第十章-脱硫装置

crudeoilelectricaldesaltingAtmosphericandVacuumDistillationUnitCatalyticcrackingunitDelayedcokingunitCatalystReformingUnithydrogenproductionunitHydrogenCrackingUnitHydrogenRefiningunit1/15/20231石油化工过程系统概论Chapter10DesulphurizationUnit第十章脱硫装置1/15/20232石油化工过程系统概论IntroductionDesulphurizationmethodDryDesulphurizationWetDesulphurizationDesulphurizationUnit

removingsulfurintherawmaterialspurposeremovingtheacidiccomponentandtheregenerationaminesolutioninthedraft1/15/20233石油化工过程系统概论1.干法脱硫drydesulphurization是采用固体吸附剂将气体中的硫化氢吸附出去。这种方法适用于含微量硫化氢的气体。经吸附后可以将硫化氢含量降至1ppm以下。常用的吸附剂有氧化锌、活性炭和分子筛等。此法的缺点是设备笨重，投资较高，且为间歇操作。在石油工业中应用最广泛的气体脱硫方法是湿式脱硫法。1/15/20234石油化工过程系统概论2.湿式脱硫wetdesulphurization湿式脱硫是用液体作为吸收剂，对气体进行洗涤除去H2S。根据吸收剂对H2S的吸收方式不同又分为化学吸收和物理吸收。目前我国炼油厂气体脱硫装置采用化学吸收法，所用的吸收剂大多是醇胺类。1/15/20235石油化工过程系统概论二、脱硫装置的主要化学反应1.脱除H2SremovingHydrogensulfide：乙醇胺吸收气体中的硫化氢生成硫化物和酸式硫化物2.脱除CO2removing

Carbondioxide(CO2)：乙醇胺吸收气体中的CO2生成碳酸胺盐和酸式碳酸胺盐

1/15/20236石油化工过程系统概论当温度在25～40℃时，反应由左向右进行(即在吸收塔内进行)，吸收气体中的H2S和CO2；当温度升到105℃及更高时，则由右向左(在再生塔内进行)。此时胺类失去碱性，生成的胺的硫化物和碳酸盐分解，逸出原来被吸收的H2S和CO2，因此乙醇胺可以循环使用。1/15/20237石油化工过程系统概论三、脱硫剂的选择醇胺是单乙醇胺、双乙醇胺和三乙醇胺的总称，是一种弱的有机碱，其碱性随温度升高而减弱。以上反应是以乙醇胺作为脱硫剂的，由于乙醇胺(MEA)——[NH2(CH2)OH简写为RNH2]溶液具有使用范围广，反应能力强，稳定性好，而且容易从沾污的溶液中回收等优点，被认为是吸收H2S及CO2较好的溶剂。1/15/20238石油化工过程系统概论由于单乙醇胺能与COS(羟基硫，液化气体中通常含有的组分)反应而不能再生，所以单乙醇胺一般用于油气田和其它不含COS(或CS2)的气体脱硫，在炼厂气中通常含有COS，所以选用二乙醇胺(DEA)——[NH(CH2CH2OH)]或二异丙醇胺(DIPA)[NH(C3H6OH2)2]溶液。1/15/20239石油化工过程系统概论第二节工艺流程脱硫装置的目的：脱除气流中酸性组分；再生胺溶液1/15/202310石油化工过程系统概论（１）含有H2S或CO2的原料气，经冷却到40℃自底部进入吸收塔与自塔上部引入的温度为45℃左右的乙醇胺溶液（贫液）逆向接触。为什么？1/15/202311石油化工过程系统概论（２）气体中的硫化氢和二氧化碳被胺溶液吸收，气体得到净化。（３）吸收后的净化气自塔顶排出。1/15/202312石油化工过程系统概论（４）塔底的吸收胺液(富液)经与贫液换热后进入再生塔上部，与下部来的蒸汽(重沸器产生的二次蒸汽)直接接触，升温到120℃左右，使H2S和CO2及存在于气体中的少量烃类大部分解吸出来，由塔顶排出。

