硫磺回收反應(yīng)器

1、 目錄 一、硫磺回收反應(yīng)器的原理 二、硫磺回收反應(yīng)器的結(jié)構(gòu) 三、反應(yīng)器的操作 四、硫磺回收反應(yīng)器的注意事項(xiàng) 一、硫磺回收反應(yīng)器的原理一、硫磺回收反應(yīng)器的原理 1、克勞斯反應(yīng)器的原理 兩個(gè)低溫反應(yīng)器中，在催化劑的作用下是過程氣中成一定比例的硫化氫和二氧化硫在低溫下生產(chǎn)硫： 2H2S+ SO2 3S+ 2H2O+Q 該反應(yīng)在氣體中硫化氫和二氧化硫的比例為2:1時(shí)轉(zhuǎn)化率最高。 反應(yīng)器中還存在如下的水解反應(yīng)（主要在一級(jí)克勞斯反應(yīng)器）： COS+ 2H2O CO2+ H2S +Q CS2+ 2H2O CO2+2H2S +Q 2、尾氣加氫反應(yīng)器的原理 克勞斯尾氣中混合摻入氫氣后，被加熱到295C，在鈷鉬催

2、化劑的作用下，尾氣中攜帶的單質(zhì)硫，二氧化硫進(jìn)行加氫反應(yīng)，硫氧化碳、二硫化碳進(jìn)行水解反應(yīng)，反應(yīng)式如下：SO2+3H2 H2S +2H22OS8+8H28H2SCOS+H2OH2S+CO2CS2+2H2O2H2S+CO2 經(jīng)加氫反應(yīng)器所有的硫被轉(zhuǎn)化為硫化氫，然后在吸收塔被吸收后送往再生塔再生，解析出的硫化氫返回燃燒爐重新參加反應(yīng)。 一般大中型規(guī)模的裝置優(yōu)先選擇臥式反應(yīng)器，一般較大規(guī)模的的裝置，其一級(jí)反應(yīng)器、二級(jí)反應(yīng)器和加氫反應(yīng)器相連布置這樣可以大幅減少占地面積。規(guī)模小的裝置可以選擇立式反應(yīng)器，一、二級(jí)反應(yīng)器相疊放置。臥式反應(yīng)器布置靈活，操作簡(jiǎn)便，并可縮小占地面積；立式反應(yīng)器占地面積大，反應(yīng)后出口過

3、程氣管線易結(jié)存液硫。 立式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)圖如下： 在立式反應(yīng)器中，為了便于液硫匯集，在底部有5%的的坡度，向出口方向傾斜。 3、反應(yīng)器的操作參數(shù) a、空速（停留時(shí)間） 每小時(shí)進(jìn)入反應(yīng)器的原料量與反應(yīng)器內(nèi)催化劑藏量之比稱為空速。國(guó)內(nèi)通常以空速作為反應(yīng)器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)?？账僭礁?，表明催化劑與過程氣接觸時(shí)間越短，裝置處理能力越大。但空速大了，過程氣在床層停留的時(shí)間就短，克勞斯反應(yīng)進(jìn)行得不徹底，轉(zhuǎn)化率下降；空速小了，過程氣在催化劑上的停留時(shí)間就長(zhǎng)，有利于克勞斯反應(yīng)的完全，轉(zhuǎn)化率提高。但空速太小，處理量就受影響，裝置單位能耗上升，不經(jīng)濟(jì)。因此，應(yīng)選擇合適的空速。 空速取決于催化劑性能。不同的催化劑允許的空

4、速也不同，目前國(guó)內(nèi)采用空速一般為（600900） h-1。 b、操作溫度 操作溫度越低，越利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，但溫度過低，會(huì)引起硫蒸汽在催化劑表面冷凝，使催化劑失活，因此過程氣進(jìn)入反應(yīng)器的溫度至少應(yīng)比硫蒸汽露點(diǎn)高1030。 三、反應(yīng)器的操作三、反應(yīng)器的操作 1、克勞斯反應(yīng)器的操作 過程氣中的硫化氫和二氧化硫在反應(yīng)器內(nèi)催化劑的作用下，生產(chǎn)氣態(tài)單質(zhì)硫，由于不同的催化劑在不同的溫度下活性不同，所以床層溫度的控制也不一樣。用一、二的蒸汽加熱器調(diào)節(jié)反應(yīng)器的入口溫度，進(jìn)而控制催化劑的床層溫度。 由于在制硫爐中不可避免的會(huì)生成一部分的硫氧化碳和二硫化碳，這兩種物質(zhì)會(huì)被帶到克勞斯反應(yīng)器內(nèi)，為了提高總硫回收率，

