硫磺回收技术问答

流量 kmol/h 322.75 67.72
3. 硫磺有哪些主要用途？ 硫磺的用途很广,世界上每年消耗大量的硫磺，用于制造农药、硫酸、
橡胶、造纸、火柴、焰火、漂白剂等，还广泛用于食品工业、医药工业 和国防建设。近几年国外还把硫磺作为化肥的添加剂，以改善土壤，提 高农作物产量。
4. 常用的制硫工艺有几种方法，我装置采用何种制硫工艺？
27. 硫磺装置工艺管道保温形式是哪几种？ 主要保温形式有：夹套伴热，伴管保温。 保温热源是 0.45Mpa 蒸汽，这是因为硫磺在 130～160℃时流动性最
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硫磺回收装置工艺技术问答
好，而 0.45Mpa 蒸汽温度为 140～150℃，正好符合生产要求。
28. 什么叫脱氧水？废热锅炉和硫冷凝器为什么用脱氧水？ 经过化学处理，除去Ca2+、Mg2+和 02后的水叫脱氧水。 因为水中含Ca2+、Mg2+时，可以使锅炉及换热设备结垢，降低传热效
排放烟囱高度（m） 二级（kg/h）三级（kg/h）
60
55
83
70
77
120
80
110
160
90
130
200
4
硫磺回收装置工艺技术问答
100
170
270
本装置设计SO2排放浓度 500 mg/m3，符合环保要求。
14. 为什么酸气脱水罐采用不同的保温形式？ 含氨酸气脱水罐采用罐内伴热，而清洁酸气脱水罐则没有，主要是
11. 酸性气带烃、氨、水对装置操作有什么危害？ 酸性气中烃的含量严格控制≤4%，因为烃含量增加会使燃烧不完
全，产生炭黑，使硫磺变黑，严重的会造成换热管束堵死，装置被迫停 工；氨含量大时，易和H2S反应生成硫氢化铵，铵盐大量生成，堵塞管道、 设备、造成停工；另外酸性气带水，使系统压力升高，炉子温度波动增 大。
10. 什么叫催化剂？催化剂作用有哪些特征？ 能改变某些物质的化学反应速度，而在反应过程和反应终了时，本
身不起化学变化、而保持原有化学性质的物质叫催化剂。 其作用有如下特征： （1） 在化学反应中能改变反应的速度，其通过改变反应活化能来 达到目的； （2） 不改变化学平衡； （3） 具有选择性，一种催化剂只能用在某一反应中起作用。
常用制硫工艺有：
部分燃烧法：适用于H2S浓度大于 50%场合；
分流法：适用于H2S浓度 15～50%场合；
直接氧化法: 适用于H2S浓度小于 15%场合；
我装置使用部分燃烧法，使用的依据是H2S含量>50%时一般采用部分
燃烧法。其原理是:将全部酸性气引进燃烧炉，H2S在高温情况下转化为 气态硫,即:
COS+1.5O2
SO2+CO2 +Q
CS2+1.5O2
2SO2+CO2 +Q
H2+0.5O2
CO2+H2O +Q
CO+0.5O2
CO2 +Q
SO2+0.5O2
SO3 +Q
燃料气相关反应
H2+0.5O2
CO2+H2O +Q
CH4 +202
CO2 + 2H2O +Q
C2H6+3.5O2
2CO2+3H2O +Q
率，水中含有 02时，O2可以与某些物质反应腐蚀换热设备，因此采用脱 氧水，可以使设备传热效果较好，同时也能保证蒸汽的质量。
29. 急冷塔堵塞的原因是什么？如何防止？
堵塞主要原因是：尾气中SO2含量高，在加氢反应器中没有完全还
原成H2S，剩余部分穿过床层，与经过床层以后的过程气中所含的H2S，
在床层以下至急冷塔这一段管线及设备内，在适当的温度下（300℃左
8. 克劳斯反应器内有哪些反应？
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硫磺回收装置工艺技术问答
2H2S + SO2 COS + H2O CS2 + 2H2O
3S + 2H2O H2S + CO2 2H2S + CO2
9. 本装置生产规模是什么？ 装置年产硫磺 8 万吨，按每年生产 8000 小时计，每小时生产硫磺
10 吨，每天生产硫磺 240 吨。
2. 硫回收装置的原料是什么？原料来源，工艺条件是什么？
硫回收装置的原料是酸性气，其来源和工艺条件见下表：
来源
表 1 正常工况下酸性气进料组成
H2S
H2O
烃
NH3 CO2 温度 压力
V% V% V% V% V% ℃ MPa(g)
胺液再生
90
6
2
-
2 45 0.165
酸性水汽提 33 31.5 1.5 34 - 90 0.165