1/15/202313石油化工过程系统概论（５）溶液自塔底引出进入重沸器壳程，被管程的蒸汽加热后，H2S和CO2从溶液中完全解吸出来，返回胺再生塔。（６）胺再生塔底再生后的胺液，与富液换热后，再经冷却器冷却至40℃左右，由贫液泵打入吸收塔循环使用。1/15/202314石油化工过程系统概论（７）再生塔顶出来的酸性气体(H2S、CO2、水蒸汽和烃类混合气体)经空气冷却器冷却至40℃以下，进入再生塔回流罐。在此分离出来的液体送回胺再生塔回流用，干燥酸性气体送往硫磺回收装置。1/15/202315石油化工过程系统概论GasabsorberfeedgascondenserAminefilterRich-leansolventexchangersteamsteam1reboilerAmineregenerator2pumpcondenser3returnpot

Sulfurrecoveryunit1—relivekettle2—Leansolventpump3—AminedrumFlowDiagramforDesulphurizationUnit1/15/202316石油化工过程系统概论工艺流程简图气体吸收塔

胺再生塔

再生塔回流罐

胺液过滤器

复活釜再沸器

蒸汽蒸汽原料气（含H2S或CO2）排放或去制硫装置冷凝热交换器1/15/202317石油化工过程系统概论一组利用汽提方法再生溶剂的气体吸收器

请同学们自己读这套流程图，并写出此工艺过程的流程简图。1/15/202318石油化工过程系统概论本章重点1.如何选择脱硫剂？2.脱硫剂的工作原理3.脱硫装置工艺流程4.解释脱硫装置干法脱硫湿法脱硫吸收塔再生塔1/15/202319石油化工过程系统概论第十一章硫磺回收装置

SulphurRecoveryUnit石油中都不同程度地含有一些硫化物。在炼制过程中，这些含硫化物相当大的部分都变成H2S而出现在催化裂化、加氢裂化或延迟焦化的气体之中。同时，天然气中也含有一定量的H2S气体，如不加以处理利用，将对环境造成较大的污染。1/15/202320石油化工过程系统概论硫磺回收的基本方法一般总是先将气体中的H2S用溶剂(如乙醇胺)吸收分离出来，再把一部分H2S氧化成硫磺及SO2，将此SO2与另一部分余下的H2S再经活性氧化铝催化剂转化成硫磺。由此可见，硫磺回收装置的任务就是从烃类或其它含H2S气体中制取硫磺，以解决H2S有毒气体对大气的污染。

1/15/202321石油化工过程系统概论第一节基本原理与工艺流程一、基本原理根据酸性气体中H2S的含量，对于不同浓度的气体，分别采用直流法、分流法和直接氧化法三种方法来回收硫磺。其基本原理可用下列反应式表示：（１）高温氧化反应1/15/202322石油化工过程系统概论（２）催化转化反应（３）催化氧化反应由于来自脱硫装置的酸性气总是含有不同程度的烃类、CO2、水蒸气以及某些有机物，诸如羟基硫、二硫化碳、溶剂等，有的还会含有氨组分。因此，实际上发生的反应远比上述反应要复杂得多。1/15/202323石油化工过程系统概论在高温氧化反应段，除发生上述第一种反应外，还将发生烃类的燃烧反应和相当复杂的副反应，燃烧反应和主要副反应如下：在催化转化反应段，除发生上述第二种反应外，还将发生下列有机硫的水解反应：

