硫回收操作规程 最终版

净化专业硫回收操作规程编制：审核：审定：批准：一、引言3二、工艺描述：3三、操作及控制描述9四、试车18五、首次开车29六、停车36七、安全42八、故障排除47九、维护55十、正常操作指标：58十一：联锁报警值：62十二：联锁逻辑图：67一、引言硫磺回收装置的设计旨在对上游装置产生的酸气中的硫进行回收。

其工艺设计基于超优克劳斯和超级克劳斯工艺，从含H2S的气流中回收元素硫。

此工艺是传统克劳斯工艺与JNL工艺的结合，通过选择性地氧化硫化氢来得到硫（即通常所说的超级克劳斯工艺），及减少SO2生成 H2S及硫蒸汽的产生（即通常所说的超优克劳斯工艺）。

硫磺回收装置由一个热反应段组成。

在此过程中，部分H2S在空气中燃烧；接下来是两个克劳斯催化阶段以及一个超优克劳斯催化阶段和一个超级克劳斯催化阶段。

最后阶段的尾气被输送到焚烧炉。

液硫池可存储3天的硫磺产品。

二、工艺描述：1、化学过程：1.1热反应段本手册采用的硫磺回收工艺，即通常所说的EUROCLAUS®工艺，是基于硫化氢（H2S）与受控比率的99.6%纯氧气流进行的部分燃烧。

氧气流自动维持，以实现酸性原料气中所有碳氢化合物的完全氧化。

同时，在EUROCLAUS®催化阶段的出口获得0.5 % vol. 的H2S。

在传统Claus工艺中，氧气（空气）与酸气的比率应能保证催化废气中的H2S与SO2的比率刚好为2/1。

这个H2S与SO2的比率是Claus反应的最佳比率。

而EUROCLAUS®工艺的操作则是基于不同的原理。

在此工艺中，氧气与酸气的比率将调整，以便在SUPERCLAUS®催化阶段的入口处获得H2S浓度。

为适应此要求，前端燃烧步骤要在非Claus比率（H2S与SO2的比率高于2/1）下进行。

换言之，前端燃烧步骤的操作是基于对H2S反馈的控制，而非传统的对H2S/SO2反馈比率的控制。

过程气分析器将测量EUROCLAUS®阶段所产生的废气流中的H2S浓度。

分析控制器将调整通往燃烧器的氧气流来获得理想的H2S浓度。

总的来说，此控制原理可以归纳如下：(1) 如果进入SUPERCLAUS阶段的H2S的浓度太高，需要向主燃烧器供给更多的氧气。

(2) 如果进入SUPERCLAUS阶段的H2S的浓度太低，需要向主燃烧器供给相对较少的氧气。

主燃烧器和反应炉中发生的主要反应如下：H2S + 3/2 O2 → SO2 + H2O + heat根据平衡反应，剩余H2S中的大部分将与SO2燃烧并生成硫2 H2S + SO2 → 3/2 S2 + 2 H2O - heat通过这个反应，即通常所说的Claus反应，在主燃烧器和反应炉中生成气相的硫。

有些硫磺是在主烧嘴火焰中通过H2S的自动分解反应直接形成的，并形成氢气。

2 H2S ↔ 2 H2 + S2 - heat1.2 克劳斯催化反应段位于下游的Claus催化阶段将进一步提升硫的总体转化。

在第一和第二反应器中，将发生下列反应：2 H2S + SO2 ↔ 3/x Sx + 2 H2O + heat使用Claus催化剂可以使Claus平衡往硫那一方移动。

第一和第二反应器之后的冷凝使存在于下一个催化阶段中的硫进一步转化。

通过在一级反应器内使用钛系催化剂，将热反应段形成的COS和CS2组分按下面的反应被水解掉：COS + H2O → H2S + CO2CS2 + 2 H2O → 2 H2S + CO21.3 超优克劳斯反应段根据反应平衡，来自第一和第二反应器的过程气含有SO2，不能完全移动至硫那一方。

