硫磺回收及尾氣處理

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1、第四章硫磺回收及尾氣處理從天然氣中脫除的H2S不能直接放入大氣中去,其原因有：污染環(huán)境對生產(chǎn)和利用都有不利影響生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)硫磺對環(huán)境保護(hù)要求的日益嚴(yán)格，出于環(huán)境保護(hù)的需要從H2S生產(chǎn)硫磺的方法克勞斯（Claus)法（以生產(chǎn)硫磺為目的）直接轉(zhuǎn)化法（以脫除天然氣中的H2S為目的）（如Lo-Cat法）克勞斯法尾氣處理反應(yīng)是可逆反應(yīng)有其他硫損失等原因常規(guī)克勞斯法的硫收率只能達(dá)到92%-95%（max97％）需配備尾氣處理裝置處理難獲經(jīng)濟(jì)效益，有非常顯著的的環(huán)境效益和社會效益第一節(jié)尾氣SO2排放標(biāo)準(zhǔn)及工業(yè)硫磺質(zhì)量指標(biāo)一、硫磺回收裝置尾氣SO2排放標(biāo)準(zhǔn)（一）國外標(biāo)準(zhǔn)由表4-1可以看出：一些國家尤其是

2、美國根據(jù)裝置規(guī)模不同而有不同的硫收率要求，規(guī)模愈大要求愈嚴(yán)；各國從自身國情出發(fā)，其標(biāo)準(zhǔn)差別很大。例如，加拿大因地廣人稀故其標(biāo)準(zhǔn)較美國要寬，而日本由于是人口密集島國，故其標(biāo)準(zhǔn)最嚴(yán)；隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)保意識的增強(qiáng)，這些國家所要求的硫收率也在不斷提高。（二）我國標(biāo)準(zhǔn)我國在1997年執(zhí)行的GB16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中對SO2的排放不僅有嚴(yán)格的總量控制（即最高允許排放速率），而且同時有非常嚴(yán)格的SO2排放濃度控制（即最高允許排放濃度），見表4-2。二、硫的物理性質(zhì)與質(zhì)量指標(biāo)（一）硫的主要物理性質(zhì)硫的主要形態(tài)有四種：斜方晶硫：由八原子環(huán)（S8環(huán)）組成的結(jié)晶形式，由常溫直到9

3、5.6℃是處于穩(wěn)定形式的斜方晶硫，又稱正交晶硫或硫；單斜晶硫：也由八原子環(huán)（S8環(huán)）組成的結(jié)晶形式，但排列方式和間距與斜方晶硫不同，斜方晶硫溫度超過95.6℃即可轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡本Я?，又稱β硫。由95.6℃直到熔點為止，單斜晶硫是固硫的穩(wěn)定形式。無定性硫：將液硫加熱到接近沸點時傾入冷水迅速冷卻得到的固硫，由于具有彈性，故又稱之為彈性硫。不溶硫：不溶于CS2的硫磺，也稱聚合硫、白硫或ω硫，主要用作橡膠制品，特別是子午胎的硫化劑。硫磺的物理性質(zhì)見表4-3。項目硫(S)/%(≤)水分/%(≤)灰分/%(≤)酸度(以H2SO4計)/%(≤)有機(jī)物/%(≤)砷(As)/%(≤)鐵(Fe)/%(≤)篩

4、余物②/%粒度大于150μm粒度為75～150μm優(yōu)等品99.902.0/0.10③0.030.0030.030.00010.003無0.5一等品99.502.0/0.50③0.100.0050.300.010.005無1.0合格品99.002.0/1.00③0.200.020.800.053.04.0表4-4我國工業(yè)硫磺質(zhì)量指標(biāo)①（二）工業(yè)硫磺質(zhì)量指標(biāo)工業(yè)硫磺產(chǎn)品呈黃色或淡黃色，有塊狀、粉狀、粒狀及片狀。我國國家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)硫磺》（GB2449-1992）中對工業(yè)硫磺的質(zhì)量指標(biāo)見表4-4。表中的優(yōu)等品已可滿足我國國家標(biāo)準(zhǔn)《食品添加劑硫磺》（GB3150-1999）的要求。①表中的質(zhì)量

5、指標(biāo)均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)；②篩余物指標(biāo)僅用于粉狀硫磺；③固體硫磺、液體硫磺一、克勞斯法反應(yīng)與平衡轉(zhuǎn)化率（一）克勞斯法反應(yīng)克勞斯法是將H2S的氧化分為兩個階段：①熱反應(yīng)段或燃燒反應(yīng)段，即在反應(yīng)爐（也稱燃燒爐）中將1/3體積的H2S燃燒生成SO2，并放出大量熱量，酸氣中的烴類也全部在此階段燃燒；②催化反應(yīng)段或催化轉(zhuǎn)化段，即將熱反應(yīng)段中燃燒生成的SO2與酸氣中其余2/3體積的H2S在催化劑上反應(yīng)生成元素硫，放出的熱量較少。第二節(jié)克勞斯法硫磺回收原理與工藝反應(yīng)段催化反應(yīng)段總反應(yīng)（4-2）（4-3）（4-4）（二）克勞斯法平衡轉(zhuǎn)化率Kp以反應(yīng)（4-3）為例，該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，低壓下此氣相反應(yīng)的平衡常數(shù)

6、Kp可表示為：=由H2S轉(zhuǎn)化為硫的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系圖可知：①平衡轉(zhuǎn)化率在550℃時出現(xiàn)最低點右側(cè)-火焰反應(yīng)區(qū)（熱反應(yīng)區(qū)）T↑η<70%↓左側(cè)-催化反應(yīng)區(qū)T↑η↑②T和P對H2Sη影響可用不同形態(tài)硫分子來解釋?；鹧娣磻?yīng)區(qū),S2,吸熱,n↑T↑P↓有利于反應(yīng)進(jìn)行。催化反應(yīng)區(qū)，S6和S8，放熱,n↓T↓P↑有利于反應(yīng)進(jìn)行。③隨反應(yīng)溫度降低，反應(yīng)速度變慢。須cat加速反應(yīng)，低溫達(dá)到高轉(zhuǎn)化率。④熱反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)爐和催化反應(yīng)區(qū)各級轉(zhuǎn)化器出口過程氣中含有雜質(zhì)，硫分壓降低有利于反應(yīng)進(jìn)行，且硫蒸氣易冷凝，在反應(yīng)爐和各級轉(zhuǎn)化器后設(shè)置硫冷凝器，將反應(yīng)生成的元素硫分離出來，以提高平衡轉(zhuǎn)化率。分出硫蒸氣也

7、可相應(yīng)降低下一級轉(zhuǎn)化器出口過程氣的硫露點，使下一級轉(zhuǎn)化器可在更低溫度下操作。⑤雖然在催化反應(yīng)區(qū)中溫度較低對反應(yīng)有利，為有較高的反應(yīng)速度，并確保過程氣的溫度高于硫露點，過程氣在進(jìn)入各級轉(zhuǎn)化器之前必須進(jìn)行再熱。⑥氧氣用量過剩并不能增加轉(zhuǎn)化率(多余的氧將和H2S反應(yīng)生成SO2，非元素硫)。但提高空氣O2含量（富氧空氣）和酸氣中的H2S含量則有利于增加轉(zhuǎn)化率。這已在富氧克勞斯法（COPE法）等中得到應(yīng)用。還含有N2、CO2、H2O、H2以及未反應(yīng)的H2S和SO2、