超级克劳斯硫回收工艺

超级克劳斯硫回收工艺一、 工艺说明本装置采用荷丰公司超优克劳斯硫回收工艺方法，处理来自低温甲醇洗、酚回收和煤气水分离装置的含有H2S,CO2等的酸性气体，生产液硫，液硫经过造粒生产颗粒硫磺。主要为三个部分：1、 酸性气的燃烧，反应热的回收。2、 SO2与H2S在催化剂的作用下的克劳斯反应，液硫的捕集，储存。3、 液硫的造粒和包装。 二、 流程特点装置采用超优克劳斯硫回收工艺，将酸气中的硫回收生成单质硫。工艺过程包括：二级传统克劳斯，SO2催化还原为H2S和硫蒸汽的超有克劳斯反应，H2S被选择性氧化为硫单质超级克劳斯反应。硫回收装置包括一个高温燃烧反应段，一个超优克劳斯和一个超级克劳斯反应段。从超级克劳斯反应段出来脱硫后的尾气送入焚烧炉焚烧，将未转化的S及H2S完全燃烧反应生成SO2，与补充空气混合后达标排放。生产出的液硫送至液硫槽，液硫槽可以储存3天的液流量。三、 工艺流程简述1、进入硫回收装置的原料气包含三股气：低温甲醇洗酸性气，煤气水分离膨胀气及酚回收酸性气。低温甲醇洗酸性气首先进入甲醇洗涤器（F61501），通过与新鲜水逆向接触除去酸性气中所含的大部分甲醇，脱出甲醇后的气体进入到低温甲醇洗酸性气气液分离器（F61502）以除去其中的液滴。煤气分离膨胀气首先进入到气液分离器（F61503）以除去其中的液滴。酚回收酸性气进入到酚回收酸性气气液分离器(F61504)以除去其中的液滴。在这三个气液分离罐中收集的酸水冷凝液再回流至甲醇洗涤器。在进料界区内三种原料气中安装H2S分析仪，分别用来发送信号至ABC前馈系统。从而ABC前馈系统计算出进料气的分子量和正确的气/酸性气比值。所有气液分离器中的酸水排放到甲醇洗涤器中，再通过酸水泵（J61504A/B）将甲醇洗涤器底部排出的废水送出界区外。来自低温甲醇洗酸性气气液分离器的酸性气利用蒸汽夹套内的低压蒸汽至预热至至少80，低温甲醇洗酸性气被分成两股，一股主要气流被送入主烧嘴（B61501）,另一股被送入主燃烧炉（B61502）燃烧室。煤气水分离膨胀气在进入主燃烧炉燃烧室前与酸性气分流混合，酚回收酸性气在进入主烧嘴前与酸性气混合。2、高温燃烧反应段 为提高燃烧温度，界区内100%的纯氧与主风机（J61501A/B）提供的燃烧空气分别进入主烧嘴。用纯氧作为主烧嘴的助燃气体，以提高燃烧温度，使酸性气体中的烃类完全燃烧，同时控制超优克劳斯反应器出口气体中H2S的浓度达到0.6%（体积比）。 用于烧嘴燃烧的富氧通过先进的烧嘴控制系统（ABC系统）进行控制。ABC控制系统有两部分组成：一个前馈部分和一个后馈部分。A、前馈部分燃烧所需的富氧量是这样计算出来的：测量低温甲醇洗酸性气的流量和组成，然后用这个流量乘以其所需的富氧/低温甲醇洗酸性气（前馈）比值。这样计算出所需的富氧量来作为氧气流量控制系统的流量设定值。煤气水分离膨胀气及酚回收酸性气燃烧所需的富氧量也同样是这样计算出来的。首先测量流量和组成，然后每个流量分别乘以其所需的富氧/煤气水分离膨胀气比值和富氧/酚回收酸性气比值。来自各个系统的最终富氧需求量分别用来在富氧供给中作为其富氧控制系统流量的设定值。最终富氧所需量由三股进料气各自富氧所需量相加计算所得。最终供给的富氧量所需量信号在富氧供给中作为富氧控制系统的流量设定值。安装在主燃烧炉（B61502）的温度控制器，其信号调节富氧线上的百分比。最终供给的氧气所需量信号作为富氧控制系统的流量设定值。ABC控制系统调节调节两个控制阀的位置。首先立刻副管线上的小控制阀（FV615016），随后延迟一定时间后调节主管线上的大控制阀(XV615001).最终副管线上的小控制阀恢复到它最优控制位置以便及时跟踪流量变化信号。