10kt/a克勞斯硫磺回收裝置設(shè)計(jì)特點(diǎn)

王立杰(北京華福工程有限公司天津分公司，天津 300000)

10kt/a克勞斯硫磺回收裝置設(shè)計(jì)特點(diǎn)

王立杰(北京華福工程有限公司天津分公司，天津 300000)

本文對(duì)10kt/a克勞斯硫磺回收裝置的工藝流程以及操作條件進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，針對(duì)克勞斯硫磺回收裝置設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行了深入的研究分析，結(jié)合本次研究，希望可以幫助讀者對(duì)克勞斯硫磺回收裝置有更全面的理解，將該工藝更好的應(yīng)用在尾氣處理中。

克勞斯；硫磺；回收裝置；設(shè)計(jì)特點(diǎn)

現(xiàn)階段環(huán)保問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)峻，化工廠以及煉油廠中硫磺裝置的應(yīng)用越來(lái)越重要，使用含H2S氣體進(jìn)行硫磺的制取工藝有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。當(dāng)前我國(guó)在進(jìn)行硫磺制取時(shí)采用的是克勞斯工藝，這種工藝包含有一系列的冷凝以及化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，本文針對(duì)該技術(shù)裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行分析研究。

1 工藝流程和操作條件

1.1 工藝流程

酸性氣體先進(jìn)入硫磺回收裝置的緩沖罐中，將酸性氣體中含有的凝液分離出去，再按照克勞斯分流法工藝進(jìn)行分流，大概有一小部分的氣體會(huì)進(jìn)入燒嘴，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)爐內(nèi)空氣里的調(diào)節(jié)，受到高溫作用，這部分氣體中的H2S會(huì)充分燃燒，產(chǎn)生SO2。爐內(nèi)的高溫氣體會(huì)和另外大部分酸性氣體在爐膛處混合在一起，之后一小部分進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)器入口，其余氣體會(huì)進(jìn)入余熱冷卻鍋實(shí)現(xiàn)冷卻。根據(jù)克勞斯的相關(guān)反應(yīng)方程，燃燒爐內(nèi)會(huì)生成氣相硫，在余熱鍋爐中冷卻進(jìn)入硫封罐，再排放至液硫池。余熱鍋爐頂部高溫氣體在升溫后會(huì)進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)器。

一級(jí)反應(yīng)器中的氣體會(huì)進(jìn)入到一級(jí)換熱器管道中，與一級(jí)冷卻器出口的過(guò)程氣實(shí)現(xiàn)換熱，再通入至二級(jí)換熱器管道中，與其中的過(guò)程氣完成換熱后再通入至一級(jí)冷卻器中，整個(gè)冷凝過(guò)程產(chǎn)生的液硫?qū)?huì)從一級(jí)冷卻器底部流出，之后流入到硫封罐中，再向液硫池中集中排放。從一級(jí)冷卻器頂部排出的過(guò)程氣在換熱器加熱之后會(huì)進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，之的氣體冷卻，冷凝的液硫流入硫封罐，再對(duì)二級(jí)冷卻器頂部排出的過(guò)程氣通過(guò)換熱器進(jìn)行加熱，排放到三級(jí)反應(yīng)器中繼續(xù)進(jìn)行加熱。

一級(jí)反應(yīng)器中反應(yīng)溫度高，主要是為了水解酸性氣體中含有的COS以及CS2，生成S和H2S，方便之后轉(zhuǎn)化回收工作的順利進(jìn)行。三級(jí)反應(yīng)器中的氣體在三級(jí)冷卻器中冷凝，之后的液硫會(huì)流入硫封罐，過(guò)程氣體會(huì)進(jìn)入分液罐進(jìn)行分離處理，將其中夾帶的液硫流入硫封罐。

1.2 操作條件

制硫燃燒爐的工作溫度控制在1240℃；余熱鍋爐管程進(jìn)口溫度控制在864℃，出口溫度控制在170℃，工作過(guò)程中的蒸汽壓力為0.55MPa；一級(jí)冷卻器管程進(jìn)口溫度控制在291℃，出口溫度和余熱鍋爐出口溫度一致，蒸汽壓也一致；二級(jí)冷卻器管程進(jìn)口溫度控制在248℃，出口溫度和余熱鍋爐出口溫度一致，蒸汽壓也一致；三級(jí)冷卻器管程進(jìn)口溫度控制在214℃，出口溫度為140℃，蒸汽壓為0.2MPa；一級(jí)換熱器殼程進(jìn)口溫度等于一級(jí)冷卻器管程出口溫度，反應(yīng)之后出口溫度為220℃，管程進(jìn)口溫度為363℃，出口溫度為323℃；二級(jí)換熱器殼程進(jìn)口溫度等于二級(jí)冷卻器管程出口溫度，反應(yīng)之后出口溫度為210℃，管程進(jìn)口溫度等于一級(jí)換熱器管程出口溫度，出口溫度為291℃。

