硫磺回收装置设备

混合酸性气在主燃烧室内燃烧反应，生成的 过程气经反应炉蒸汽发生器冷却，进入冷凝器后 其中的硫蒸汽被冷凝、捕集分离。从冷凝器出来 的过程气经再热器至240℃进入一级反应器，在 Claus催化剂作用下，硫化氢与二氧化硫发生反 应生成硫磺。过程气出一级Claus反应器后进入 再冷凝、冷却、捕集分离，经再热器后至220℃ 后进入二级反应器，在Claus催化剂作用下，硫 化氢与二氧化硫继续反应生成硫磺。出来的过程 气进一步冷却、冷凝、捕集分离出液硫后尾气净 化。
反应炉的部件：火嘴、炉体、花墙、防雨罩、点 火器、看火孔、衬里等。 火嘴：反应炉的关键设备，火嘴应达到以下条件 1）酸性气与空气充分混合； 2）火嘴必须保证能将1/3的H2S燃烧成SO2以满 足反应器内Claus反应的需要； 3）能将酸性气中的杂质尽可能的完全燃烧； 4）满足以上燃烧要求后基本消耗空气中带来的氧； 5）在较大流速波动范围内仍能发挥高效作用。 咱们加热炉烧嘴是加拿大安美麦格强力燃烧器。
炉体：炉体材料为碳钢，内部衬里四层：高铝砖、 轻质黏土砖、藻类砖、轻质耐热层。 花墙：位于炉体中部靠后位置，由活砖砌成。砌 花墙的目的是使气体充分混合，燃烧均匀，提高 并稳定炉膛温度，使反应气流有一个稳定的充分 接触的反应空间，是气流尽可能均匀地进入余热 锅炉，减轻高温气流对余热锅炉管板的热辐射， 阻挡并分离气体中携带的固体颗粒，防止固体颗 粒对后续操作造成大的冲击。 衬里：反应炉衬里一般分为迎火层、耐火层、保 温层。衬里的作用是保持燃烧产生的热量，同时 保护金属炉体。
克劳斯装置在实际应用中产生了一系列不同 的过程型式。无论哪种型式都是由反应炉、 冷凝器、捕集器、反应器、尾气焚烧炉等一 系列设备组成。 咱们公司根据的原油特点及上游装置的 生产规模，硫磺回收联合装置建设规模为： 1万吨/年硫磺回收装置，操作弹性30%-100%， 硫磺回收率99%；60吨/小时酸性水汽提装置， 操作弹性60%-100%；80吨/小时溶剂再生装置， 操作弹性60-100%。



反应器结构：壳体、隔热衬里、格栅、丝网、 装卸料口等。 壳体：为反应器的本体，材质为碳钢。反应器的 内部构件的承载体。 隔热衬里：主要是隔热保护，维持反应温度。 格栅：主要作用是承载催化剂。 丝网：不锈钢材质，主要作用是防止催化剂穿透 而泄露。
反应器主要参数，空速（停留时间）、操作 温度。 空速：每小时进入反应器的原料量与反应器内催 化剂藏量之比。表示过程气和催化剂接触时间的 长短。空速越高，表明催化剂与过程气的接触时 间越短，装置处理能力越大。 操作温度：操作温度越低，越利于提高平衡转化 率，单温度过低，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10--30℃。
吸收塔（T-302) 主要作用就是使MDEA贫液与过 程气相互接触，进而有选择性地将过程中的硫化 氢和二氧化硫吸收，被吸收过的净化尾气经焚烧 后排放。



硫回收装置设备的腐蚀因素、有毒有害、易 燃易爆因素较多，需格外加以重视。 要对设备按时进行检查，避免发生泄漏； 科学合理的设置检测报警设备，一旦发生设备泄 漏能在第一时间发现； 配备完善的防护设备，这其中包括呼吸器、及其 他过滤性质的呼吸设备； 硫磺成型库房中由于含有大量的硫粉尘，加之必 要的成型设备的运转，因此成型库房中粉尘爆炸 的危险是存在的。
反应炉的重要参数：炉膛温度、炉膛体积、设计 压力、炉壁温度。 炉膛温度：炉膛温度越高对反应越有利，尤其当酸 性气含氨时，为了保证氨分解，炉膛温度必须高于 1250℃。咱们装置的炉膛温度控制1300℃~1400℃ 酸性气中最大氨含量达25%（VOL)。 炉膛体积：停留时间决定炉膛体积，国外都控制在 1s以内，因为增加停留时间，转化率提高很少，但 设备投资增加且设备体积增大很多。为保证酸性气 和空气均匀混合，设计停留时间一般1~2s。
尾气焚烧炉温度一般控制在540~800℃，低于 540 ℃时H2和COS不能完全焚烧，尾气中H2和COS 高时，可适当提高焚烧温度，高于800 ℃对焚烧 完全影响不大，但会增加燃料气用量，增大装置 能耗。尾气在焚烧炉停留时间为1.2~2.0S
酸性水汽提塔（T-101) 酸性水在塔内自上而下流 动，由塔底重沸器汽提后， H2S和NH3组分自酸性 水逸出进行气液分离。 尾气吸收塔（T-102) 主要作用就是将汽提塔来的 尾气与MDEA贫液接触进行吸收脱臭。 汽提再生塔（T-201)对吸收了硫化氢的富胺液进 行溶剂再生，在一定温度、压力下发生于吸收反 应互逆的解析反应，产生酸性气，同时使胺液得 到再生。 急冷塔（T-301)主要作用是降低加氢尾气的温度 使之达到理想的吸收温度。同时通过水洗除去杂 质，保护胺液吸收系统。
二级硫冷凝器的作用：对一级反应器出来的 过程气进行冷却，将混合气体中的气态硫冷却变 成液态，进入硫封罐，同时也回收单元热量，产 生0.4MPa蒸汽。 三级硫冷凝器的作用：对二级反应器出来 的过程气进行冷却，将混合气体中的气态硫冷却 变成液态，进入硫封罐。
捕集器的功能是从未级冷凝器出口气流进一 步回收液硫和硫雾沫。此设备的重要性曾长期被 忽略，但某些工业装置的数据已表明，高达2％的 产量来自捕集器。装置常用的捕集器有泡罩塔型、 波纹板型和金属丝网型等几种。近年来大多数装 置采用金属丝网型，气速为1．5-4．1m／s时，平 均捕集效率可达97％以上。

