硫磺回收超级克劳斯_99工艺的应用
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313 催化剂
第一级反应器. R - 401 填装 CR S- 31 催 化剂, 床层高度 1100mm , 该催化剂为助剂型二 氧化钛催化剂, 具有完全抗硫酸盐化能力, 几乎 完全水解 CO S CS2。
二、三级反应器 R - 402、R - 403 上部填装 AM 催化剂, 高度 320mm ; 下部填装 CR - 3S 催化剂, 高度 860mm。AM 催化剂为含铁助剂 型催化剂, 除具有克劳斯性能外, 还可以消耗游 离氧, 避免 CR - 3S 催化剂的硫酸盐化。CR 3S 催化剂为纯氧化铝催化剂, 具有超大孔、低 N a2O 含量等特征。
·31·
314 在线燃烧炉 装置混合过程气采用燃烧瓦斯直接加热方
式, 代替了传统掺合法。该方法可减小过程气中 的 H 2S、SO 2 的浓度, 提高了转化率, 且反应器 的入口温度易控制, 操作简便, 并解决了高温掺 合阀的腐蚀问题, 同时这种再热方式使反应器 升温时间缩短, 即缩短了硫回收装置从点火开 工到转入正常生产的时间。 315 Shell 液硫脱气技术
ຫໍສະໝຸດ Baidu
硫封罐进入硫池, 液硫在硫池中进行鼓泡脱气, 脱除的含微量 H 2S 的气体进入尾气炉焚烧, 液 硫送入成型机成型造粒。
3 装置特点
311 本装置可采用两种硫磺回收工艺 31111 常规克劳斯工艺 通过调节空气 酸性气的比率, 控制二转出口 H 2S SO 2 的比值 2∶1。 31112 超级克劳斯- 99 工艺
≤60k P a
250～ 270℃ 320～ 340℃ 210～ 220℃ 260～ 270℃
表 4 主要操作条件
主燃烧炉温度
1250～ 1400℃
二反入口温度 二反床层温度 二反出口 H 2S 四反出口 O 2
205～ 225℃ 224～ 240℃ 016%～ 019% 015%～ 110%
焚烧炉温度 700～ 800℃
酸性气中的烃、氨在完全氧化的基础上, 通 过调节空气 酸性气的比率, 控制二转出口 H 2S 体积含量 016%～ 019% , SO 2 含量越低越好, 即为过比操作。 (H 2S SO 2> 2∶1)。 312 烧 NH3 技术
我厂酸性气主要由干气、液态烃脱硫和污
水汽提装置提供。 如表 1。
表 1 N H 3 在酸性气中的体积含量分析 (1999 年)
出口温度
266 266 268 280 279 267 266 271
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 1 期 陈金长 1 硫磺回收超级克劳斯—99 工艺的应用
2004
年第
27
卷第
1
期 EN V
IRONM
EN
石 油 化 工 环 境 保 护 TAL PRO T ECT ION IN PETRO CH EM
ICA L
INDU STR Y
·29·
硫磺回收超级克劳斯—99 工艺的应用
陈金长
(中国石化安庆分公司炼油厂 246001)
摘 要: 介绍了荷兰超级克劳斯—99 工艺技术在安庆分公司炼油厂工业应用的设计特点、自动控制系统、装置运行状况和 影响平稳生产的主要因素, 同时提出改进意见。
三反入口温度 195～ 215℃ 三反床层温度 198～ 218℃
412 运行分析
105% , 实际负荷一般为 50%～ 80%。酸性气中
20k t a 硫磺回收装置, 经 过 3 年 来 的 生 H 2S 浓度一般为 75% 以上, 硫转化率达到了
产, 装置运行正常。 装置的设计负荷为 30%～ 99% 的 设 计 要 求 , 尾 气 排 放 量 一 般 为 2 0～
A b stra c t
T he a rt icle in t roduces the design cha racterist ic , au tom a t ic con t ro ling sy stem , un it op era t ion sta te and m a in facto rs affect ing stead ing p roduct ion of indu st ria l app lica t ion of the D u tch Sup er C lau s - 99 p rocess techno logy in R efinevy of A nqing B ranch, and p roduces im p rovem en t m ea2 su res.