1/15/202324石油化工过程系统概论二、回收方法1．直流法：当酸性气体中的H2S含量大于50％时，一般采用直流法生产工艺。2．分流法：当酸性气体中H2S含量在15～50％之间时，一般采用分流法。3．直接氧化法:当酸性气体中的H2S浓度低于15％时，一般采用直接氧化法。无论哪种方法都是由燃烧（反应）炉、废热锅炉、转化气、冷凝器等系列容器组成。这些方法的区别在于一级转化器前面产生SO2的方法不同。1/15/202325石油化工过程系统概论2345678910AirAcidgas11-气液分离器;2-燃烧炉;3-废热锅炉;5-二级捕集器;6-三级捕集器;7-一级转化器;8-二级转化器;9-液硫罐;10-成型机.23456789硫磺硫封罐硫封罐（1）从脱硫装置来的酸性气体经气-液分离器脱除水分和烃类后全部进入燃烧炉（温度1100～1300℃）。燃烧所需的空气由鼓风机供给，按酸性气体中全部烃类完全燃烧和三分之一的H2S完全燃烧生成SO2的原则配风。

1/15/202326石油化工过程系统概论2345678910AirAcidgas11-气液分离器;2-燃烧炉;3-废热锅炉;5-二级捕集器;6-三级捕集器;7-一级转化器;8-二级转化器;9-液硫罐;10-成型机.23456789硫磺硫封罐硫封罐（2）对H2S来说，反应时炉内约有60％的H2S反应生成气体硫，余下40％的H2S三分之一生成SO2，三分之二保持不变。1/15/202327石油化工过程系统概论2345678910AirAcidgas11-气液分离器;2-燃烧炉;3-废热锅炉;5-二级捕集器;6-三级捕集器;7-一级转化器;8-二级转化器;9-液硫罐;10-成型机.23456789硫磺硫封罐硫封罐（3）为了取走燃烧过程中产生的大量反应热，并使生成的硫蒸气逐步冷凝，反应生成气有80％通过废热锅炉降温至350℃左右，然后反应生成气再进入一级冷凝冷却器，冷却至170℃，此时大部分硫磺呈液体状态，从一级捕集器底部分出。1/15/202328石油化工过程系统概论2345678910AirAcidgas11-气液分离器;2-燃烧炉;3-废热锅炉;5-二级捕集器;6-三级捕集器;7-一级转化器;8-二级转化器;9-液硫罐;10-成型机.23456789硫磺硫封罐硫封罐（4）从一级捕集器顶部出来的气体与10％的高温反应气体(从燃烧炉内出来)掺合，使气体温度提高后进入一级转化器，转化温度约为300～320℃。反应后的含硫气体进入二级冷凝冷却器，冷却至150～160℃左右进入二级捕集器，进行硫磺的分离捕集

1/15/202329石油化工过程系统概论2345678910AirAcidgas11-气液分离器;2-燃烧炉;3-废热锅炉;5-二级捕集器;6-三级捕集器;7-一级转化器;8-二级转化器;9-液硫罐;10-成型机.23456789硫磺硫封罐硫封罐（5）从二级捕集器顶部出来的气体再与另外10％的高温过程气掺合后，进入二级转化器。转化温度约为250～270℃，然后进入三级冷凝冷却器及三级捕集器。各处捕集的液态硫，经过硫封罐集中到液硫罐，用液流泵送出。硫磺经过冷却，用结片机或钢带成型机成型后包装出厂。

1/15/202330石油化工过程系统概论2345678910AirAcidgas11-气液分离器;2-燃烧炉;3-废热锅炉;5-二级捕集器;6-三级捕集器;7-一级转化器;8-二级转化器;9-液硫罐;10-成型机.23456789硫磺硫封罐硫封罐（6）分离出硫后的过程气(硫磺尾气)送往下游的尾气处理装置或经灼烧炉灼烧后放空

