硫磺回收装置工艺流程

本装置溶剂再生部分来的贫胺液（25%MDEA 溶液）进 入尾气吸收塔（C-412）上部，与尾气急冷塔来的尾气逆 流接触，尾气中的 H2S 被吸收。吸收了 H2S 的富胺液， 经富液泵(P-412A/B)升压后返回溶剂再生部分。 自尾气吸收塔（C-412）塔顶出来的净化尾气，进入尾 气焚烧炉（F-411），在 600℃高温下，将净化尾气中残 留的硫化物焚烧生成 SO2，剩余的 H2 和烃类燃烧成 H2O和CO2，焚烧后的高温烟气先经过蒸汽过热器（E413），然后再经尾气加热器（E-411）回收热量，烟气温 度降至 300℃左右由烟囱（ST-411）排入大气。
三、相关流程图
2、尾气处理部分工艺原理
从硫磺回收部分排出的制硫尾气，仍含有少量的 H2S、SO2、COS、Sx等有害物质，直接焚烧后排 放达不到国家规定的环保要求。 加氢还原吸收工艺是将硫回收尾气中的元素S、 SO2、COS和CS2等，在很小的氢分压和很低的操 作压力下，用特殊的尾气处理专用加氢催化剂，将 其还原和水解为H2S，再用醇胺溶液吸收，再生后 的醇胺溶液循环使用；吸收了H2S的富液经再生处 理，富含H2S气体返回上游硫回收部分，经吸收处 理后的净化气中的总硫＜300ppm。 加氢还原吸收尾气处理是目前世界上公认的最彻底 的制硫尾气处理工艺，“SSR”工艺的原理是尾气加 氢还原吸收。
二、流程简述
1、硫磺回收及尾气处理部分工艺流程简述
再生和催化等装置来的酸性气经酸性气分液罐（D401）脱液后，与来自酸性水汽提装置的酸性气混合 进入制硫燃烧炉（F-401）的火嘴。根据制硫反应需 氧量，通过比值调节严格控制进炉空气量，经燃烧 将酸性气中的烃类等有机物全部分解。燃烧时所需 空气由制硫炉鼓风机（K-401A/B）供给。制硫燃烧 炉（F-401）的配风量是关键，为此，在制硫尾气管 道上安装了一台 H2S/SO2 在线比值分析仪，随机分 析尾气中 H2S/SO2 比率，并通过反馈信号调节供风 管道上的微调阀，使过程气中的 H2S/SO2 比率始终 趋近 2:1，从而获得最高的 Claus 转化率。
2、胺液再生部分工艺流程简述 本装置尾气吸收部分来的富胺液经贫富液换热器 （E421A～D） 与来自溶剂再生塔 （C-421）底的高温贫液换 热至 95℃左右进入再生塔(C-421)上部第 22 层， 经过 塔板自上而下的热交换和质交换过程，塔底获得的贫胺液 进入贫富液换热器(E-421A～D)壳程回收余热，再经贫液 水冷器(E-423A/B)冷却后进入贫液贮罐（D-421），贫液 经贫液泵（P-421）抽出，输送至本装置尾气吸收塔（C412）。再生塔(C-421)底部的胺液进入塔底再沸器(E424)，用低压蒸汽加热，为富胺液再生提供热源；塔底再 沸器(E-424)产生的凝结水进入凝结水罐(D-423)，回收后 送出装置。 再生塔(C-421)顶部的含 H2S 蒸汽经过再生 塔顶水冷器（E-422A/B）冷却至 40℃进入再生塔顶回流 罐(D-422)，凝液经塔顶回流泵(P-422A/B)、液控阀返回 再生塔(C-421)顶作回流；塔顶回流罐(D-422)的气相—— 酸性气，经过塔顶压控阀送至硫磺回收部分作原料。
3万吨/年硫磺回收工艺原理及 流程
荆门石化维修车间



目 装置产工艺原理
1、克劳斯（Cluas）制硫部分工艺原理
自上游装置产生的酸性气经过脱液引入燃烧炉后，在一定的配 风量及温度下，酸性气中的烃类完全燃烧生成CO2，而65%的 H2S反应生成气体硫，而余下的35%的硫化氢中的1/3完全反应 生成SO2，2/3保持不变。 其反应式如下： 2H2S＋O2 =2H2O＋2S ＋ 8.79×105 kJ/kg (1) 2H2S＋3O2 = 2H2O＋2SO2 ＋ 5.19×105 kJ/kg (2) CH4＋2O2 = 2H2O＋CO2＋ 8.04×105 kJ/kg (3) 反应均为放热反应，因此燃烧炉温度一般控制在900-1265℃， 温度过高或过低都不利于反应的进行。如果烃类不完全燃烧生 成CO及C有可能导致一系列副反应，生成羰基硫、二硫化碳， 对硫化氢的转化率及催化剂寿命造成不利影响。
克劳斯尾气与富氢气混合经加氢反应器，在钴钼催化剂的 作用下，使尾气中所有非硫化氢形式存在的硫化物与氢气反 应，还原为硫化氢。制硫尾气中少量的CS2和COS，在尾气 加氢反应器中还要发生水解反应。 还原反应 SO2＋3H2→H2S＋2H2O＋Q (11) Sx＋xH2→xH2S＋Q (12) 水解反应 COS＋H2O→H2S＋CO2＋Q (13) CS2＋2H2O→2H2S＋CO2＋Q (14) 制硫尾气中以非硫化氢形式存在的硫化物还原、水解为硫 化氢后，在吸收塔内用胺液（MDEA，甲基二乙醇胺）将硫 化氢吸收，再经过再生塔使硫化氢从溶剂中脱吸返回制硫反 应炉制硫，使装置达到99.8%以上的总硫收率。制硫尾气处 理通常用MDEA做吸收剂，这是利用化学吸收剂在非平衡状 态下MDEA对H2S的选择性优于CO2。因质子传递，H2S与 MDEA进行的反应几乎是瞬间完成的化学反应：