通过主管线的空气总流量和副管线上的氧气流量与酸气进料总量相一致。稳定后，通过氧气副阀的流量大约为氧气总量的7.5%。B、后馈部分此外，流量控制系统还受位于超级克劳斯反应器上游的H2S分析仪控制器控制 。为了使装置的总硫磺回收率达到最大值，必须保证工艺气体中H2S的浓度时0.60%(体积比). 燃烧温度只有足够（高于1250）才能保证酚回收酸性气中的氨全部焚烧。因此低温甲醇洗酸性气先用蒸汽夹套中的低压蒸汽预热，然后在主烧嘴前酚回收酸性气混合。如果进料组成中并不含有足够的燃烧成分用来达到所需要的温度，则需要分流一股低温甲醇洗酸性气。一部分低温甲醇洗酸性气（根据进料气中的H2S含量接近于15-30%）作为主燃烧嘴的旁路，并且与煤气水分分离膨胀气混合后直接喷射进入主主燃烧炉。 为了回收燃烧产生的热量，工艺气通过废热回收器（C61501）的管程，气体被冷却，同时加热废锅给水产生饱和低压蒸汽。中压锅炉给水通过液位控制阀引入冷凝器壳体的一侧。 工艺气体中的硫磺蒸汽冷凝并且液体硫磺从气体中分离出来。废热回收器中的液体硫磺通过一级液硫封（L61501A）被直接送到液硫槽（F61508）。 3、克劳斯催化反应段从废热回收器出来的气体经过一级加热器（C61507）加热以达到一段反应器（D61501）中催化反应所需的最佳反应温度。在一段反应器中装填两种催化剂，其中床层上部上部装填的是氧化铝型克劳斯催化剂，下部装填的是氧化钛型克劳斯催化剂。通过中压蒸汽的加热，控制一级反应器(D61501)的入口温度保持在240,以达到COS和CS2在催化剂床层下部进行水解反应所需要的温度。工艺气体中的H2S和SO2在催化剂的作用下发生克劳斯平衡反应。从一段反应器出来的气体进入一段硫冷凝器（C61502）中冷凝。工艺气通过二级加热器（C61508）加热后进入二段反应器（D61502）进行克劳斯反应（反应器中装填氧化钛型催化剂用于促进COS/CS2水解）。二段反应器的入口温度约为215，低于一段反应器的温度，这样有利于促进H2S和SO2向单质硫的转化。当装置负荷低于30%时，应该将二段反应器入口温度提高到225，以避免硫在反应器床层上冷凝。从二段反应器出来的气体通过二段硫冷凝器（C61503）冷凝。在一段和二段硫冷凝器中产生的液流，分别通过液硫封（L61501B/C）输送的液硫槽（F61508）。4、 超优克劳斯段从二段硫冷凝出来的气体经过三级加热器（C61509）加热，以达到超优克劳斯反应器（D61503）中催化反应所需温度（190）。在超优克劳斯反应器(D61503)中装填了三种不同的催化剂。其中，在床层的上部装填了氧化铝型克劳斯催化剂，用来将H2S和SO2转化成单质硫；在床层的中部装填了特殊的超优克劳斯还原催化剂，用来将SO2还原成H2S和单质硫（因为在最后的超级克劳斯段只有H2S发生转化，这样就会造成其它成分中硫的损失），最后在床层的下部装填了一层氧化钛型克劳斯催化剂，用于水解COS等杂质。从超优克劳斯反应器出来的气体进入到三段硫冷凝器（C61504）冷凝，气体中的硫被冷凝分离出来，产生的液硫通过液硫封（L61501）被直接送入液硫槽。一段、二段、和三段硫冷凝器组成在一个壳体内，锅炉给水通过其液位控制进入冷凝器壳体的一侧。废热回收器和硫冷凝器中产生的低压蒸汽可以用于本装置管线的伴热。富裕的低压蒸汽输送到界区外低压蒸汽管网。在所有硫冷凝器的出口通道都装有除雾挡板，用以回收工艺气体中夹带的雾状液硫。5、超级克斯反应段 为了得到更高的硫回收率，超优克劳斯段出来的工艺气进入超级克劳斯段。工艺气与预热的氧化空气（蒸汽夹套管线）送入工艺气后，在四级加热器(C615010)中加热。超级克劳斯反应所需的氧化空气由主风机提供。