硫回收工艺讲解

关于硫回收工艺讲解我国硫回收技术现状

1．概况

我国克劳斯法回收硫生产起步于六十年代中期，第一套工业克劳置于1964年在四川天然气田建成投产，I971年在山东胜利炼油石化）又成功地实现了以炼油厂酸性气为原料的回收硫生产。从此揭开了我国硫回收技术发展的序幕。

经过近50多年时间不断地努力，我国的硫回收技术在科研、设计和生产单位通力合作下，以提高硫回收率、减少环境污染为目标，在完善工艺、改进设备方面巳取得显著进步．迄今为止，国内已建成200多套回收硫生产装第2页,共17页，2024年2月25日，星期天置。其中，四川天然气田有多套装置，中国石化、中石油炼油厂和有关石化企业的酸性气硫回收装置有几十套，此外在建和拟建装置还有几十套。我国硫回收装置酸性气供应情况，除天然气田装置气源单纯，相对比较稳定外，炼油厂装置因受上游催化裂化、加氢、焦化、液态烃脱硫和脱硫污水汽提等多路供气装置和进厂原油加工处理量及含硫量波动的影响，酸性气供量或H2S浓度变化幅度很大，烃类夹带超标现象也时有发生。因此为了保证装置连续生产和成品硫磺质量，我国绝大多数装置均采用操作弹性大、用酸性气燃烧炉出口高温过程气分别调节一、二级转化器入口温度的外掺台法和直流式工艺。第3页,共17页，2024年2月25日，星期天2．目前国内主要工艺克劳斯工艺是脱除气体中H2S并副产硫磺的一种最传统的工艺技术,它包括燃烧室和催化反应器两部分。在燃烧室内，进料气中硫化氢的三分之一燃烧成二氧化硫，生成的二氧化硫和剩余的硫化氢进行克劳斯反应生成单质硫磺。离开燃烧室的混合气体冷却降温，生成的硫磺被冷凝为液体后分离，气体送催化反应器处理。在催化反应器内，含有二氧化硫和硫化氢的气体在克劳斯催化剂的作用下，继续发生克劳斯反应生成单质硫磺。催化反应器可以串联设置以增加硫磺回收率，每个催化反应器的出口气体经冷却降温，将生成的硫磺冷凝分离，使得下一级催化反应器内的克劳斯反应得以继续进行。从最后一级催化反应器来的尾气以及从液硫槽来的放空气中含有一定的H2S、COS、Sx等硫化物，这些硫化物需要在通过焚烧后才能放空。●克劳斯硫回收＋斯科科尾气处理工艺●两级克劳斯反应＋超级克劳斯（催化氧化）＋氨法脱硫●两级克劳斯反应＋氨法脱硫第4页,共17页，2024年2月25日，星期天工艺流程第5页,共17页，2024年2月25日，星期天H2S和烃类在燃烧炉中高温下和O2发生复杂燃烧反应：

2H2S+3O2→2SO2+2H2O2H2S+O2→2S+2H2OCH4

+SO2→COS+H2O+H2CH4

+2S2→CS2+H2S2Cn

H2n

+3nO2→2nCO2+2nH2O第6页,共17页，2024年2月25日，星期天内蒙古大唐国际克什克腾煤制气项目硫回收

装置工艺说明进入装置的主硫化氢酸性气和预洗闪蒸塔酸性气直接通过制硫燃烧炉（61-F01）火嘴进入燃烧炉炉膛；由制硫鼓风机（61-V01）供给的空气全部经过反应炉火嘴进入炉膛。炉膛温度较高，达到1300℃左右，较高的炉膛温度可以将主硫化氢酸性气和预洗闪蒸塔酸性气中的烃类全部氧化分解，保证产品质量符合要求。煤气水分离膨胀气和酚回收酸性气直接进入尾气焚烧炉。