自制硫炉（F-401） 排出的高温过程气（1227℃），小 部分通过高温掺合阀调节一级转化器（R-401）的入口温 度， 其余部分进入制硫余热锅炉（ER-401），用余热发 生 1.2MPa 饱和蒸汽送至蒸汽过热器（E-413）过热；过 程气温度降至 350℃进入一级冷凝冷却器（E-401）冷至 160℃，在E-401 管程出口，冷凝下来的液体硫磺与过程 气分离，自底部流出进入硫封罐（D-405A）。 一级冷凝冷却器（E-401）管程出口 160℃的过程气， 通过高温掺合阀与 1227℃的高温过程气混合后，温度达 到 258℃进入一级转化器（R-401），在催化剂的作用下， 过程气中的 H2S和SO2 转化为元素硫。反应后的气体温 度为 316℃，进入过程气换热器（E-404）管程与二级冷 凝冷却器（E-402）出口的低温过程气换热，温度降至 262℃进入二级冷凝冷却器（E-402）；过程气冷却至 160℃，冷凝下来的液体硫磺，在管程出口与过程气分离，
尾气分液罐 （D-401） 出口的制硫尾气， 先进入尾气加 热器 （E-411），与蒸汽过热器 （E-413）出口的高温烟气 换热，温度升到 302℃，混氢后进入加氢反应器（R-411）， 在催化剂的作用下进行加氢、水解反应，使尾气中的 SO2、 S2、COS、CS2 还原、水解为 H2S。 反应后的高温气体约 335℃进入蒸汽发生器（E-412）发 生 0.35MPa 饱和蒸汽，尾气温度降至 170℃进入尾气急冷 塔（C-411）下部，与急冷水逆流接触、水洗冷却至 40℃。 尾气急冷塔使用的急冷水，用急冷水泵(P-411A/B)自 急冷塔 C-411 底部抽出，经急冷水冷却器（E-414A/B）冷却至 40℃后，返 急冷塔C-411循环使用。因为温度降低凝析下来 的不平衡急冷水通过塔底液位调节阀送至污水汽提装置处理。 为了防止设备腐蚀， 需在急冷水中注入氨水， 以调节其 pH 值保持在 7～8。急冷降温后的尾气自尾气急冷塔（C-411） 顶部出来进入尾气吸收塔（C-412）。
自底部流出进入硫封罐（D-405B）。
分离后的过程气再返回过程气换热器（E-404）壳程，加 热至 225℃进入二级转化器（R-402）。在催化剂作用下， 过程气中剩余的 H2S和SO2 进一步转化为元素硫。 反应 后的过程气进入三级冷凝冷却器（E-403），温度从 239℃被冷却至 160℃，冷凝下来的液体硫磺，在管程出 口与过程气分离，自底部流出进入硫封罐（D-405C）。 顶部出来的制硫尾气经尾气分液罐（D-404）分液后进入 尾气处理部分。 一、二、三级冷凝冷却器壳层内均通除氧水，通过余热 发生 0.35MPa 饱和蒸汽加以回收，产生的饱和蒸汽一部 分作为硫磺回收及尾气处理部分的设备、管道伴热，剩余 部分送至本装置溶剂再生部分作为溶剂再生热源。 一、二、三级捕集下来的液硫汇入硫封罐的液硫自流进 入液硫池脱气后，用液硫提升泵（P-403A/B）送至液硫储 罐或送至成型造粒包装，装车后用汽车外送出装置。
其反应如下： SO2 ＋ 3CO = COS ＋ 2CO2 (4) Sx ＋xCO = xCOS (5) H2S ＋ CO =COS ＋ H2 (6) C ＋ 2S = CS2 (7) 燃烧过后的过程气，依次经过余热锅炉、一级冷却器、一级反应器， 除去液硫和雾状硫后，进入一级转化器。一级转化器的入口温度由燃烧 炉出口引出一股高温热流，经高温掺合阀调节。未反应的H2S及生成的 SO2以2:1的摩尔比例在转化器中发生催化反应： 2H2S ＋SO2 =2H2O ＋3S ＋ 8.79×104 kJ/kg (8) 羰基硫、二硫化碳在一级转化器中于315～343℃的条件下可发生水解 反应，温度高时对反应有利。 COS ＋H2O = CO2 ＋H2S＋ Q (9) CS2 ＋ 2H2O =CO2 ＋2 H2S ＋ Q (10) 转化后的过程气，经过二次冷却、捕集，除去液硫和雾状硫后，再进入 二级转化器。转化后的气体，经过第三次冷却、捕集，除去液硫，然后 去尾气处理单元进行进一步处理。
H2S＋R2NCH3 ＝R2NHCH3 ＋HS (15) MDEA是叔胺，没有氢原子附着于氮原子上，因此， 只有当CO2与H2O生成碳酸氢盐后才与MDEA发生反 应： CO2＋H2O＝HCO3＋H (16) 整个反应如下： CO2＋H2O＋R2NCH3＝R2NHCH3＋HCO3 (17) 生成碳酸氢盐的反应通常被认为是慢反应，在短暂的 气液接触过程中，使实际吸收的CO2低于平衡值。 H2S与MDEA的反应是瞬间完成的，CO2与H2O反应 需要一个缓慢的中间过程，因此认为H2S与MDEA的 反应是受气相控制，而CO2与MDEA反应受液相控制。