工艺气和空气在混合器（Y601501）中适当混合，在超级克劳斯反应器（D61504）中，装填有一种特殊的选择性氧化催化剂。 采用过量空气操作来保持反应器中的氧化环境以防止催化剂的硫化。因此，空气是通过一个流量控制器控制流量。流量控制器的设定值由装置的相对负荷（根据主燃烧器的空气需要量来计算）和超级克劳斯上游气体中H2S的浓度决定。 超级克劳斯反应器的进口温度在210-230范围内。 从超级克劳斯反应器出来的气体进入超级克劳斯硫冷凝器（C61505）。为了尽可能回收更多的硫，超级克劳斯硫冷凝器需要控制在较低的温度下操作，这个温度可以通过控制其硫冷凝器生成2.0bara左右的低压饱和蒸汽来获得。 超级克劳斯硫冷凝器产生低压饱和蒸汽在其顶部的蒸汽冷凝器（C61506）中被冷凝。通过调节蒸汽冷凝器扇叶速度来控制并保持产生的低压饱和蒸汽的压力。2.0bara的蒸汽压力对应的蒸汽温度是120，这个温度微髙于硫凝固点温度。通过这个控制系统保证温度尽可能低，同时在硫凝固点以上。 超级克劳斯硫冷凝器产生的液态硫通过其硫封（L61501E）送入液硫槽。与克劳斯反应阶段的硫冷凝器相同，超级克劳斯硫冷凝器气体出口处装有除雾挡板，用以回收工艺气体中夹带的硫雾。 从超级克劳斯硫冷凝器出来的气体进入到下游的硫捕集器（F61505），在硫捕集器中安装有一个除雾挡板捕集工艺气体中的硫雾，捕集下来的液硫通过其液硫封（L61501F）被直接送到液硫槽。 为了保护超级克劳斯催化剂及不影响整个装置的运行，在超级克劳斯段设有一个超级克劳斯旁路管线，可以将超级克劳斯段进行旁路。旁路时，从超优克劳斯段处理的工艺气通过超级克劳斯旁路管线直接送入尾气焚烧炉（B61504）。6液硫槽硫磺回收装置生成的液硫储存于液硫槽中。将吹扫空气连续送入液硫槽，以避免液硫中溶解的H2S脱除聚集引起的爆炸。吹扫空气通过液硫槽上方的进气孔进入储槽。空气和液流中脱出的少量的H2S通过蒸汽喷射器（Y61503）排除。液硫槽中排出的废气送入尾气焚烧炉进行焚烧。液硫槽底部配有盘管，内通蒸汽伴热，以避免液硫在温度较低是凝固。储槽中的硫通过液硫泵（J61503A/B）送至造粒机（L61502）造粒，颗粒状硫磺送至包装机（L61503）包装。液硫槽的存储量可以达到在最大产能条件下，3天的硫产量（90）吨。7、焚烧炉超级克劳斯的尾气（或是旁路控制情况下的克劳斯尾气）和液硫槽排出的气体中含有微量的H2S和其它硫化物，这两股气体不能直接排放到大气中，所以要把这两股气体引入尾气焚烧炉中进行焚烧，将气体中的H2S和其它硫化物转化为SO2。燃料气在焚烧炉中燃烧后，与尾气混合燃烧。通过控制尾气焚烧炉的温度来控制进入焚烧炉的燃料气流量。燃烧空气由焚烧炉风机（J61502A/B）提供，同时风机向烟道气管道提供及冷空气。燃烧空气通过两段为燃烧炉供气：一次风，用于燃料气的次化学当量燃烧。次级风，用于燃料气的过化学当量燃烧。二次，用于工艺气的氧化燃烧。次级风流量也是通过燃料气流量进行比值控制，次级风为燃料气提供80%的过化学计量燃烧所需的空气量，从而减少氮氧化物的生成。在尾气焚烧炉的烟道气中装有一个氧气分析仪，并配有一个氧气控制器。氧气控制器的输出信号作为二次风流量控制器的设定值。因此次级风和二次风为焚烧炉提供了足够的燃烧空气，保证焚烧炉烟道气中含有8.0%（体积比）的氧气含量，从而保证烟囱（B61505）排放的气体中SO2的含量低于10ppmvol。当易燃气体过多时，采用一个保护性温度控制器代替氧气控制器的输出来控制增加次级风的流量。离开尾气焚烧炉的烟道气与急冷空气混合后，温度降到300，送往烟囱排放。急冷空气分两部分提供，一部分由焚烧空气风机提供（冷却至430），另一部分通过自吸式进风。