反应炉后的高温气流有6.5%左右做为一级再热的高温掺合（TV-0301）热源，其余高温气流进入制硫余热锅炉（61-W01），产生4.5MPa(g)中压饱和蒸汽回收余热，过程气温度降至350℃左右再进入一级冷凝冷却器（61-W02）生产0.5MPa(g)低压饱和蒸汽，过程气温度降至165℃左右，在反应炉内高温Claus反应生成的元素硫被冷凝为液体硫磺。液硫通过硫封罐（61-B02A）后进入液硫池（61-B06）回收。第7页,共17页，2024年2月25日，星期天一级硫冷凝器出口的低温过程气与反应炉后的6.5%高温气流混合后，温度达到250℃左右进入一级转化器（61-C01），在催化剂的作用下，H2S与SO2进行Claus反应生成元素硫（H2S+SO2→S+H2O），COS和CS2进行水解反应生成H2S；过程气温度升高至315℃左右先进入过程气换热器（61-W04）与二级冷凝冷却器（61-W03）出口的低温气流换热后再进入二级冷凝冷却器（61-W04），生产0.5MPa(g)低压饱和蒸汽，过程气温度降至165℃左右。在一级转化器中Claus反应生成的元素硫被冷凝为液体硫磺。液硫通过硫封罐（61-B02B/C）后进入液硫池（61-B06）回收第8页,共17页，2024年2月25日，星期天二级冷凝冷却器出口的低温过程气进入过程气换热器（61-W04）壳程与一级转化器（61-C01）后的315℃高温气流换热后，温度达到210℃左右进入二级转化器（61-C02），在制硫催化剂的作用下，H2S与SO2继续进行Claus生成元素硫；过程气温度升高至220℃左右进入三级冷凝冷却器（61-W05），生产0.1MPa(g)低压饱和蒸汽，过程气温度降至125～130℃。在二级转化器（61-C02）中Claus反应生成的元素硫被冷凝为液体硫磺。液硫通过硫封罐（61-B02D）后进入液硫池（61-B06）回收。三级冷凝冷却器（61-W05）产生的0.1MPa(g)低压饱和蒸汽经过乏汽空冷器冷凝为液态水返回三级冷凝冷却器（61-W05）壳程循环使用。第9页,共17页，2024年2月25日，星期天三级冷凝冷却器（61-W05）出口的制硫尾气经过尾气分液罐，液硫通过硫封罐（61-B02E）后进入液硫池（61-B06）回收。煤气水分离膨胀气和酚回收酸性气经过酸性气分液罐（61-B01）混合的混合酸性气和尾气分液罐的尾气进入尾气焚烧炉（61-F02）。尾气焚烧炉（61-F02）通过燃烧燃料气和由鼓风机（61-V02）来的空气，炉膛温度达到600℃左右，在高温下，尾气中的非二氧化硫硫化物全部氧化为SO2；氧含量控制在2～3%(v)的高温烟气先后经过中压蒸汽过热器（61-W07）、尾气炉中压废热锅炉（61-W08）、尾气炉低压废热锅炉（61-W09），烟气温度下降至165℃左右至氨法脱硫尾气处理单元。尾气炉中压废热锅炉产生的4.5MPa(g)中压饱和蒸汽与制硫余热锅炉产生的4.5MPa(g)中压饱和蒸汽合并进入中压蒸汽过热器（61-W07），过热后的4.43MPa(g)，435℃中压过热蒸汽全部输出并入中压蒸汽管网。尾气炉低压废热锅炉产生的0.5MPa(g)，158℃低压饱和蒸汽与一、二级冷凝冷却器（61-W02、03）产生的0.5MPa(g)，158℃低压饱和蒸汽合并，少部分供装置保温伴热自用，其余输出并网。第10页,共17页，2024年2月25日，星期天冷凝冷却器产出的液态硫磺进入液硫脱气池，循环脱气法是往液硫脱气池中注入少量喹啉做催化剂，促使以多硫化物形式存在于液硫中的H2S分解；再通过液硫脱气泵（61-P02）的循环—喷洒过程使H2S逸入气相,用吹扫气—N2将H2S赶出，废气用蒸汽喷射器（61-X23）抽出至尾气焚烧炉焚烧。脱气后的液硫用液硫提升泵（61-P03）将其送至液硫成型机（61-X25），成型为半圆颗粒状的固体硫磺；固体硫磺落入称重码垛机（61-X26）料仓（61-B10），经称重、包装、缝口、码垛后进入库棚存放，产品外运出厂。第11页,共17页，2024年2月25日，星期天本装置主要操作条件制硫燃烧炉温度：1250～1500℃一级转化器进口/出口温度：240～260℃/310～320℃二级转化器进口/出口温度：～210℃/～225℃制硫余热锅炉出口温度/蒸汽压力：300～350℃/4.5MPa(g)一、二、三级硫冷凝器过程气出口温度：～165℃一、二级硫冷凝器产汽压力：0.5MPa(g)三级硫冷凝器过程气出口温度：125～130℃三级硫冷凝器蒸汽压力：0.1MPa(g)尾气焚烧炉出口尾气温度：550～650℃中压蒸汽过热器出口尾气温度：～440℃尾气中压废热锅炉出口尾气温度：～300℃尾气低压废热锅炉出口尾气温度：165℃尾气焚烧炉出口尾气压力：5～10kPa(g)尾气焚烧炉出口尾气流量：78350nm3/h第12页,共17页，2024年2月25日，星期天本装置主要设备1一级转化器2二级转化器3硫封罐4尾气分液罐5排污膨胀器6制硫余热锅炉7一级硫冷凝器8过程气换热器9二级硫冷凝器10三级硫冷凝器11中压蒸汽过热器12尾气中压废热锅炉13尾气低压余热锅炉14制硫反应炉第13页,共17页，2024年2月25日，星期天15尾气焚烧炉16乏汽空冷器17液硫脱气泵18液硫提升泵19成型循环水泵20制硫鼓风机21尾气鼓风机22制硫反应炉火嘴23尾气焚烧炉火嘴24高温掺合阀25液硫成型机26半自动包装码垛机27内燃机叉车第14页,共17页，2024年2月25日，星期天本装置生产和处理能力（一期）主硫化氢酸性气规格(一期工程)：16340Nm3/h硫化氢浓度30％Claus硫回收年产硫磺约5.427万吨