硫磺回收装置设备

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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。是Claus法制硫工艺中 最重要的设备，可以说是硫磺回收装置的心脏， 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。



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。

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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ打开检查的设备和管 线应充满氮气，防止设备腐蚀。
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。