12. 为什么要使用硫封罐？ 装置从捕集器到液硫线在生产正常时是畅通的，这样系统内的过程
气就会跑出来，为此，采用了硫封罐，利用液硫的静压把过程气封住。
13. 二氧化硫排放标准如何，本装置二氧化硫排放量为多少？ 国家环保规定：最高允许浓度为 960mg/m3，最高允许排放速率
（kg/h）：
表 2 二氧化硫排放标准
21. 燃烧炉内发生的副反应对转化率有何影响？ 副反应对转化率的影响分为两个方面： （1）酸性气中微量的烃类在燃烧炉内，燃烧成C02，又与H2S反应生
成COS和CS2等，从而消耗一部分H2S，破坏H2S/SO2的比例，影响S的转化 率。
反应式如下：以甲烷为例：
燃烧
CH4 + O2
CO2 + 2H2O
右），与SO2发生化学反应：
2H2S + SO2
3/xSx + 2H2O + Q
基于上述反应，在进入急冷塔的过程气中将含有雾状硫，在冷却水
中，雾状硫变成固态硫吸附在塔盘上。
为了防止此现象，操作者应注意加氢反应器床层温度变化及出反应
器过程气的分析结果，如尾气中SO2含量过高，床层温度上升较快，应及
H2S + CO2
COS + H2O
2H2S + CO2
CS2 + 2H2O
（2）酸性气中烃类含量高，而配风量含量不够时，烃类不能完全
燃烧生成炭，造成对产品的污染乃至堵塞管路。
22. 为什么反应器床层温度高于入口温度？ 因为H2S和SO2的反应是放热反应，在催化剂的作用下，H2S和SO2反应
绝大部分是在床层进行，产生的热量不能及时全部带走，床层温度就会 提高。
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24. 硫化氢有什么危害？ 硫化氢是无色剧毒气体，具有臭鸡蛋气味，吸入时会引起严重的中
毒。用大量空气稀释后的低浓度硫化氢气体，实际上是无毒的。高浓度 时，硫化氢特别危险，因为它麻醉嗅觉神经，使人闻不出其特殊的气味。 因此不能根据是否有特殊的臭鸡蛋气味来判别是否有硫化氢泄漏。轻度 中毒会造成恶心、呕吐、腹泻、失眠和眩晕等。中等程度中毒会造成心 肌损坏、精神失常、平衡破坏等。严重中毒会造成迅速死亡。
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硫磺回收 吸附分离 歧化车间装置 技术问答
学生自学内容
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硫磺回收装置工艺技术问答
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1. 硫回收装置的目的和意义是什么? 石油中含有一定量的硫，不管石油生产燃料或化工产品，硫的危害
都很大。它腐蚀设备、管线，在燃烧时产生二氧化硫，污染环境，过量 的二氧化硫排放，一旦超出大气自净能力，则会因无法扩散稀释而形成 酸雨降至地面，引起土壤酸化水体污染，危害人体健康及动植物生长, 腐蚀建筑等；生产化工产品时，硫的化合物会使触媒中毒，因此脱除和 回收硫的意义非常重大，是石油工业生产的一个重要环节。
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19. 硫封高度如何计算？ 最大操作压力
硫封高度 = ———————— 液硫比重（1.9）
20. H2S/SO2之比对硫转化率有何影响？ 克劳斯反应过程气中的H2S /SO2之比为 2:1，当原始的H2S/SO2之比
不等于 2 时，随着反应的进行，H2S/SO2的比值随之增大或减少，随着偏 离程度的增大，H2S转化为元素硫的转化率明显下降，为了提高硫转化率， 操作中根据反应过程气中的H2S/SO2之比,随时调节空气量,连续测定过 程气中H2S/SO2之比,本装置通过尾气分液罐顶部管线上的H2S/S02在线分 析仪来达到此目的，从而使这个定量化学反应最优化进行。
23. 原料气中含氨对硫转化率有何影响？ 进入燃烧炉的酸性气含有氨，如果有一部分或全部氨通过燃烧炉而
没有燃烧完全，在克劳斯装置最冷的部位就会生成铵盐固体沉积物，使 设备堵塞。当有氧存在时可能出现氮氧化物，它将SO2转化成SO3，SO3和 H2O反应生成硫酸，除了腐蚀设备外，还会使活性氧化铝硫酸盐化，而迅 速失去其活性，降低装置的转化率。