装置停工后，设备、管线内不应有任何酸性介质 （残硫、过程气），凡不需打开检查的设备和管 线应充满氮气，防止设备腐蚀。
硫磺回收及酸性水汽提联 合装置工程与设备
任立涛
主要内容
一、简
介 二、反应炉 三、反应器 四、冷凝器 五、捕集器 六、焚烧炉 七、塔器 八、设备安全管理
石油中都不同程度地含有一些硫化物，在 炼制过程中，这些含硫化合物相当大的部分都 变成H2S,如不加以利用，对环境的污染很大。 一般总是先把这些气体中的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。因此，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。 最早的克劳斯硫回收工艺是利用H2S与空气 中的氧在沿铁矿面上进行直接氧化生成元素硫
的反应原理，但是由于反应器内进行的直接氧 化反应放出的热无法移除，使反应温度猛烈上 升，为控制反应器的温度，其空速只能被限制 的很低，因而严重阻碍了该法在工业上的广泛 应用，1937年“分馏法”的出现和1940年“一 次通过法”的问世，是克劳斯法在工艺上的两 次重大改进，使克劳斯法最终发展成今天这样 十分简单，可靠并更加有效和经济的硫回收方 法。
冷凝器的功能是把转化器中生成的元素硫 蒸气冷凝为液体而除去，同时回收热量。对大 多数物质，这仅是一个放热的相变化过程，但 对硫磺而言，则有其特殊的复杂性。造成复杂 性的原因是气态硫和液态状硫都是不同硫品种 的混合物，每种相态的组成是由各种类互相转 化的平衡反应所控制，所以和温度密切有关。 一级硫冷凝器的作用:对经过蒸汽发生器来 过程气进行冷却，使其中的气态硫大部分转变 成液态硫，进入硫封罐，同时回收过程气中的 热量，发生0.4MPa蒸汽。
Claus硫磺回收工艺是由一个热反应段和 若干个催化剂催化反应段组成，即含H2S的酸性 气在燃烧炉内用空气进行不完全燃烧，严格控 制风量，使H2S燃烧后生成的SO2量满足H2S/ SO2 分子比等于或接近2， H2S和SO2在高温下反应 生成元素硫，受热力学条件的限制，剩余的H2S 和SO2进入催化剂反应段在催化剂作用下，继续 进行生成元素硫的反应，生成的元素硫经硫冷 凝分离，达到回收的目的。
反应炉又称为燃烧炉收装置的心脏， 60%以上的硫化氢在反应炉中转化为硫；杂质在反 应炉中基本得到处理。燃烧的好坏直接决定过程 气中H2S与SO2的配比，从而决定Claus反应进行的 程度，进一步决定硫磺回收装置转化率的高低。 可以说，在硫磺回收过程中，酸性气反应炉对装 置起决定性作用。
尾气捕集器的作用：是收集过程气经三级硫 冷凝器出口冷凝的液硫，同时捕集器中的丝网捕 集过程气中的单体气态硫，进一步降低过程气的 硫蒸汽分压，提高H2S与SO2在反应器内的转化率。 咱们装置的捕集器是丝网结构形式，捕集器 内部有加热盘管，以防止温度过低，硫磺凝固而 堵塞。


由于硫化氢的毒性远比二氧化硫大，所以将 自尾气净化单元的尾气送入焚烧炉进行焚烧，全 部转化为二氧化硫后排放。尾气焚烧炉结构主要 有炉体及烟道、烟囱组成。 炉体作用同反应（燃烧）炉。结构上，尾气焚烧 炉炉体前一部分为燃烧区，温度较高，为双层衬 里结构，后一部分为混合区，温度较低，采用轻 质耐热浇筑料作为衬里。 烟囱是硫磺装置的最后出口，其排放物直接排入 大气，咱们装置的烟囱是混凝土浇筑，高度达 80m。