克劳斯硫磺回收技术的基本原理讲解

1、 .2烃类和醇胺类溶剂酸性气体中烃类的主要影响是提高反应炉温度和废热锅炉热负荷，加大空气的需要量，致使设备和管道相应增大，增加了投资费用，然而更重要的是过多的烃类存在还会增加反应炉内cos和CS2的生成量影响硫的转化率，而没有完全反应的烃类则会在催化剂上形成积碳，尤其是醇胺类溶剂在反应炉高温下和硫反应而生成的有光泽的焦油状积碳，即使少量积碳也会降低催化剂的活性。图25为某厂装置硫转化率的实际记录，可以看出酸性气体夹带烃类远较酸性气流量变化对装置硫转化率降低造成了更加不利的影响，因此一般要求酸性气中烃含量4(V)。图25类对装置硫凹股率的影5.3氮NH3的危害主要表现为其必须在高温反应炉内与0发

2、生氧化反应而分解为N2和H20，否则会形成NH4HS、(NH4)2SO4类结晶而堵塞下游的管线设备，使装置维修费用增加，严重时将导致停产。此外，NH3在高温下还可能形成各种氮的氧化物，促使SO2氧化成为SO3，导致设备腐蚀和催化剂硫酸盐化中毒。为了使nh3燃烧完全，反应炉配风需随着含nh3气流的组成及流量而变，因而使h2s/SO2的比例调节更加复杂化，nh3氧化生成的附加水份，还可能会因质量作用定律而导致生成元素硫的反应转化率降低。5.4水蒸汽.进料气中水含量变化对转化率的影响如图26所示。以一级转化反应器为例，通过图26可以看出，H2s化率的影响如图26所示。以一2含量高的富酸性气。一般情况

3、下酸性气中的水含量约为25%,另外过程空气中也含有水，且含OIQ酸性气中的水含量(V)OIQ酸性气中的水含量(V)图26酸性气中水含童对转化率的影响嵌*羊(级反应器，J439,0.914大气压)(级反应器，J439,0.914大气压)风气比是指进反应炉的气体中空气和酸性气的体积比在原料进气中H2S、烃类及其它可燃组分的含量已确定时，可按化学反应的理论需H2S、计算出风气比在克劳斯反应过程中，空气量的不足和过剩均会使转化率降低，但空气不足比空气过剩对硫转化率的影响更大，详细情况见表7通过表7还可以发现这样一个问题，即两级转化装置的风气比要求控制在土1%才能获得较高的转化率，然而仅按酸性气流量来调

4、节风气比是不够的，同时还必须分析酸性气中的h2s含量，并随时据此对空气的流量作相应的调节。5.6H2S/SO25.6H2S/SO2的比例理想的克劳斯反应要求过程气中10020g4.0H2S/SO2的比例是2:1的化学计量要|求，才能获得高的转化率，这是克劳斯0.,02D4060装置最重要的操作参数，其与转化率的1H80关系如图27所示。从图27可以看出，图27H2S/SO2之比与转化率的关系表7风气比与硫平衡转化率的关系*空气供应情况空气不足正确空气过剩风气比，%979899100101102103硫平衡转二级转化化率损3.63.122.72.532.562.793.2失%三级转化3.12.1

5、41.321.051.201.542.1*注：按保证过程气中h2s/so2=2所需的风气比为100%计算若反应前过程气中h2S/SO2与2有任何微小的偏差，均将使反应后对装置的总硫转化率产生更大的偏差，而且转化率越高偏差越大。鉴此，目前多数克劳斯装置都采用紫外分光光度计或气相色谱在线分析仪连续测定尾气中h2s与SO2之比，尤其以使用前者为多。5.7反应器操作温度反应器的操作温度不仅取决于热力学因素，还要考虑硫的露点温度和气体组成从热力学角度分析，操作温度越低，平衡转化率越高，但温度过低，会引起硫蒸汽因催化剂细孔产生的毛细管作用而凝聚在催化剂的表面上使其失活。因此过程气进入反应器床层的温度至少应

6、比硫蒸汽的露点温度高2030弋。由于过程气中COS和CS2的水解率随反应温度的升高而增加，为了减少COS和CS2形态硫的损失，工业上一般采用提高一级反应器床层温度的办法以促使COS和CS2的水解并通过二级或三级反应器来弥补因前述温度提高而引起的平衡转化率的下降。例如在350弋操作温度下，Al2O3催化剂对CS2的水解率大约在60%左右，但其克劳斯理论转化率却要从300C时的74.3%下降至350C时的57.6%,因此第一反应器的最佳操作温度应是能够达到COS和CS2最高水解率的最低的反应温度。工业实践已经表明，TiO2催化剂即使在300C以下对CS2的水解率也可以达到90%以上,这样就有可能在

7、保证CS2转化完全的前提下不影响克劳斯反应的转化率，至于第二和第三反应器，则应使用尽可能大的比表面积和孑L体积的催化剂，例如美国S-201AI2O3催化剂的比表面积高达320m2/g,法国CR-3SAI2O3催化剂不仅具有360m?/g的比表面积，而且其孔径1um的超大孔体积与孔径0.1um的孔体积之比竟高达0.7以上，从而减少了颗粒内部的扩散限制，曾加了硫的吸附容量，故其与普通ai2o3催化剂相比,允许在更低的温度下操作,可以确保装置达到更高的转化率水平。5.8催化剂的选择使用催化剂的选择使用直接关系到装置的总硫转化率和硫回收率水平。在机械强度和磨损率均能满足使用要求的前提下，还应选择使用大的比表面积和孔体积的催化剂，以尽可能增加足够数量的活性中心的面积及减少对反应物和产物分子扩散阻力的影响。为了实现回收硫的优化生产，从技术经济角度出发，最有效的对策和措施是发展功能齐全的系列催化剂，在现场生产工艺条件基本上不变或变动不大的情况下，应用催化技术来提高装置的效能这已为国内外工业生产实践结果所证实。据资料报道，在酸性气中H2S含量同为60%(V)条件下，使用不同的催化剂装填方案，在同一装置和相同工艺条件下可得到意想不到的效果，详细情况列于表8。表8系列化硫回收催化剂的效能*催化剂装填情况总硫转化率%尾气中硫化物含量(V)CR第二反应器93.81.178