通过控制急冷空气的流量来控制送往烟囱的气体温度。四、 主要产品：1、低压蒸汽158 0.5MPa 6.4吨/小时 46080/年 外送并回用2、硫磺 1.074吨/小时 7730/年 连续本装置的正常硫磺产量约为7730吨/年。年操作7200小时。五、 装置危险性物料主要特性： 名称 分子量 熔点 沸点 闪点 燃点 爆炸极限g/m3 下限 上限 硫粉尘 32 119 168 210 30 H2S气体 34 -207 -60.4 260 4 44 CO 28 -207 -191.3 609 12.5 74.2 CH4 16 -161.5 -100 5.3 15 CH3OH 32 64.8 7 5.5 44 H2 2 -232.8 4.1 74.2 六、 设备一览表（见操作规程）七、 蒸汽冷凝器使用说明（KLN-4.0型）（一）、概述KLN-4.0型蒸汽冷凝器系将空气用作冷却介质冷凝蒸汽的换热设备。冷凝后的冷凝水可以重新加以循环利用。该产品采用了钢铝复合管作为换热元件，具有换热效率高、结构紧凑、占地面积小等优点。 (二)、工作原理 蒸汽从设置在换热器上部的蒸汽入口进入换热器的换热管束，蒸汽的热量通过管壁和翅片传递给经由换热器空气人口进入进入的空气，降温后的蒸汽凝结成冷凝水。冷凝后的冷凝水从设置在换热器下部的冷凝水出口排出换热器。 （三）、本换热器的特点： 1、体积小，结构紧凑。传热管采用钢铝复合管，其扩展面积增大8倍以上，大大增加了空气侧的换热能力。 2、采用变频调速技术对空气冷却系统进行控制，在低负荷或气温低的气候条件下，通过调节冷却风机转速节能效果非常显著。 3、安装方便。本换热器是一台独立设备，整体性好，安装非常方便。 （四）、技术参数 蒸汽 温度 冷凝水 温度 蒸汽冷凝 量kg/h 空气流量 m3 空气人口 温度 空气出口温度 换热功率kw 流通阻力(主体设备)pa 风机功率kw 120 120 613 38900 43 74 387 100 21.5 (五)安装、使用与维护 1、安装 1）、安装前仔细检查换热器是否损坏和变形，如有损坏应妥善修理后方可安装。 2）、按外形图进行安装。 3）、安装时注意检查各连接点是否坚固，密封圈是否严密。 4）冷凝器用地脚螺栓固定在水平地基上。冷凝器的底脚应垫平，冷凝器与地面的结合部位可以加装垫片用以调整冷凝器的高度和垂直度。 5）安全阀的泄放口和副放气阀的排气口，必须通过管路引至安全处，以避免电器控制柜受潮。 2、使用 1)、冷凝器开始运行时，打开蒸汽进口截止阀，向冷凝器输送蒸汽。 2)、打开主放气阀，利用蒸汽将大部分空气排出冷凝器，然后将其关闭，再打开副空气阀将冷凝器中的剩余空气排净，之后将其关闭。 3）先后按动两个启动按钮，设备投入运行；按动两个停止按钮，设备停止运行。 4）自动控制运行过程：利用变频器内置PID功能，组成了以蒸汽入口温度为控制对象的闭环控制，冷却风机的降温效果通过变频器的速度控制，冷凝器入口蒸汽压力与设定值的差值经过变频器内置的PID运算后送出速度控制命令控制变频器的输出功率，调节冷却风机的转速，最终达到自动控制蒸汽冷凝效果的目的。 5）根据使用要求，调节风道出口调节翻板的开度。 6）关闭电源后，才可以调节单台风机和双台风机运行选择开关！ 3、维护 1）进入换热器的空气必须保持清洁，不得混有杂质。 2）长期停机后，检查各连接点是否松动，若有松动应紧固，试运行正常后方可使用。 3）经常检查换热器在运行过程中有无异常现象或泄漏，出现不正常现象时应立即停机检修。 （六）故障排除 故障名称 故障原因 故障排除方法 冷凝能力降低 换热器管束内存有不凝结气体 打开排气阀排空 长期运行后管束内污垢太多 清洗换热管束 6