5、工藝上采用在一級(jí)反應(yīng)器（二級(jí)反應(yīng)器添加正常）中除了加入氧化鋁外還加入了氧化鈦催化劑加快水解反應(yīng)的進(jìn)行。 然而，克勞斯反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，低溫對(duì)前者有利，高溫對(duì)后者反應(yīng)有利，為了使得硫氧化碳和二硫化碳盡可能的水解，一級(jí)反應(yīng)器的溫度控制稍微高一點(diǎn)，犧牲部分硫的轉(zhuǎn)化率來換取高的水解率。一般情況下，一、二級(jí)克勞斯反應(yīng)器的溫度控制分別一級(jí)反應(yīng)器入口溫度控制在240C，出口溫度控制在300C，對(duì)于二級(jí)反應(yīng)器入口溫度為205C，出口溫度控制在226C。 1.1、烘反應(yīng)器的方法及作用 反應(yīng)器投用前烘的目的是檢查系統(tǒng)是否暢通、烘反應(yīng)器襯里、防止生產(chǎn)時(shí)積硫。 烘反應(yīng)器的方法是在烘爐的后期，打開一

6、級(jí)冷凝冷卻器入口閥，關(guān)閉煙氣去煙囪閥，使高溫?zé)煔饨?jīng)正常生 產(chǎn)時(shí)的過程氣進(jìn)入克勞斯反應(yīng)器及加氫反應(yīng)器。一、二、三級(jí)冷凝器后端的殼程及各蒸汽夾套用0.4兆帕蒸汽保護(hù)，燃燒爐余熱鍋爐，三級(jí)冷凝冷卻器，尾氣燃燒預(yù)熱鍋爐保證給水并控制好除氧水液位。烘反應(yīng)器嚴(yán)格按升溫曲線進(jìn)行，烘反應(yīng)器溫度以反應(yīng)器床層為準(zhǔn)，克勞斯反應(yīng)器和尾氣加氫反應(yīng)器的溫度可用過程氣蒸汽加熱器和尾氣加熱器進(jìn)行控制。 流程：燃燒爐余熱鍋爐一級(jí)冷凝器一轉(zhuǎn)入口加熱器一級(jí)轉(zhuǎn)化器二級(jí)冷凝器二轉(zhuǎn)入口加熱器二級(jí)轉(zhuǎn)化器三級(jí)冷凝器尾氣加熱器尾氣加氫反應(yīng)器急冷塔尾爐尾爐余熱鍋爐煙囪 1.3、克勞斯反應(yīng)器的溫度控制 1.3.1、影響因素 a、過熱蒸汽壓力、流量

7、波動(dòng)。 b、過程氣流量和溫度波動(dòng)。 c、儀表不準(zhǔn) d、調(diào)節(jié)比例、積分、微分不合適。 1.3.2、調(diào)節(jié)方法 a、聯(lián)系調(diào)度確保蒸汽系統(tǒng)穩(wěn)定。 b、投用好整個(gè)串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，克服反應(yīng)器入口溫度波動(dòng)。 c、聯(lián)系儀表工校表。 d、重新整定調(diào)節(jié)器的PID。 1.4、反應(yīng)器的停工操作 a、注意反應(yīng)器各點(diǎn)溫度，增加記錄的次數(shù)為每半小時(shí)一次。 b、反應(yīng)器床層溫度上升到300C，降低制硫爐配風(fēng)。 c、反應(yīng)器床層溫度持續(xù)上升，反應(yīng)器入口通氮?dú)饣蛘羝禍亍?d、反應(yīng)器入口氮?dú)饬髁坎灰诉^大，以防止造成系統(tǒng)憋壓。2.加氫反應(yīng)器的預(yù)硫化 a、焚燒爐爐膛溫度按正常指標(biāo)控制。 b、當(dāng)催化劑床層溫度升到200時(shí)，硫磺回收裝置調(diào)整操

8、作，使尾氣中（H2S+COS）/SO2的比值達(dá)到46，同時(shí)提高燃料氣中的氫含量，使反應(yīng)器入口的氫含量保持在3左右。隨后要求反應(yīng)器入口按20/h的速度繼續(xù)升溫，當(dāng)床層中部溫度達(dá)到250時(shí)再次進(jìn)行恒溫操作，并將反應(yīng)器入口的氫含量提高到4%至5%的范圍，在250恒溫狀況下對(duì)加氫催化劑進(jìn)行預(yù)硫化 c、投用急冷塔出口的氫在線分析儀，將急冷出口的氫含量控制在23。 d、預(yù)硫化過程中，尾氣急冷塔水pH值控制在78，用注氨來保證。 e、每小時(shí)分析加氫反應(yīng)器進(jìn)、出口的硫化氫、二氧化硫、氫含量。預(yù)硫化完成的標(biāo)準(zhǔn)是：反應(yīng)器進(jìn)、出口硫化氫含量平衡或出口略高于入口，二氧化硫含量為零；亦可參考床層溫升變化情況，當(dāng)床層溫度

