酸气回收技术方案

硫回收装置

技术方案文件

山东三维石化工程股份有限公司

2014年5月

目录

1 工艺原理 (2)

2 装置组成和装置能力 (6)

3 原料规格 (7)

4 产品规格 (8)

5 燃料气规格 (8)

6 总物料平衡 (9)

7 工艺流程简述 (10)

8 主要的设备清单 (14)

9 公用工程消耗 (15)

10 化学品、助剂和催化剂消耗 (16)

11 能耗指标 (17)

12 三废数据 (18)

14 装置平面图 (19)

15 界区内投资估算 (19)

16 关于含氨酸性气处理的说明 (20)

17 关于尾气焚烧炉采用纯氧燃烧情况的说明 (21)

18 技术经济分析 (22)

1 工艺原理

硫回收装置采用山东三维石化工程股份有限公司自主研发的“无在线炉硫磺回收及尾

气处理工艺”，其中制硫部分采用一级高温热反应、两级转化Claus工艺；尾气处理部分

采用加氢还原吸收工艺；溶剂再生部分采用热再生工艺；液硫脱气采用空气氧化脱气法。

“无在线炉硫磺回收及尾气处理工艺技术”的基本原理与国外KTI的RAR工艺、Claus+Scot、NIGI的H.C.R法工艺相同，所以产品质量和尾气达标排放质量与国外技术相当。“无在线炉硫磺回收及尾气处理工艺技术”的特点是：过程气再热完全利用装置自身余热，在装置能耗、投资、污染物(SO

2

)绝对排放量等方面优于国内外类似工艺。

1.1 制硫工艺原理

在石油化工企业中一般均采用工艺路线成熟的高温热反应和两级催化反应的Claus硫

回收工艺，根据酸性气中H

2

S含量不同，通常采用部分燃烧法和分流法。酸性气浓度较高时采用部分燃烧法；酸性气浓度较低时常采用分流法。

Claus制硫总的反应可以表示为：

2H

2S＋O

2

⇔2/X S X＋2H2O (1)

在反应炉内，反应(1)是部分燃烧法的主要反应，反应比率随炉温变化而变化，炉温越高平衡转化率越高；除反应(1)外，还进行以下主反应：

2H

2S＋3O

2

⇔2SO2＋2H2O (2)

在转化器中发生以下主反应：

2H

2S＋SO

2

⇔3/X S X＋2H2O (3)

由于复杂的酸性气组成，反应炉内可能发生以下副反应：

2S＋2CO

2

⇔COS＋CO＋SO2 (4)

CH

4＋SO

2

⇔COS＋H2O＋H2 (5)

2CO

2 ＋3S⇔2COS＋SO

2

(6)

CO＋S⇔COS (7)

在转化器中除反应(3)外，在300℃以上还发生CS

2

和COS的水解反应：

CS

2＋2H

2

O⇔2H

2

S＋CO

2

(8)

C0S＋H

2O⇔H

2

S＋CO

2

(9)

本装置采用部分燃烧法工艺，即全部酸性气进制硫燃烧炉。为提高硫回收率，采取以下措施：

1) 设置在线比值分析仪严格控制燃烧炉的配风。制硫过程气中H

2S/SO

2

越接近于2，平

衡转化率越高，系统中的H

2S与SO

2

比值偏离2:1，对制硫转化率影响较大，因此在制硫尾气

线上设置H

2S/SO

2

在线分析仪严格控制燃烧炉配风，尽可能提高制硫转化率。

2) 过程气再热采用一级高温掺合，二级气/气换热的再热方式。

3) 一级转化器装填多功能催化剂，有效提高COS、CS

2

的水解率，并预防催化剂硫酸盐化。

1.2 尾气处理工艺原理

从硫磺回收部分排出的制硫尾气，仍含有少量的H

2S、SO

2

、COS、Sx等有害物质，直接

焚烧后排放达不到规定的环保要求。硫磺回收尾气处理方法主要有低温克劳斯法、选择氧化法、还原吸收法等。根据国家环保局颁布的1997年开始实施的《大气污染物综合排放标

准》GB16297-1996的规定，除要求烟囱的排放高度和SO

2的排放量的关系外，还限制SO

2

最

高排放浓度为960mg/Nm3，这就要求硫回收装置有很高的总硫回收率；国家正在制定更为严格的排放标准，该法规预计在2014年实施，新标准要求：硫回收装置的排放废气，在氧含

量≯3%(wt)、无水条件下，SO

2排放浓度≯300mg/Nm3，NO

X

排放浓度≯100mg/Nm3。根据目前

已有的尾气处理技术，只有采用加氢还原吸收工艺才能达到以上要求。

加氢还原吸收工艺是将硫回收尾气中的元素S、SO

2、COS和CS

2

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H

2

S，再用醇胺

溶液吸收，再生后的醇胺溶液循环使用；吸收了H

2S的富液经再生处理，富H

2

S气体返回上

游硫回收部分制硫，吸收处理后的净化气经尾气炉焚烧后排放。采用加氢还原吸收工艺排放废气中SO

2

浓度低于相关指标。

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，山东三维石化工程股份有限公司自行开发的“无在线炉硫磺回收及尾气处理工艺”的原理是尾气加氢——还原——吸收。

“无在线炉硫磺回收及尾气处理工艺”用装置自身热源作为加氢反应器热源，由外供氢做补充氢源，由于其独特的工艺构思，使该工艺在占地、投资、运行费用等方面均低于同类国内外技术。

加氢还原尾气处理的基本工艺原理是：

SO

2＋3H

2

＝H

2

S＋2H

2

O (10)

S X ＋XH

2

＝XH

2

S (11)

SO

2＋3CO＝COS+2CO

2

(12)

S＋CO＝COS (13)

CO＋H

2O＝CO

2

＋H

2

(14)

COS＋H

2O＝H

2

S+CO

2

(15)