硫磺回收反应器

1、 目录 一、硫磺回收反应器的原理 二、硫磺回收反应器的结构 三、反应器的操作 四、硫磺回收反应器的注意事项 一、硫磺回收反应器的原理一、硫磺回收反应器的原理 1、克劳斯反应器的原理 两个低温反应器中，在催化剂的作用下是过程气中成一定比例的硫化氢和二氧化硫在低温下生产硫： 2H2S+ SO2 3S+ 2H2O+Q 该反应在气体中硫化氢和二氧化硫的比例为2:1时转化率最高。 反应器中还存在如下的水解反应（主要在一级克劳斯反应器）： COS+ 2H2O CO2+ H2S +Q CS2+ 2H2O CO2+2H2S +Q 2、尾气加氢反应器的原理 克劳斯尾气中混合掺入氢气后，被加热到295C，在钴钼催

2、化剂的作用下，尾气中携带的单质硫，二氧化硫进行加氢反应，硫氧化碳、二硫化碳进行水解反应，反应式如下：SO2+3H2 H2S +2H22OS8+8H28H2SCOS+H2OH2S+CO2CS2+2H2O2H2S+CO2 经加氢反应器所有的硫被转化为硫化氢，然后在吸收塔被吸收后送往再生塔再生，解析出的硫化氢返回燃烧炉重新参加反应。 一般大中型规模的装置优先选择卧式反应器，一般较大规模的的装置，其一级反应器、二级反应器和加氢反应器相连布置这样可以大幅减少占地面积。规模小的装置可以选择立式反应器，一、二级反应器相叠放置。卧式反应器布置灵活，操作简便，并可缩小占地面积；立式反应器占地面积大，反应后出口过

3、程气管线易结存液硫。 立式反应器的结构图如下： 在立式反应器中，为了便于液硫汇集，在底部有5%的的坡度，向出口方向倾斜。 3、反应器的操作参数 a、空速（停留时间） 每小时进入反应器的原料量与反应器内催化剂藏量之比称为空速。国内通常以空速作为反应器的主要设计参数。空速越高，表明催化剂与过程气接触时间越短，装置处理能力越大。但空速大了，过程气在床层停留的时间就短，克劳斯反应进行得不彻底，转化率下降；空速小了，过程气在催化剂上的停留时间就长，有利于克劳斯反应的完全，转化率提高。但空速太小，处理量就受影响，装置单位能耗上升，不经济。因此，应选择合适的空速。 空速取决于催化剂性能。不同的催化剂允许的空

4、速也不同，目前国内采用空速一般为（600900） h-1。 b、操作温度 操作温度越低，越利于提高平衡转化率，但温度过低，会引起硫蒸汽在催化剂表面冷凝，使催化剂失活，因此过程气进入反应器的温度至少应比硫蒸汽露点高1030。 三、反应器的操作三、反应器的操作 1、克劳斯反应器的操作 过程气中的硫化氢和二氧化硫在反应器内催化剂的作用下，生产气态单质硫，由于不同的催化剂在不同的温度下活性不同，所以床层温度的控制也不一样。用一、二的蒸汽加热器调节反应器的入口温度，进而控制催化剂的床层温度。 由于在制硫炉中不可避免的会生成一部分的硫氧化碳和二硫化碳，这两种物质会被带到克劳斯反应器内，为了提高总硫回收率，

5、工艺上采用在一级反应器（二级反应器添加正常）中除了加入氧化铝外还加入了氧化钛催化剂加快水解反应的进行。 然而，克劳斯反应属于放热反应，水解反应为吸热反应，低温对前者有利，高温对后者反应有利，为了使得硫氧化碳和二硫化碳尽可能的水解，一级反应器的温度控制稍微高一点，牺牲部分硫的转化率来换取高的水解率。一般情况下，一、二级克劳斯反应器的温度控制分别一级反应器入口温度控制在240C，出口温度控制在300C，对于二级反应器入口温度为205C，出口温度控制在226C。 1.1、烘反应器的方法及作用 反应器投用前烘的目的是检查系统是否畅通、烘反应器衬里、防止生产时积硫。 烘反应器的方法是在烘炉的后期，打开一

6、级冷凝冷却器入口阀，关闭烟气去烟囱阀，使高温烟气经正常生 产时的过程气进入克劳斯反应器及加氢反应器。一、二、三级冷凝器后端的壳程及各蒸汽夹套用0.4兆帕蒸汽保护，燃烧炉余热锅炉，三级冷凝冷却器，尾气燃烧预热锅炉保证给水并控制好除氧水液位。烘反应器严格按升温曲线进行，烘反应器温度以反应器床层为准，克劳斯反应器和尾气加氢反应器的温度可用过程气蒸汽加热器和尾气加热器进行控制。 流程：燃烧炉余热锅炉一级冷凝器一转入口加热器一级转化器二级冷凝器二转入口加热器二级转化器三级冷凝器尾气加热器尾气加氢反应器急冷塔尾炉尾炉余热锅炉烟囱 1.3、克劳斯反应器的温度控制 1.3.1、影响因素 a、过热蒸汽压力、流量

