硫回收工段工艺原理

采用SUPERCLAUS 硫磺回收工艺，是基于硫化氢（H 2S ）与受控比的氧气流进行的部分燃烧。O 2与H 2S 的比率将自动维持，以实现所有碳氢化合物的完全氧化以及酸性原料气中H 2S 的部分燃烧。

在SUPERCLAUS 反应器的进口处H 2S 含量为0.7-0.8%（v ），设计值为0.781%（v ）。传统的Claus 工艺中，空气与酸气的比例应能保证燃烧后气体中的H 2S 与SO 2的比率刚好为2:1，是Claus 反应的最佳比例。

SUPERCLAUS 工艺中，氧气与酸气的比例将调整到使H 2S 与SO 2的比例大于2:1，以保证在SUPERCALUS 反应器进口H 2S 的浓度要求，从而达到更高的总回收率。控制氧气，使进入SUPERCLAUS 反应器的过程气中的H 2S 浓度处于0.7-0.8%（v ）。前端燃烧步骤的操作时基于对H 2S 浓度反馈的控制，而非传统的对H 2S/SO 2(或H 2S-2SO 2)反馈比例的控制。第二级Claus 催化所产生的废气流中的H 2S 浓度将由过程气分析器进行测量。

原理归纳如下：

（1）如果进入SUPERCLAUS 反应器的H 2S 浓度太高，需要向燃烧器供给更多的氧气来生成SO 2。

（2）如果进入SUPERCLAUS 反应器的H 2S 浓度太低，则向燃烧器供给相对较少的氧气以生成更少的SO 2。

主要反应：

2H 2S+3O 2→SO 2+H 2O+热量

Claus 反应器之后的冷凝可以使下一级Claus 反应向正反应方向移动，提高硫的回收率。

剩余H 2S 气体中的大部分与SO 2反应生成单质硫：

4H 2S+2SO 2→3S 2+2H 2O-热量（克劳斯反应）

Claus 催化阶段

位于下游的Claus 催化阶段将进一步提高硫的总体转化率。在Claus 反应器中将发生以下反应：

热量2x

322x 22++↔+O H S SO S H SUPERCLAUS 反应器阶段

来自最后一个Claus 反应器的过程气与空气混合，在SUPERCLAUS 反应器中，使用一种特殊的催化剂来进行H 2S 选择氧化，直接得到单质硫。反应方程式：

O H S O S H 2x 22x

121+↔+

来自SUPERCLAUS 反应器的尾气以及来自液硫储槽T1701的工艺排出气体仍含有微量的硫化合物。在焚烧炉内燃烧，反应式：

O H SO O S H 22222

3+↔+ 22x

x 1SO O S ↔+ 2222

3CO SO O COS +↔+ 工艺流程简述

1.原料气系统

来自低温甲醇洗工段的酸性气（H 2S:25.30% CO 2:72.684% COS:0.703% CO:0.651% CH 4:0.006% CH 3OH:0.092% T:24.1℃ P:79KPa （G ））经脱甲醇塔C1701洗涤掉气体中所含的甲醇，气体进入酸性气体分离器V1701进行气液分离，冷凝液通过位差送至甲醇洗涤塔C1701与洗涤水混合，经酸水泵加压送出界区。

2.热阶段

气体进入酸性气预热器（E1709）被预热到230℃，与按一定比例配入的氧气混合进入主烧嘴（F1701）燃烧，进入主烧嘴的氧气足够实现原料气中碳氢化合物的完全燃烧（0.12kgO 2/1kg 酸气）。同时，控制第二级Claus 反应器出口处的H 2S 体积百分比达到0.82%。进入燃烧器的氧气由高级燃烧器控制系统（ABC 系统）控制。此系统由两部分构成：顺流送料部分和逆流送料部分。首先测量酸气流，然后将其乘以所需的氧气/酸气比率（顺流送料控制），即得到所需的氧气量。最后所得到的氧气需求信号对供氧控制系统进行设定，而氧气控制系统对两个控制阀的位置进行调整。