1/15/202331石油化工过程系统概论为达到较高的硫回收率，工业装置中一般设有二级、三级甚至四级转化器。采用两级转化时，硫的回收率为93%~95%；三级转化时为94%~96%；而四级转化时则可达95%~97%，所得硫磺的纯度约为99.8%。1/15/202332石油化工过程系统概论2.分流法原理在这种方法中，占进料总量三分之一的酸性气体引入燃烧炉，所配空气量按烃类完全燃烧和H2S完全燃烧生成SO2进行计算。对于H2S来说，反应后在炉内没有生成气体硫，只有SO2生成。三分之二酸性气体在一级转化器前与燃烧炉内生成的SO2汇合，同时进如转化器，在催化剂作用下，H2S与SO2反应生成气体硫，其后的过程与直流法相同。1/15/202333石油化工过程系统概论3.直接氧化法原理在这种方法中，将酸性气体与空气在预热器内预热到一定温度后，同时进入一级转化器反应生成硫，反应气流经一级硫冷凝器冷凝分离出硫磺。分离出硫磺的过程气经再热升温至要求的温度后，再与适量的空气混合进入二级转化器，反应气流经二级硫冷凝器分离出硫磺。其尾气经灼烧炉灼烧后放空。1/15/202334石油化工过程系统概论2345678910AirAcidgas11-气液分离器;2-燃烧炉;3-废热锅炉;5-二级捕集器;6-三级捕集器;7-一级转化器;8-二级转化器;9-液硫罐;10-成型机.23456789硫磺硫封罐硫封罐直流法：酸性气全部入燃烧炉；空气量：烃类完全燃烧+1/3H2S完全燃烧分流法：：1/3酸性气入燃烧炉，空气量：烃类和H2S均完全燃烧；2/3在一级转化器前与SO2混合直接氧化法：酸性气与空气预热后一起进入一级转化器生成硫。1/15/202335石油化工过程系统概论FlowDiagram2345678910AirAcidgas11-gas-liquidseparator;2-burner;3-waste-heatboiler;4-primarycatcher5-secondarycatcher;6-third-stagecatcher；7-primaryreformer;8-secondaryreformer;9-liquid-sulfurtank

;10-Shaper

.23456789sulfur硫封罐硫封罐1/15/202336石油化工过程系统概论本章重点1.硫磺回收的基本步骤？2.硫磺回收有哪几种方法？如何选择？3.硫磺回收几种方法的比较？4.工艺流程5.英文解释硫磺回收1/15/202337石油化工过程系统概论由于受化学平衡的限制，即使在设备和操作条件保持良好的情况下，使用活性好的催化剂和三级转化工艺，克劳斯硫磺回收法的硫回收率最高也只能达到95％左右。据此估算，一个年产40kt硫磺的装置，就有1600~3200t/a(相当于200~400kg/h)的硫从硫回收装置尾气中排掉，尤其是多以H2S的形式排出，对大气的污染十分严重，所一必须加以整治。因此，硫磺尾气脱硫装置的作用：脱除硫磺回收装置的尾气中的元素硫。第十二章硫磺尾气脱硫装置1/15/202338石油化工过程系统概论为了处理克劳斯硫磺尾气，国内外目前已发展了多种处理技术，其中发展最快的尾气处理方法是斯科特方法。斯科特尾气净化工艺特点：技术成熟、操作灵活；净化水平高，产品可回收元素硫；基本没有二次污染；投资较高。1/15/202339石油化工过程系统概论一、工作原理：斯科特尾气脱硫工艺主要包括还原与吸收两部分；还原部分：在钼-镍系列加氢催化剂作用下，将尾气中的硫化物（SO2）进行加氢反应、CS2等进行水解反应转化为H2S。吸收部分：以二异丙醇胺或甲基二乙醇胺溶液为吸收剂，在吸收塔内选择性吸收H2S。第一节工作原理与工艺流程1/15/202340石油化工过程系统概论1.还原系统（1）烃类反应a.烃类与游离氧反应生成CO2和水蒸气b.烃类与水蒸气及CO2的转化反应1/15/202341石油化工过程系统概论（2）硫化物的加氢反应在卧式径向反应器中进