由于SO2在SUPERCLAUS®最后阶段不发生反应，造成SO2回收的损失。

因此，SO2在SUPERCLAUS®阶段必须转化成H2S，才能再转化成硫，这就需要在EUROCLAUS®反应器中催化减少SO2。

SO2通过EUROCLAUS®催化剂与H2和CO反应，转化成硫蒸汽和H2S，从而减少SO2。

根据下列反应，存在于Claus过程气中的H2和CO与SO2反应：SO2 + 2 H2 → 1/x Sx + 2 H2OSO2 + 3 H2 → H2S + 2 H2OSO2 + 2 CO → 1/x Sx + 2 CO21.4 选择性氧化反应段来自于EUROCLAUS®阶段的过程气与空气混合。

在SUPERCLAUS® 反应器中使用一种特殊催化剂，来进行H2S的选择氧化，以得到元素硫。

将发生下列反应：H2S + 0.5 O2 → 1/x Sx + H2O此反应在热力学上是完全的，因此可得到较高水平的元素硫转化。

1.5焚烧炉来自SUPERCLAUS®段的尾气以及来自硫脱气工艺的排出气体仍然含有微量的硫的化合物。

这些硫的化合物将在焚烧炉内在高温下被氧化。

主要反应为：H2S + 3/2 O2 → SO2 + H2O1/x Sx + O2 → SO2COS + 3/2 O2 → SO2 + CO2CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO22、工艺流程描述2.1 原料气系统去硫磺回收装置的原料气有两股：酸性气和酸性水汽提气。