2 流程简介
酸性气经预热后, 与预热的空气混合进入 主燃烧炉, 以瓦斯燃烧维持炉膛温度 1250～ 1400℃, 燃烧后的过程气经废热锅炉、一级冷凝
收稿日期: 2003- 08- 23 作者简介: 陈金长, 男, 工程师。1988 年毕业于安徽省直 职工大学化学工程专业, 现在中国石化安庆分公司炼 油 二 部 工 作。 联 系 电 话: 0556 - 5376433。 手 机:
317 现场总线控制系统 (FCS) 该装置采用美国 SM A R 现场总线控制系
统, 该系统具有全数字化通信、可互操作性、全 分散、全开发性控制方式的技术特点。总线系统 全部为数字化双向传送, 其精度比模拟信号传 送精度高 10 倍, 提高了抗干扰能力及过程控制 的准确度, 同时可传送多个参数信号。系统的控 制功能主要分散在现场设备中, 现场仪表可完 成自诊断、P ID 控制等功能, 然后各有关参数再 通过总线和操作站进行信息交换。 操作人员可 在控制室内对工业过程进行监控、操作和调整。 318 先进的燃烧器控制 (ABC) 系统
第四级反应器 R - 404 填装 D - 1640 催化 剂, 床层高度 600mm。该催化剂由 50% a- 氧化 铝型超级克劳斯催化剂和 50% 二氧化硅型超 级克劳斯催化剂混和而成。 其活性组分为 Fe 和 C r 的氧化物, 具有低比表面积、少微孔、表面 不显碱性、对克劳斯反应无活性等特征。
液态硫磺中含有 H 2S, 它可部分溶解, 也可 部分以 H 2Sx 形式存在, 通过向液硫中吹入空 气, 脱除多硫化物和汽提 H 2S, 反应式如下:
H 2Sx→H 2S+ (x- 1) S 可 将 液 硫 中 的 残 存 H 2S 由 350m g 降 至 10m g 以下。 316 设计特点 酸性气、空气进料和脱氧水设预热器, 避免因 温度低造成设备和管线堵塞, 同时提高主燃烧炉 的反应温度; 酸性气反应炉设计采用气体在炉内 停留时间为依据, 从而减小了反应炉的体积, 另外 炉外壁设计为热壁式的, 选择炉体表面合适温度, 提高了反应炉的使用寿命, 增加酸性气反应炉设计 压力, 取消防爆膜, 提高了反应炉的使用安全性; 装 置一、二、三级反应器为同轴式反应器, 一、二、三级 硫冷凝器为组合式, 共用一个壳程, 同时冷捕合 一; 采用埋地式硫封和地下液硫储罐, 设备采用坡 度安装, 无液硫死角, 无液硫排污点; 最后一级硫 冷凝器产生的 0111M Pa 的蒸汽经空冷冷却后, 凝结水返回重复使用。因此该装置占地面积小, 设 备布置紧凑, 另外与富液再生组成联合装置, 充分 利用硫磺装置产生的蒸气供再生重沸器使用。
Keyw o rd s: Sup er C lau s, T he Su lp hu r recovery, T echno logy.
1 前言
中国石化安庆分公司炼油厂 20 k t a 硫磺 回收装置采用荷兰超级克劳斯- 99 工艺技术, 于 1999 年 3 月常规克劳斯部分开车 1999 年 12 月超级克劳斯部分开车成功。这标志着我国 第一套引进荷兰超级克劳斯工艺技术的硫磺回 收装置全面投产。
入一级反应器 R - 401 进行克劳斯反应, 冷却、 捕集后的过程气再经过二、三级加热、反应、冷 却、捕集后, 进入四级在线炉加热并与加热后的 空气经静态混合后, 全部进入超级克劳斯反应 器, 在选择性氧化催化剂作用下, 过程气中的 H 2S 直接氧化成单质硫, 过程气再经四级冷凝、 捕集后, 进入尾气炉焚烧, 余热锅炉回收热量后 的尾气经 80m 烟囱排放。捕集后的液硫经地下
H 2S 体积含量 016%～ 019% , 第四级反应器 R - 404 出口氧含量 015%～ 110%。
表 3 D - 1640 催化剂床层温升
(1999 年 12 月) ℃
时 间
22 日 9: 00 23 日 9: 00 24 日 9: 00 25 日 9: 00 26 日 9: 00 27 日 9: 00 28 日 9: 00
a2A l2o 3 S iO 2
形状
挤压 118mm 挤压 118mm
表 2 D - 1640 催化剂的结构特征
表面覆盖层
比表面积 m 2·g- 1
F e2O 3 C r2O 3
10
F e2O 3
90
堆密度 kg·m - 3 850 600
超级克劳斯反应器工艺条件: 酸性气流量 2450～ 2750kg h, 第二级反应器 R - 402 出口
关键词: 超级克劳斯 硫磺回收 工艺技术
The Appl ica tion of Super C laus—99 Process on Sulphur Recovery
Chen J inchang (S IN O P EC R ef inery of A nqing B ranch , 246001)
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