25. 二氧化硫有什么危害？ 二氧化硫是具有刺激性的无色气体，比空气重。主要引起不同程度
的呼吸道及眼粘膜的刺激症状。轻度中毒者可有眼灼痛、畏光、流泪、 流涕、咳嗽,常为阵发性干咳,鼻、咽喉部有烧灼样痛、声音嘶哑,甚至 有呼吸短促、胸痛、胸闷。有时还出现消化道症状如恶心、呕吐、上腹 痛和消化不良, 以及全身症状如头痛、头昏、失眠、全身无力等。严重 中毒很少见，可于数小时内发生肺水肿, 出现呼吸困难和紫绀，咳粉红 色泡沫样痰。 有的病人可因合并细支气管痉挛而引起急性肺气肿。有 的患者出现昏迷、血压下降、休克和呼吸中枢麻痹。 个别患者因严重 的喉头痉挛而窒息致死。
C2H4+3O2
2CO2+2H2O Biblioteka QC3H8+5O2
3CO2+4H2O +Q
C3H6+4.5O2 C4H10 +6.5O2
3CO2+3H2O +Q 4CO2+5H2O +Q
（1） （2）
（3）
7. 何谓克劳斯法？ 克劳斯法于 1883 年首次应用于工业生产，最初用一个反应器，让
硫化氢用空气直接氧化生成硫磺，其硫的转化率很低。1937 年进行了重 要改进，仅三分之一硫化氢气体完全氧化为二氧化硫，二氧化硫再与硫 化氢在触媒上反应生成硫磺，后来发展成为使硫化氢与理论需要量的空 气混合燃烧，直接生成硫磺，未反应的硫化氢与二氧化硫气体，在装有 活性氧化铝的反应器中进一步反应转化成硫磺。
考虑到含氨酸性气带有相当含量的氨，氨和硫化氢反应生成硫氢化铵， 其晶体会堵塞管线，若酸性气温度高，晶体会分解，因此对含氨酸性气 进行保温，可防止管线堵塞，确保装置正常运行。
15. 液硫池为什么要设蒸汽喷嘴？ 液硫池中含有微量的硫化氢和二氧化硫，为了防止硫蒸汽、硫化氢
和二氧化硫从液硫池放空跑出，污染装置区环境，设置了蒸汽喷嘴，目 的是把废气随蒸汽抽到焚烧炉焚烧掉。
2H2S + SO2
3S + 2H2O
5．何谓 Claus 反应？ 制硫过程中： H2S + 3/2O2 2H2S + SO2
H2S + 1/2O2
SO2 + H2O 3S + 2H2O
S + H2O
6. 焚烧炉内有哪些反应？
过程气相关反应
H2S + 1.5O2
SO2 + H2O +Q
S+O2
SO2 +Q
硫潜含量：因为 1mol H2S中含有 32 克硫，假如酸性气量为Q酸，浓 度为a%，
32 硫的潜含量公式 = Q酸·a%·———
22.4
18. 装置理论配风量如何计算？ 制硫理论需氧量：Q1= Q酸性气×H2S%×1/2 烃类燃烧需氧量：Q2= Q酸性气×CnHm%×(n+m/4) 总需氧量：Q = Q 1 + Q2 需氧配风量：Q风 = Q × 100/21
2H2S + 3O2
2H2O + 2SO2
2H2S + O2
2S + 2H2O
反应结果是炉内约有 60～65%的H2S生成气态硫经废热锅炉冷却为
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液硫，余下没有反应的 35～40%的H2S中 1/3 燃烧生成SO2，2/3 保持不变，
在转化器内H2S和SO2发生反应（催化剂为LS-811、S-2）生成气态硫：
较高浓度的 SO2 可使肺泡上皮脱落、破裂, 引起自发性气胸,导致 纵膈气肿。
液体 SO2 可引起皮肤及眼灼伤,溅入眼内可立即引起角膜混浊,浅 层细胞坏死或角膜瘢痕。
皮肤接触后可呈现灼伤、起泡、肿胀、坏死。严重中毒时,胸部Ｘ 线检查,两侧肺纹理增粗、外延、紊乱或呈间质性肺炎改变,若两肺透光 度降低，有不同程度散在的片状或絮状阴影，则提示肺水肿。
长期接触低浓度二氧化硫，引起嗅觉、味觉减退、甚至消失，头痛、 乏力，牙齿酸蚀,慢性鼻炎，咽炎，气管炎，支气管炎，肺气肿，肺纹 理增多，弥漫性肺间质纤维化及免疫功能减退等。 26. 氨有什么危害？
无水氨是无色的液体或气体，有刺鼻的气味和强刺激作用，对皮肤 和粘膜有强烈腐蚀性，对身体健康的损害程度最初是看不见的。吸入高 浓度的该气体，由于咽喉肿胀引起窒息，或迅速失去知觉甚至死亡。
16. 装置转化率如何计算？ （气风比+1）×V1
总转化率% = [1 - ————————— ] V0
V1——尾气中H2S+SO2+COS+CS2浓度； V0——酸性气H2S浓度。
× 100%
17. 装置硫回收率如何计算？ 硫磺实际产量
硫回收率% = ———————— × 100% 酸性气硫潜含量