该系统通过调整氧气管线上的小控制阀进行调整，在其之后是主控制阀。最终要达到的效果是：通过调整氧气管线上的控制阀的气流再次达到超级克劳斯入口H 2S 浓度的最佳值，从而快速应对气流的变化。通过主氧气管线和调整氧气管线的气流总量将与酸性原料气总量相对应。此气流控制系统由位于SUPERCLAUS 反应器进口工艺路线上的H 2S 分析控制器（逆流送料控制）进行调整。保证H 2S 容积百分比达到0.82%，从而使装置获得最佳的硫磺回收率。为了使火焰保持稳定，F1703主燃烧室内必须有足够高的燃烧温度（高于1000℃）。装置可在分流模式下运行。一部分酸性气从分流管线F1703燃烧室，提高火焰的温度。为了去除在F1701主燃烧器和F1703燃烧室，提高火焰的温度。为了去除在F1701主燃烧器和F1703燃烧室内产生的热量，气体通过废热锅炉E1701的管束与锅炉水换热。工艺气体被冷却，并副产0.7MPa

（G）低压饱和蒸汽。低压蒸汽一部分用于设备加热，富余蒸汽则送至蒸汽管网。工艺气体经过燃烧，产生微量的硫蒸汽被冷凝成液态硫，经过硫封槽V1702A进入T1701液硫贮槽。

克劳斯催化阶段

来自废热锅炉E1701的气体，经过工艺气再热器I（E1706）加热，使其达到第一克劳斯反应器（R1701）所需的最佳温度。通过R1701反应器进口温度调节器，调节进工艺气再热器I（E1706）的蒸汽量，实现调节控制入口温度的目的。第一克劳斯催化反应器顶部装填氧化铝型催化剂，底部装填氧化钛型催化剂，目的是在反应器底床使H2S和SO2得到很好的转化。反应器进口温度维持在240℃左右，有利于COS和SO2的转化。出第一克劳斯反应器（R1701）的工艺气体进入第一硫磺冷凝冷却器（E1702），当气体在冷凝器内冷却的时候，产生液态硫，出第一硫冷凝器的液硫经V1702B硫封槽直接流入液硫贮槽T1701。锅炉给水在液位控制阀Lv17212控制下送入第一硫冷凝器（E1702）的壳程，同样在第一硫冷凝器（E1702）的壳程产生0.7MPa低压蒸汽。

出第一硫冷凝器（E1702）的气体温度为195℃，在第二再热器（E1707）中再次加热，以得到第二克劳斯反应器（R1702）反应所需的最佳温度214℃，在低负荷生产运行时（40%负荷以下）应提高其入口温度在220-250℃，以避免硫磺凝结，通过第二克劳斯反应器（R1702）进口温度调节器，调节入E1707再热器的蒸汽流量达到调节控制温度的目的，第二克劳斯反应器（R1702）中装填的是氧化钛型催化剂。第二克劳斯反应器（R1702）进口温度低于第一克劳斯反应器（R1701），目的是提高H2S和SO2反应生成单质硫的转化率。在第二克劳斯反应器（R1702）中，工艺气体中的H2S和SO2在催化床上反应并达到反应平衡。出第二克劳斯反应的工艺气体，进入第二硫磺冷凝器冷却器（E1703），当气体在冷凝器中冷却的时候，产生液态硫，经V1702C硫封槽直接流入液硫储槽T1701.

废热锅炉、第一和第二硫冷凝器在同一壳体内。锅炉给水引入硫冷凝器的壳侧，并控制液位。硫冷凝器所副产蒸汽一部分用于装置加热，富裕部分蒸汽送至蒸汽管网。

超级克劳斯阶段

为了得到较高的硫磺回收率，气体必须经过最后一个催化阶段，即SUPERCLAUS阶段。来自空分鼓风机K1701的部分预热空气注入工艺气体中，与工艺气体在E1708工艺气再热器中被加热，以获得超级克劳斯反应器R1703催化转化的最佳温度。通过超级克劳斯反应器R1703催化转化的最佳温度。通过超级克劳斯反应器R1703进口的温度调节器，调节进E1703入口温度的目的（190-210℃）。加热后的混合气体与另一路来自空气鼓风机K1701的预热空气，