·32·
石 油 化 工 环 境 保 护 2004 年第 27 卷
ABC 系统将空气、酸性气的比值控制与二 级反应器出口过程气中的 H 2S 含量的反馈信 号联系起来, 根据酸性气、瓦斯的流量和组成, 及时校正所需空气量, 校正后所需空气量的信 号送至调节器 F IC008, 立即打开微调空气调节 阀 FV 008, 另外 F IC009 也接收此信号, 与原有 的 位 置 信 号 相 比 较, 来 调 节 主 空 气 控 制 阀 FV 009, 从而给燃烧控制提供正确的空气量。以 便获得超级克劳斯反应器入口所需的 H 2S 浓 度, 最大限度回收硫。 319 自保联锁 (PL C 逻辑控制系统)
器冷却、捕集液硫后进入一级在线炉, 加热后进 13505638258。
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
·30·
石 油 化 工 环 境 保 护 2004 年第 27 卷
该系统是装置安全生产的最后一道屏障, 为装置的安全平稳生产提供了有力的保证。 本 装置联锁设计时分为开工联锁、主联锁两部分, 因开工联锁繁琐、不完善, 首次开车时解除。
4 装置运行主要操作条件
411 装置操作条件、运行数据、产品质量数据 分别如表 4、5、6。
主燃烧炉压力
一反入口温度 一反床层温度 四反入口温度 四反床层温度
时 间 9 月 10 日 10 月 10 日 11 月 10 日
流量 kg·h- 1
2430
2310
2640
N H 3 体积含量ppm 225
290
256
控制主燃烧炉的温度 1250～ 1400℃, 酸性
气中的氨几乎全部分解成N 2 和 H 2, 过程气中 N H 3 体积含量< 200ppm , 氨盐结晶的机会大大 减少, 从 1999 年 3 月 8 日开工至今未发现一次 氨盐结晶现象。
平均
入口温度
209 207 209 210 211 208 208 208
50mm 温度 217 222 219 221 219 219 219 220
300mm 温度 244 244 249 257 256 244 244 248
550mm 温度 262 263 265 276 274 260 261 266
第一级反应器. R - 401 填装 CR S- 31 催 化剂, 床层高度 1100mm , 该催化剂为助剂型二 氧化钛催化剂, 具有完全抗硫酸盐化能力, 几乎 完全水解 CO S CS2。
二、三级反应器 R - 402、R - 403 上部填装 AM 催化剂, 高度 320mm ; 下部填装 CR - 3S 催化剂, 高度 860mm。AM 催化剂为含铁助剂 型催化剂, 除具有克劳斯性能外, 还可以消耗游 离氧, 避免 CR - 3S 催化剂的硫酸盐化。CR 3S 催化剂为纯氧化铝催化剂, 具有超大孔、低 N a2O 含量等特征。
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314 在线燃烧炉 装置混合过程气采用燃烧瓦斯直接加热方
式, 代替了传统掺合法。该方法可减小过程气中 的 H 2S、SO 2 的浓度, 提高了转化率, 且反应器 的入口温度易控制, 操作简便, 并解决了高温掺 合阀的腐蚀问题, 同时这种再热方式使反应器 升温时间缩短, 即缩短了硫回收装置从点火开 工到转入正常生产的时间。 315 Shell 液硫脱气技术
ຫໍສະໝຸດ Baidu
硫封罐进入硫池, 液硫在硫池中进行鼓泡脱气, 脱除的含微量 H 2S 的气体进入尾气炉焚烧, 液 硫送入成型机成型造粒。
3 装置特点
311 本装置可采用两种硫磺回收工艺 31111 常规克劳斯工艺 通过调节空气 酸性气的比率, 控制二转出口 H 2S SO 2 的比值 2∶1。 31112 超级克劳斯- 99 工艺
≤60k P a
250～ 270℃ 320～ 340℃ 210～ 220℃ 260～ 270℃
表 4 主要操作条件
主燃烧炉温度
1250～ 1400℃
二反入口温度 二反床层温度 二反出口 H 2S 四反出口 O 2
205～ 225℃ 224～ 240℃ 016%～ 019% 015%～ 110%
焚烧炉温度 700～ 800℃
酸性气中的烃、氨在完全氧化的基础上, 通 过调节空气 酸性气的比率, 控制二转出口 H 2S 体积含量 016%～ 019% , SO 2 含量越低越好, 即为过比操作。 (H 2S SO 2> 2∶1)。 312 烧 NH3 技术
我厂酸性气主要由干气、液态烃脱硫和污
水汽提装置提供。 如表 1。
表 1 N H 3 在酸性气中的体积含量分析 (1999 年)
出口温度
266 266 268 280 279 267 266 271
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第 1 期 陈金长 1 硫磺回收超级克劳斯—99 工艺的应用
