时推荐采用此法。它是将进料气预热后和空气混合至适当温度，直接进入转化器内进行催化反应。进入转化器的空气量仍按进料气中1/3体积的H2S完全燃烧生成SO2来配给。在转化器内主要按反应式（2-2）、（2-3）进行反应。 H2S+O2 ==SO2+H2O + 518.9 KJ/mol （2-2） H2S+SO2 ==S2+H2O – 42.1KJ/mol (2-3) （四）硫循环法 当进料气中H2S含量在5%-10%甚至更低时可考虑采用此法。它是将一部分液硫产品返回反应炉内，在另一个专门的燃烧器中使其燃烧生成SO2，并使过程气中H2S与SO2摩尔比为2。除此之外，流程中其它部分均与分流法相似。 第四节 克劳斯延伸工艺尾气处理 在常规克劳斯工艺的基础上，为了进一步提高装置的硫收率或装置产能或扩展应用范围，开发了多种克劳斯延伸工艺，包括克劳斯组合工艺和克劳斯变体工艺。 由于“独立”的尾气处理装置对回收硫的贡献不过4%～5%，从经济上的角度而言，它是产出远远不抵投入的装置，这是人类为维护自身生存环境而要求企业付出的代价。因此，千方百计降低这方面的投入成为追求的目标，将常规克劳斯与尾气处理合为一体可降低投资操作费用，克劳斯组合工艺应运而生。 超级克劳斯硫磺回收工艺方法简介 荷兰Comprimo公司使克劳斯工序在富H2S条件下（即H2S/SO2大于2）运行，然后以一个H2S选择氧化为硫的工序，形成Superclaus99工艺，总硫收率99%。如在选择氧化段前插入一个有机硫水解段，则总硫收率可达99.5%，是Superclaus99.5工艺。 超级克劳斯工艺在1986年取得专利，并于1988年在德国建成第一套超级克劳斯装置。超级克劳斯工艺被认为是过去50年克劳斯工艺最重大的发展之一，适用于3-1165t/d的硫磺回收装置。截至2001年，世界上已建和在建超级克劳斯装置超过100套。 超级克劳斯工艺原理及工艺流程 （一）加热段原理 在传统的克劳斯工艺中，通过维持空气与酸气的比值以使在燃烧炉所排出的气体中H2S/SO2为2/1，而超级克劳斯硫磺回收工艺则遵循与之不同的原理。该工艺是通过调节空气与酸气比使进入超级克劳斯反应器中的H2S浓度适当。为了满足这一要求，前端燃烧段则需以非克劳斯比率进行（H2S/SO2大于2）。 换句话说，前端燃烧段运行时控制H2S浓度比控制H2S与SO2的比值显得更为重要。控制原理：如果进入超级克劳斯反应器中H2S浓度太高，那么则增大进入燃烧炉的空气流量； 如果进入超级克劳斯反应器中H2S浓度太低，那么相应减小进入燃烧炉的空气流量。关键是控制进入超级克劳斯反应器的H2S浓度，而非传统克劳斯工艺中控制H2S与SO2比率。 主燃烧炉的反应： H2S+