10kt/a克勞斯硫磺回收裝置設計特點

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計特點

王立杰(北京華福工程有限公司天津分公司，天津 300000)

本文對10kt/a克勞斯硫磺回收裝置的工藝流程以及操作條件進行了簡單的介紹，針對克勞斯硫磺回收裝置設計特點進行了深入的研究分析，結合本次研究，希望可以幫助讀者對克勞斯硫磺回收裝置有更全面的理解，將該工藝更好的應用在尾氣處理中。

克勞斯；硫磺；回收裝置；設計特點

現(xiàn)階段環(huán)保問題越來越嚴峻，化工廠以及煉油廠中硫磺裝置的應用越來越重要，使用含H2S氣體進行硫磺的制取工藝有了突飛猛進的發(fā)展。當前我國在進行硫磺制取時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反應過程，本文針對該技術裝置的設計特點進行分析研究。

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行分流，大概有一小部分的氣體會進入燒嘴，可以實現(xiàn)對爐內(nèi)空氣里的調(diào)節(jié)，受到高溫作用，這部分氣體中的H2S會充分燃燒，產(chǎn)生SO2。爐內(nèi)的高溫氣體會和另外大部分酸性氣體在爐膛處混合在一起，之后一小部分進入一級反應器入口，其余氣體會進入余熱冷卻鍋實現(xiàn)冷卻。根據(jù)克勞斯的相關反應方程，燃燒爐內(nèi)會生成氣相硫，在余熱鍋爐中冷卻進入硫封罐，再排放至液硫池。余熱鍋爐頂部高溫氣體在升溫后會進入一級反應器。

一級反應器中的氣體會進入到一級換熱器管道中，與一級冷卻器出口的過程氣實現(xiàn)換熱，再通入至二級換熱器管道中，與其中的過程氣完成換熱后再通入至一級冷卻器中，整個冷凝過程產(chǎn)生的液硫將會從一級冷卻器底部流出，之后流入到硫封罐中，再向液硫池中集中排放。從一級冷卻器頂部排出的過程氣在換熱器加熱之后會進入二級反應器進行反應，之的氣體冷卻，冷凝的液硫流入硫封罐，再對二級冷卻器頂部排出的過程氣通過換熱器進行加熱，排放到三級反應器中繼續(xù)進行加熱。

一級反應器中反應溫度高，主要是為了水解酸性氣體中含有的COS以及CS2，生成S和H2S，方便之后轉化回收工作的順利進行。三級反應器中的氣體在三級冷卻器中冷凝，之后的液硫會流入硫封罐，過程氣體會進入分液罐進行分離處理，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℃；余熱鍋爐管程進口溫度控制在864℃，出口溫度控制在170℃，工作過程中的蒸汽壓力為0.55MPa；一級冷卻器管程進口溫度控制在291℃，出口溫度和余熱鍋爐出口溫度一致，蒸汽壓也一致；二級冷卻器管程進口溫度控制在248℃，出口溫度和余熱鍋爐出口溫度一致，蒸汽壓也一致；三級冷卻器管程進口溫度控制在214℃，出口溫度為140℃，蒸汽壓為0.2MPa；一級換熱器殼程進口溫度等于一級冷卻器管程出口溫度，反應之后出口溫度為220℃，管程進口溫度為363℃，出口溫度為323℃；二級換熱器殼程進口溫度等于二級冷卻器管程出口溫度，反應之后出口溫度為210℃，管程進口溫度等于一級換熱器管程出口溫度，出口溫度為291℃。

1.3 設備選型

第一，制硫燃燒爐的選擇，選擇臥式圓筒爐，燃燒爐進口位置安裝有酸性氣燃燒器；第二，克勞斯反應器，整個克勞斯反應器由一級反應器、二級反應器一級三級反應器組成在一起形成，反應器整體呈臥式結構，在一級反應器中存在兩種催化劑，分別為有機硫水解催化劑、克勞斯反應催化劑。

2 設計特點

首先，制硫工藝方面選擇三級克勞斯制硫工藝，借助比值調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)制硫燃燒爐進氣中空氣和酸性氣體的比例，另外還可以通過尾氣線上的H2S在線分析儀來實現(xiàn)對燃燒爐內(nèi)空氣量的實時監(jiān)測，調(diào)節(jié)器根據(jù)實際情況來完成對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，一級冷卻器以及二級冷卻器兩者組合在一起，通過共用一個殼程的方式很大程度上降低了冷側控制調(diào)節(jié)回路；在換熱器方面，一級換熱器和二級換熱器之間的管程相互連接，通過這種方式將過程氣配管的交叉減到最少；在反應器方面，一級反應器、二級反應器、三級反應器組合在一起形成克勞斯反應器，高架布置，不僅有效節(jié)約了占地面積，同時還可以有效避免過程氣線長度，將熱量散失降到最低。

一級反應器中的過程氣溫度借助高溫摻和閥實現(xiàn)自動控制，可有效降低能耗；二、三級反應器中的過程氣與一級反應器出口過程氣實現(xiàn)換熱，起到節(jié)約加熱介質(zhì)的作用，借助熱旁路實現(xiàn)溫度的控制，使得整個反應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，可以直接用來維持設備伴熱需求，不需要再單獨鋪設管線供熱。

3 結語

三級克勞斯硫磺回收工藝，其控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動化控制，整個工藝流程穩(wěn)定性高，不會消耗太多的能量，在建設過程中可以有效節(jié)約投資成本，不需要占用過多面積，整個操作過程簡單靈活。通過三級克勞斯硫磺回收工藝，可以實現(xiàn)約99%的硫回收率，硫磺的純度接近100%，滿足國家一等品硫磺標準。不僅實現(xiàn)了環(huán)保目的，同時還將尾氣處理的成本降到最低，有著非常好的經(jīng)濟效益以及社會效益。

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職稱:中級工程師，目前從事的工作：石油化工工程工藝管道設計

姓名：王立杰（1983-），學歷：本科，畢業(yè)院校：天津大學