2004
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1
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ICA L
INDU STR Y
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硫磺回收超级克劳斯—99 工艺的应用
陈金长
(中国石化安庆分公司炼油厂 246001)
摘 要: 介绍了荷兰超级克劳斯—99 工艺技术在安庆分公司炼油厂工业应用的设计特点、自动控制系统、装置运行状况和 影响平稳生产的主要因素, 同时提出改进意见。
三反入口温度 195～ 215℃ 三反床层温度 198～ 218℃
412 运行分析
105% , 实际负荷一般为 50%～ 80%。酸性气中
20k t a 硫磺回收装置, 经 过 3 年 来 的 生 H 2S 浓度一般为 75% 以上, 硫转化率达到了
产, 装置运行正常。 装置的设计负荷为 30%～ 99% 的 设 计 要 求 , 尾 气 排 放 量 一 般 为 2 0～
A b stra c t
T he a rt icle in t roduces the design cha racterist ic , au tom a t ic con t ro ling sy stem , un it op era t ion sta te and m a in facto rs affect ing stead ing p roduct ion of indu st ria l app lica t ion of the D u tch Sup er C lau s - 99 p rocess techno logy in R efinevy of A nqing B ranch, and p roduces im p rovem en t m ea2 su res.
2 流程简介
酸性气经预热后, 与预热的空气混合进入 主燃烧炉, 以瓦斯燃烧维持炉膛温度 1250～ 1400℃, 燃烧后的过程气经废热锅炉、一级冷凝
收稿日期: 2003- 08- 23 作者简介: 陈金长, 男, 工程师。1988 年毕业于安徽省直 职工大学化学工程专业, 现在中国石化安庆分公司炼 油 二 部 工 作。 联 系 电 话: 0556 - 5376433。 手 机:
317 现场总线控制系统 (FCS) 该装置采用美国 SM A R 现场总线控制系
统, 该系统具有全数字化通信、可互操作性、全 分散、全开发性控制方式的技术特点。总线系统 全部为数字化双向传送, 其精度比模拟信号传 送精度高 10 倍, 提高了抗干扰能力及过程控制 的准确度, 同时可传送多个参数信号。系统的控 制功能主要分散在现场设备中, 现场仪表可完 成自诊断、P ID 控制等功能, 然后各有关参数再 通过总线和操作站进行信息交换。 操作人员可 在控制室内对工业过程进行监控、操作和调整。 318 先进的燃烧器控制 (ABC) 系统
第四级反应器 R - 404 填装 D - 1640 催化 剂, 床层高度 600mm。该催化剂由 50% a- 氧化 铝型超级克劳斯催化剂和 50% 二氧化硅型超 级克劳斯催化剂混和而成。 其活性组分为 Fe 和 C r 的氧化物, 具有低比表面积、少微孔、表面 不显碱性、对克劳斯反应无活性等特征。
液态硫磺中含有 H 2S, 它可部分溶解, 也可 部分以 H 2Sx 形式存在, 通过向液硫中吹入空 气, 脱除多硫化物和汽提 H 2S, 反应式如下:
H 2Sx→H 2S+ (x- 1) S 可 将 液 硫 中 的 残 存 H 2S 由 350m g 降 至 10m g 以下。 316 设计特点 酸性气、空气进料和脱氧水设预热器, 避免因 温度低造成设备和管线堵塞, 同时提高主燃烧炉 的反应温度; 酸性气反应炉设计采用气体在炉内 停留时间为依据, 从而减小了反应炉的体积, 另外 炉外壁设计为热壁式的, 选择炉体表面合适温度, 提高了反应炉的使用寿命, 增加酸性气反应炉设计 压力, 取消防爆膜, 提高了反应炉的使用安全性; 装 置一、二、三级反应器为同轴式反应器, 一、二、三级 硫冷凝器为组合式, 共用一个壳程, 同时冷捕合 一; 采用埋地式硫封和地下液硫储罐, 设备采用坡 度安装, 无液硫死角, 无液硫排污点; 最后一级硫 冷凝器产生的 0111M Pa 的蒸汽经空冷冷却后, 凝结水返回重复使用。因此该装置占地面积小, 设 备布置紧凑, 另外与富液再生组成联合装置, 充分 利用硫磺装置产生的蒸气供再生重沸器使用。
Keyw o rd s: Sup er C lau s, T he Su lp hu r recovery, T echno logy.