1.3 設(shè)備選型

第一，制硫燃燒爐的選擇，選擇臥式圓筒爐，燃燒爐進(jìn)口位置安裝有酸性氣燃燒器；第二，克勞斯反應(yīng)器，整個(gè)克勞斯反應(yīng)器由一級(jí)反應(yīng)器、二級(jí)反應(yīng)器一級(jí)三級(jí)反應(yīng)器組成在一起形成，反應(yīng)器整體呈臥式結(jié)構(gòu)，在一級(jí)反應(yīng)器中存在兩種催化劑，分別為有機(jī)硫水解催化劑、克勞斯反應(yīng)催化劑。

2 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

首先，制硫工藝方面選擇三級(jí)克勞斯制硫工藝，借助比值調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)制硫燃燒爐進(jìn)氣中空氣和酸性氣體的比例，另外還可以通過(guò)尾氣線上的H2S在線分析儀來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒爐內(nèi)空氣量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，調(diào)節(jié)器根據(jù)實(shí)際情況來(lái)完成對(duì)空氣和酸性氣比值的修正，保證H2S和SO2比值最優(yōu)化。

其次，在冷卻器方面，一級(jí)冷卻器以及二級(jí)冷卻器兩者組合在一起，通過(guò)共用一個(gè)殼程的方式很大程度上降低了冷側(cè)控制調(diào)節(jié)回路；在換熱器方面，一級(jí)換熱器和二級(jí)換熱器之間的管程相互連接，通過(guò)這種方式將過(guò)程氣配管的交叉減到最少；在反應(yīng)器方面，一級(jí)反應(yīng)器、二級(jí)反應(yīng)器、三級(jí)反應(yīng)器組合在一起形成克勞斯反應(yīng)器，高架布置，不僅有效節(jié)約了占地面積，同時(shí)還可以有效避免過(guò)程氣線長(zhǎng)度，將熱量散失降到最低。

一級(jí)反應(yīng)器中的過(guò)程氣溫度借助高溫?fù)胶烷y實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，可有效降低能耗；二、三級(jí)反應(yīng)器中的過(guò)程氣與一級(jí)反應(yīng)器出口過(guò)程氣實(shí)現(xiàn)換熱，起到節(jié)約加熱介質(zhì)的作用，借助熱旁路實(shí)現(xiàn)溫度的控制，使得整個(gè)反應(yīng)器中的溫度控制在穩(wěn)定合理的范圍。另外，余熱鍋爐以及冷卻器中產(chǎn)生的蒸汽，可以直接用來(lái)維持設(shè)備伴熱需求，不需要再單獨(dú)鋪設(shè)管線供熱。

3 結(jié)語(yǔ)

三級(jí)克勞斯硫磺回收工藝，其控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，整個(gè)工藝流程穩(wěn)定性高，不會(huì)消耗太多的能量，在建設(shè)過(guò)程中可以有效節(jié)約投資成本，不需要占用過(guò)多面積，整個(gè)操作過(guò)程簡(jiǎn)單靈活。通過(guò)三級(jí)克勞斯硫磺回收工藝，可以實(shí)現(xiàn)約99%的硫回收率，硫磺的純度接近100%，滿足國(guó)家一等品硫磺標(biāo)準(zhǔn)。不僅實(shí)現(xiàn)了環(huán)保目的，同時(shí)還將尾氣處理的成本降到最低，有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益。

[1]張黎,肖鴻亮.380kt/a硫磺回收裝置設(shè)計(jì)特點(diǎn)及試車(chē)總結(jié)[J].石油與天然氣化工,2015,03:28-32.

[2]張曉華.大型硫磺回收裝置反應(yīng)爐燃燒器設(shè)計(jì)與選用[J].石油化工設(shè)備技術(shù),2016,01:23-28+2.

[3]VINCENTSIMONNEAU,李揚(yáng).墨西哥石油公司SMART?SULF～(TM)硫磺回收裝置的技術(shù)特點(diǎn)及運(yùn)行情況[J].硫酸工業(yè), 2016,01:11-14.

職稱:中級(jí)工程師，目前從事的工作：石油化工工程工藝管道設(shè)計(jì)

姓名：王立杰（1983-），學(xué)歷：本科，畢業(yè)院校：天津大學(xué)