7、波动。 b、过程气流量和温度波动。 c、仪表不准 d、调节比例、积分、微分不合适。 1.3.2、调节方法 a、联系调度确保蒸汽系统稳定。 b、投用好整个串级调节系统，克服反应器入口温度波动。 c、联系仪表工校表。 d、重新整定调节器的PID。 1.4、反应器的停工操作 a、注意反应器各点温度，增加记录的次数为每半小时一次。 b、反应器床层温度上升到300C，降低制硫炉配风。 c、反应器床层温度持续上升，反应器入口通氮气或蒸汽降温。 d、反应器入口氮气流量不宜过大，以防止造成系统憋压。2.加氢反应器的预硫化 a、焚烧炉炉膛温度按正常指标控制。 b、当催化剂床层温度升到200时，硫磺回收装置调整操

8、作，使尾气中（H2S+COS）/SO2的比值达到46，同时提高燃料气中的氢含量，使反应器入口的氢含量保持在3左右。随后要求反应器入口按20/h的速度继续升温，当床层中部温度达到250时再次进行恒温操作，并将反应器入口的氢含量提高到4%至5%的范围，在250恒温状况下对加氢催化剂进行预硫化 c、投用急冷塔出口的氢在线分析仪，将急冷出口的氢含量控制在23。 d、预硫化过程中，尾气急冷塔水pH值控制在78，用注氨来保证。 e、每小时分析加氢反应器进、出口的硫化氢、二氧化硫、氢含量。预硫化完成的标准是：反应器进、出口硫化氢含量平衡或出口略高于入口，二氧化硫含量为零；亦可参考床层温升变化情况，当床层温度

9、不再上升或略有下降时，即据此判定催化剂预硫化结束。 f、预硫化结束后，调整尾气的入口温度在指标内，以保证床层温度。 2.3、加氢反应器的降温 首先将急冷塔气相与吸收塔隔断，然后启动尾气循环风机，建立冷回流，使氢气在线炉混合室以2030/h降温。在加氢反应器床层温度降至250之前，将尾气改出氢气炉。尾气改出后，氢气炉应保证氢气与空气当量燃烧。此时，氢气炉混合室继续以2030/h降温至100。降温过程中应每小时分析一次氧含量和氢含量，确保氧含量不大，避免引起系统自燃。当加氢反应器床层降至100后恒温，准备进行钝化。 2.4、加氢反应器的钝化 催化剂钝化处理，是将沉积在催化剂表面的硫化亚铁在低温下控

10、制氧化为二氧化硫和三氧化二铁，避免催化剂表面可能存在的硫化亚铁暴露在空气中剧烈氧化过热而丧失活性。 当加氢反应器床层温度降至100（此温度根据催化剂的不同有所差异），可以开始加氢催化剂钝化。钝化过程中会产生大量的二氧化硫，因此必须确保急冷塔注氨系统正常。钝化时必须加强对急冷水pH值的监测。保证急冷水pH6。按一定的速率（如2）提高循环气中氧含量 ，钝化反应是放热反应 ，提高氧含量过程中，若床层温度有急剧上升现象，说明床层有大面积的自燃，应降低氧含量，并采取措施抑制自然后，在重新提高氧含量。 当加氢反应器进、出口气体中氧含量平衡且达到10以上，床层无明显温升时，催化剂钝化结束。钝化完成后，加氢反

11、应器继续降温。 四、硫磺回收反应器的注意事项四、硫磺回收反应器的注意事项 1、氢气中断 现象：a、装置内氢气压力无指示，流量无指示。 b、加氢反应器床层温度突然减小。 处理方法：a、制硫部分正常操作。 b、制硫尾气经加热器后自加氢反应器 前该去尾气焚烧炉。 c、急冷塔和吸收塔保持正常循环。 d、联系有关单位，查明原因尽快恢复氢气供应。 a将两个反应器入口温度比正常提高20对催化剂进行热浸泡48小时。 b、如果反应器的温度有升高的趋势，应稍微降低燃烧空气流量，并作分析确定一氧化碳和氧的浓度，调整燃烧空气量使它们处于限制范围内。 c、提高克劳斯反应器的入口温度，使催化剂床层温度接近400，保持该温

12、度24小时。用氧分析仪在克劳斯反应器入口进行采样分析，并调整空气/燃料气比以便保持亚完全燃烧。保证系统内所存在的硫吹扫干净。 4、硫沉积 硫沉积是在冷凝和吸附两种作用下发生的。前者指反应器温度低于硫露点时，过程气中的硫蒸汽冷凝在催化剂微孔结构中；后者指硫蒸汽由于吸附作用和随之发生的毛细管冷凝作用而沉积在催化剂微孔结构中。硫沉积而导致的催化剂失活一般是可逆的，可采取对床层进行热浸泡的方法加以处理，在正常配风下，将床层温度提高2030，维持2448小时，脱掉积硫，同时加强排污，把沉积的硫带出来，或者在停工阶段以过热蒸汽吹扫。 5、氢含量的影响 对于尾气加氢系统来说，加氢反应器床层温度的升高更值得关注。大的温升则意味着反应器内氢气消耗的增加，此时不能及时补充配氢量，则很容易造成“硫穿透”。所谓“硫穿透”是指单质硫及二氧