酸性气通过酸性气分液罐D-2401脱除液体之后导入，酸性水汽提气通过分液罐D-2402脱除液体之后导入。

从分液罐分离出来的酸性水通过酸水泵P-2401/2402送到硫磺装置界区之外。

从分液罐出来的酸性气分为两股：主气流去主烧嘴，分气流进燃烧室。

主气流通过酸性气预热器用中压蒸汽预热到230°C，然后导入主烧嘴，这样是为了提高主烧嘴的温度使火焰稳定。

酸性水汽提气直接送到焚烧炉进行完全燃烧。

2.2 热反应段正常操作时，界区中的99.6%纯氧进入主燃烧器F-2401提高燃烧温度。

对于开车和停车，用风机K-2401-A/B提供空气。

进入燃烧器的氧气流完全能满足原料气中所有碳氢化合物的完全氧化及所需H2S的燃烧，从而在EUROCLAUS®阶段的出口获得0.5 vol.% H2S。

进入燃烧器的氧气流由高级燃烧器控制系统（ABC系统）控制。

此系统由两部分构成：前馈部分和后馈部分。

2.2.1前馈控制部分首先测量酸气流，然后将其乘以所需的空气/酸气比率（前馈控制），即得到所需的空气量。

最后所得到的空气需求信号对供风气流控制系统进行设定，而气流控制系统对两个控制阀的位置进行调整。

该系统立即对调整空气路线上的小控制阀进行调整，再其之后是主控制阀。

最终要达到的效果是，通过调整空气路线上的控制阀的气流再次达到其范围内的最佳值，从而快速应对气流的变化。

这样，通过主空气线路和调整空气路线的气流总量将与酸性原料气总量相对应。

在平衡状态下，约有占7.5%设计总量的氧气通过调整空气路线。

2.2.2后馈控制部分此气流控制系统由位于SUPERCLAUS段上游工艺路线上的H2S分析控制器（反馈控制）进行调整。

它可保证过程气中H2S容积百分比达到0.5 vol. %，从而使装置获得最佳的硫磺回收效率。

由于酸性气中的可燃性组分不足，即使进行预热并采用富氧燃烧，也无法满足稳定火焰所要求的温度。

为了保持火焰的稳定，一部分酸性气越过主烧嘴直接进入主燃烧室。

为了去除过程气通过废热锅炉E-2401的管束产生的热量，过程气由锅炉进水冷却，由此产生饱和中压（MP）蒸汽。

锅炉给水在液位控制下送入余热锅炉的壳程。

过程气中的硫蒸汽在第一硫冷凝器中被冷凝，液态硫从过程气中分离出来。

液态硫通过硫锁(X-2404 A)，直接进入液硫池（T-2401）。

2.3 克劳斯催化反应段来自余热锅炉的气流通过位于Claus第一反应器R-2401上游的第一个过程气加热器E-2409，以便获得催化转化的最佳温度。

Claus第一反应器上层是氧化铝类催化剂，底层是氧化钛类催化剂。

通过调整对加热器中压蒸汽的供给，反应器进口的温度保持在240°C 。

这个温度足够高，以便在催化床底部获得良好的COS 和 CS2转化（COS 和 CS2是热反应段产生的副产品）。

在反应器中，过程气中的H2S 和SO2通过催化剂发生反应，直到达到平衡。

从第一反应器出来的过程气在第二硫冷凝器E-2403中被冷却，第一和第二硫冷凝器(E-2402/E-2403)合并在一个壳体内。

低压锅炉给水通过液位控制进入冷凝器的壳程内。

过程气通过第二预热器(E-2410)在含有铝系催化剂的第二反应器(R-2402)内发生转化第二反应器的入口温度约为215度，比第一反应器的温度低是为了获得更高的转化率。

如果装置负荷低于50%，入口温度要提高到225度左右以防硫磺凝结在反应床层。

然后过程气在第三冷凝器(E-2404)中得到冷却。

在两个克劳斯冷凝器中硫蒸汽被冷凝下来，液硫通过第二和第三硫锁(X-2404B/C)进入液硫池。

2.4 超优克劳斯加氢还原反应段过程气在第三再热器(E-2411)中加热，以获得最适温度（195°C），以便在EUROCLAUS®反应器R-2403中催化转化。

此反应器包含三个不同类型的催化剂。

上层由氧化铝类催化剂组成，促进H2S和SO2转化成硫。

由于SUPERCLA US®的最后阶段不转化除H2S以外的成分，这些成分进入SUPERCLAUS®阶段造成回收损失。

因此第二层是EUROCLAUS®催化剂，这是一种加氢催化剂。

这种催化剂减少由SO2到H2S和硫蒸汽的生成。

最后，底层由氧化钛类催化剂组成，水解COS。

从超优克劳斯反应器出来的工艺气去往第四硫冷凝器(E-2405)，工艺气中的硫雾被冷凝下来，液硫通过第四硫锁进入液硫池。

第三和第四硫冷凝器(E-2404/E-2405)合并在一个壳体内，低压锅炉给水通过液位控制进入冷凝器的壳程。

所有冷凝器产生的饱和低压蒸汽可用于装置供热，剩余的部分外输到管网。

每个单独的出口安装着一个除雾器，用来回收工艺气体中夹带的硫雾。

2.5 选择性氧化反应段为获得较高的硫磺回收率，过程气将通往第四个也是最后一个催化阶段，即超级克劳斯阶段。

过程气将在第四个过程气加热器E-2412中被加热，之后经过预热的氧化空气（蒸汽夹套管线）将被注入过程气。

氧化空气来自风机K-2401-A/B。

过程气和空气将在静态混合器X-2403中达到适当混合。

H2S在SUPERCLAUS®反应器R-2404中被选择氧化成硫。

它含有一种特殊的选择性氧化催化剂。

空气采用超量供给，以维持反应器内的氧化条件，防止催化剂硫化。

因此空气采用气流控制。

气流控制器的设定值取决于装置的相对负荷（根据计算出的主燃烧器的空气需求量）以及超级克劳斯阶段上游尾气中H2S的浓度。

最后一级反应器入口温度的范围为210-230°C 。