1 前言
中国石化安庆分公司炼油厂 20 k t a 硫磺 回收装置采用荷兰超级克劳斯- 99 工艺技术, 于 1999 年 3 月常规克劳斯部分开车 1999 年 12 月超级克劳斯部分开车成功。这标志着我国 第一套引进荷兰超级克劳斯工艺技术的硫磺回 收装置全面投产。
入一级反应器 R - 401 进行克劳斯反应, 冷却、 捕集后的过程气再经过二、三级加热、反应、冷 却、捕集后, 进入四级在线炉加热并与加热后的 空气经静态混合后, 全部进入超级克劳斯反应 器, 在选择性氧化催化剂作用下, 过程气中的 H 2S 直接氧化成单质硫, 过程气再经四级冷凝、 捕集后, 进入尾气炉焚烧, 余热锅炉回收热量后 的尾气经 80m 烟囱排放。捕集后的液硫经地下
H 2S 体积含量 016%～ 019% , 第四级反应器 R - 404 出口氧含量 015%～ 110%。
表 3 D - 1640 催化剂床层温升
(1999 年 12 月) ℃
时 间
22 日 9: 00 23 日 9: 00 24 日 9: 00 25 日 9: 00 26 日 9: 00 27 日 9: 00 28 日 9: 00
a2A l2o 3 S iO 2
形状
挤压 118mm 挤压 118mm
表 2 D - 1640 催化剂的结构特征
表面覆盖层
比表面积 m 2·g- 1
F e2O 3 C r2O 3
10
F e2O 3
90
堆密度 kg·m - 3 850 600
超级克劳斯反应器工艺条件: 酸性气流量 2450～ 2750kg h, 第二级反应器 R - 402 出口
关键词: 超级克劳斯 硫磺回收 工艺技术
The Appl ica tion of Super C laus—99 Process on Sulphur Recovery
Chen J inchang (S IN O P EC R ef inery of A nqing B ranch , 246001)
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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石 油 化 工 环 境 保 护 2004 年第 27 卷
ABC 系统将空气、酸性气的比值控制与二 级反应器出口过程气中的 H 2S 含量的反馈信 号联系起来, 根据酸性气、瓦斯的流量和组成, 及时校正所需空气量, 校正后所需空气量的信 号送至调节器 F IC008, 立即打开微调空气调节 阀 FV 008, 另外 F IC009 也接收此信号, 与原有 的 位 置 信 号 相 比 较, 来 调 节 主 空 气 控 制 阀 FV 009, 从而给燃烧控制提供正确的空气量。以 便获得超级克劳斯反应器入口所需的 H 2S 浓 度, 最大限度回收硫。 319 自保联锁 (PL C 逻辑控制系统)
器冷却、捕集液硫后进入一级在线炉, 加热后进 13505638258。
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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石 油 化 工 环 境 保 护 2004 年第 27 卷
该系统是装置安全生产的最后一道屏障, 为装置的安全平稳生产提供了有力的保证。 本 装置联锁设计时分为开工联锁、主联锁两部分, 因开工联锁繁琐、不完善, 首次开车时解除。
4 装置运行主要操作条件
411 装置操作条件、运行数据、产品质量数据 分别如表 4、5、6。
主燃烧炉压力
一反入口温度 一反床层温度 四反入口温度 四反床层温度
时 间 9 月 10 日 10 月 10 日 11 月 10 日
流量 kg·h- 1
2430
2310
2640
N H 3 体积含量ppm 225
290
256
控制主燃烧炉的温度 1250～ 1400℃, 酸性
气中的氨几乎全部分解成N 2 和 H 2, 过程气中 N H 3 体积含量< 200ppm , 氨盐结晶的机会大大 减少, 从 1999 年 3 月 8 日开工至今未发现一次 氨盐结晶现象。
平均
入口温度
209 207 209 210 211 208 208 208
50mm 温度 217 222 219 221 219 219 219 220
300mm 温度 244 244 249 257 256 244 244 248
550mm 温度 262 263 265 276 274 260 261 266