硫磺回收装置操作工培训教材 - 图文(7)

2019-08-31 22:29

图1—2—4 三床反应器MCRC示意流程

MCRC法的前端(包括酸性气燃烧炉、废热锅炉和一级反应器系统)和普通克劳斯硫回收工艺相同,后端具有两个或三个MCRC反应器,其中前一个反应器处于高温再生,并同时进行常规克劳斯反应,后一个或二个反应器处于低温克劳斯反应和吸附,反应器用时间程序控制器定时切换操作,起到常规克劳斯加尾气处理一顶二的作用。

2.操作关键

无论反应是在液相或固体催化剂上进行,根据克劳斯反应式,可以看出,控制过程气中H2S/SO2的比例是提高硫回收率的关键,它不能降低尾气中硫氧碳和二硫化碳含量,如克劳斯pol法为使装置硫回收率达到99.5%,操作中要严格控制H2S/SO2比例在2.01~2.24间。 2.2.2.2还原—吸收工艺

还原—吸收工艺是用氢或氢和一氧化碳混合气体作还原气体,将尾气中的二氧化硫和元素硫加氢还原生成硫化氢,尾气中的硫氧碳、二硫化碳等有机硫化物水解为硫化氢,再通过选择性脱硫溶剂进行化学吸收,溶剂再生解析出的酸性气返回至硫磺回收装置继续回收元素硫。大部分还原—吸收工艺都是在斯科特工艺的基础上发展起来的,故重点介绍斯科特工艺。

1.斯科特工艺

荷兰壳牌公司开发的斯科特法,是基于在一种钴-钼型催化剂上,使克劳斯尾气中的二氧化硫、有机硫化物、硫蒸气等加氢催化转化成硫化氢,然后用脱硫溶剂回收硫化氢,经再生送回克劳斯装置。如此处理后尾气残硫含量甚低,可直

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接排放大气,因而近年来斯科特法已日益增多。第一套斯科特工业装置于1973年投产,至今已有近200套装置在运行。我国已引进该专利技术。

(1)工艺原理 克劳斯装置尾气中二氧化硫与硫蒸汽在催化剂存在下,能与还原性气体氢气进行下列反应:

SO2+3H2→H2S+2H2O 1-2-36 S8+8H2→8H2S 1-2-37

同时还存在以下副反应:

SO2+3CO→COS+2CO2 1-2-38 S8+8CO→8COS 1-2-39 CO+H2O→CO2+H2 1-2-40 CO+H2S→COS+H2 1-2-41 COS+H2O→H2S+CO2 1-2-42 CS2+2H2O→2H2S+CO2 1-2-43 基于以上反应,克劳斯尾气中的二氧化硫、硫蒸气、有机硫化物几乎都转化成硫化氢,再经胺法回收硫化氢后,尾气即可排放。

(2)工艺流程与操作条件 斯科特法工艺流程见图1—2—5。

图1—2—5 斯科特法示意流程

克劳斯装置的尾气进斯科特装置时温度为130℃,首先进入在线燃烧炉,炉的一端引入天然气与不足量的空气,使之燃烧生成还原性气体氢和一氧化碳。也可直接引入氢气与不足量的空气燃烧,还原性气体和克劳斯尾气混和,温度达

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300℃,再进入加氢反应器。出反应器的热气流一般先进蒸汽发生器冷却至170℃,然后进冷却塔冷却至40℃,再进入塔底部,与塔顶来的脱硫溶剂(贫液)逆流接触。吸收了硫化氢的溶液通入再生塔中提馏出硫化氢并送回克劳斯装置重复利用。再生的胺溶液用于循环吸收。出吸收塔的净化尾气通入焚烧炉焚烧后由烟囱排放大气。

全装置可分为三个部分:

①加氢还原部分:克劳斯尾气和氢、一氧化碳等高温还原气体(该气体是用燃料气在在线还原炉发生次化学当量反应产生的)混合至约280℃后,进入加氢反应器,在加氢催化剂作用下发生加氢反应,反应式如前。

②急冷部分:由于加氢还原系放热反应,离开加氢反应器的过程气先经废热锅炉发生低压蒸汽,使气体温度降至约160℃进入急冷塔,并在急冷塔中和低温含硫氨水逆流接触,使过程气中大量水蒸汽冷凝并使过程气温度降至吸收温度。

当装置规模较小、工厂不需要低压蒸汽或要求斯科特装置压降很低时,可不设废热锅炉,反应后气体直接进入急冷塔,约可减少0.003MPa的压降。

③吸收再生部分:同常规脱硫装置。目前溶剂基本采用甲基二乙醇胺。 特点

对克劳斯硫回收装置的适应性强,净化度高,硫回收率达99.8%,甚至更高,但流程复杂,投资和操作费用都较高,适用于大、中型装置或环境要求严格的地区。

2.串级斯科特法

该法是荷兰一家公司的专利技术。工艺原理和斯科特法相同,硫回收率≥99.8%。

串级斯科特法和斯科特法的比较见表1—2—6。 表1—2—6 串级斯科特法和斯科特法的比较 工艺原理 硫回收率 ≥99.8% 斯科特工艺 还原—吸收—再生 串级斯科特工艺 33

吸收—再生部分设置 设置了专供本装置使用的吸收—再生部分 独立式 共用再生塔 合并式 分流式斯科特 换热及再生都是斯科特装置的富液在上游脱硫装置的作为脱硫装置二次吸换热器和再生塔进收溶剂,循环至脱硫装行,以减少投资和置吸收塔的中部再利公用工程。 用。 设备设置 设备投资 能耗 吸收塔 换热器 再生塔 较高 吸收塔 吸收塔 较低 最低 较高 较高 较低 我国已引进了分流式串级斯科特工艺专利技术及关键设备,并已投产。 分流式串级斯科特工艺示意流程见图1—2—6。

图1—2—6 分流式串级斯科特工艺示意流程

3.RAR法

RAR法是意大利KTI国际动力技术公司的专利技术。工艺原理和斯科特法相同,硫回收率≥99.8%。我国已引进。

RAR法和斯科特法的主要差别见表1—2—7:

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表1—2—7 RAR法和SCOT法的比较

工艺原理 硫回收率 H2提供方式 斯科特 还原—吸收—再生 ≥99.8% 在线还原炉发生次化学当量反应产生氢源 加氢反应器入口气体的加热方式 在线还原炉 采用气-气换热器(和加氢反应器出口过程气换热);现在也有采用加热炉加热的。 急冷塔系统消除腐蚀措施 注氨或注碱消除腐不注氨或注碱,急冷塔系统外供氢源 RAR 蚀,急冷塔系统设备采设备采用不锈钢。 用碳钢。 RAR法加氢部分示意流程见图1—2—7。

图1—2—7 RAR法加氢部分示意流程

4.其他方法

还原—吸收工艺中除上面介绍的几种工艺方法外,还有ARCO法、HCR法、超级斯科特法和低硫斯科特法等方法。其中以超级斯科特和低硫斯科特法尾气净化度最高,净化气中硫化氢含量可小于10μg/g,总硫含量小于50μg/g,硫回收率可达99.95%。这二种工艺我国都未引进。第一套超级斯科特装置于1991年投产,至1998年已有五套装置在运行,其中三套在台湾,二套在俄罗斯。

超级斯科特法采用二段再生和降低贫液温度。上述二个措施可单独采用,也

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