9、不再上升或略有下降時(shí)，即據(jù)此判定催化劑預(yù)硫化結(jié)束。 f、預(yù)硫化結(jié)束后，調(diào)整尾氣的入口溫度在指標(biāo)內(nèi)，以保證床層溫度。 2.3、加氫反應(yīng)器的降溫 首先將急冷塔氣相與吸收塔隔斷，然后啟動(dòng)尾氣循環(huán)風(fēng)機(jī)，建立冷回流，使氫氣在線爐混合室以2030/h降溫。在加氫反應(yīng)器床層溫度降至250之前，將尾氣改出氫氣爐。尾氣改出后，氫氣爐應(yīng)保證氫氣與空氣當(dāng)量燃燒。此時(shí)，氫氣爐混合室繼續(xù)以2030/h降溫至100。降溫過程中應(yīng)每小時(shí)分析一次氧含量和氫含量，確保氧含量不大，避免引起系統(tǒng)自燃。當(dāng)加氫反應(yīng)器床層降至100后恒溫，準(zhǔn)備進(jìn)行鈍化。 2.4、加氫反應(yīng)器的鈍化 催化劑鈍化處理，是將沉積在催化劑表面的硫化亞鐵在低溫下控

10、制氧化為二氧化硫和三氧化二鐵，避免催化劑表面可能存在的硫化亞鐵暴露在空氣中劇烈氧化過熱而喪失活性。 當(dāng)加氫反應(yīng)器床層溫度降至100（此溫度根據(jù)催化劑的不同有所差異），可以開始加氫催化劑鈍化。鈍化過程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化硫，因此必須確保急冷塔注氨系統(tǒng)正常。鈍化時(shí)必須加強(qiáng)對(duì)急冷水pH值的監(jiān)測(cè)。保證急冷水pH6。按一定的速率（如2）提高循環(huán)氣中氧含量 ，鈍化反應(yīng)是放熱反應(yīng) ，提高氧含量過程中，若床層溫度有急劇上升現(xiàn)象，說明床層有大面積的自燃，應(yīng)降低氧含量，并采取措施抑制自然后，在重新提高氧含量。 當(dāng)加氫反應(yīng)器進(jìn)、出口氣體中氧含量平衡且達(dá)到10以上，床層無明顯溫升時(shí)，催化劑鈍化結(jié)束。鈍化完成后，加氫反

11、應(yīng)器繼續(xù)降溫。 四、硫磺回收反應(yīng)器的注意事項(xiàng)四、硫磺回收反應(yīng)器的注意事項(xiàng) 1、氫氣中斷 現(xiàn)象：a、裝置內(nèi)氫氣壓力無指示，流量無指示。 b、加氫反應(yīng)器床層溫度突然減小。 處理方法：a、制硫部分正常操作。 b、制硫尾氣經(jīng)加熱器后自加氫反應(yīng)器 前該去尾氣焚燒爐。 c、急冷塔和吸收塔保持正常循環(huán)。 d、聯(lián)系有關(guān)單位，查明原因盡快恢復(fù)氫氣供應(yīng)。 a將兩個(gè)反應(yīng)器入口溫度比正常提高20對(duì)催化劑進(jìn)行熱浸泡48小時(shí)。 b、如果反應(yīng)器的溫度有升高的趨勢(shì)，應(yīng)稍微降低燃燒空氣流量，并作分析確定一氧化碳和氧的濃度，調(diào)整燃燒空氣量使它們處于限制范圍內(nèi)。 c、提高克勞斯反應(yīng)器的入口溫度，使催化劑床層溫度接近400，保持該溫

12、度24小時(shí)。用氧分析儀在克勞斯反應(yīng)器入口進(jìn)行采樣分析，并調(diào)整空氣/燃料氣比以便保持亞完全燃燒。保證系統(tǒng)內(nèi)所存在的硫吹掃干凈。 4、硫沉積 硫沉積是在冷凝和吸附兩種作用下發(fā)生的。前者指反應(yīng)器溫度低于硫露點(diǎn)時(shí)，過程氣中的硫蒸汽冷凝在催化劑微孔結(jié)構(gòu)中；后者指硫蒸汽由于吸附作用和隨之發(fā)生的毛細(xì)管冷凝作用而沉積在催化劑微孔結(jié)構(gòu)中。硫沉積而導(dǎo)致的催化劑失活一般是可逆的，可采取對(duì)床層進(jìn)行熱浸泡的方法加以處理，在正常配風(fēng)下，將床層溫度提高2030，維持2448小時(shí)，脫掉積硫，同時(shí)加強(qiáng)排污，把沉積的硫帶出來，或者在停工階段以過熱蒸汽吹掃。 5、氫含量的影響 對(duì)于尾氣加氫系統(tǒng)來說，加氫反應(yīng)器床層溫度的升高更值得關(guān)注。大的溫升則意味著反應(yīng)器內(nèi)氫氣消耗的增加，此時(shí)不能及時(shí)補(bǔ)充配氫量，則很容易造成“硫穿透”。所謂“硫穿透”是指單質(zhì)硫及二氧