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1、山东龙鑫环保科技有限公司酸性水汽提和硫磺回收联合装置操作规程编写：硫磺车间审核：审批：山东龙鑫环保科技有限公司硫磺车间2008年5月1. 工艺技术规程1.1 装置概况1.1.1 装置简介本装置设计规模为处理炼厂酸性气3.26万吨/年，同时生产硫磺20000吨/年，本装置为联合装置，由酸性水汽提装置和硫磺回收装置组成，青岛英派尔化学工程有限公司负责设计，2008年4月建成投产。酸性水汽提装置设计规模为60吨/小时，设计上限为110%；硫磺回收装置设计规模为20000吨/年，设计上限为110，设计下限为30。酸性水汽提装置处理全厂各装置排放的酸性水，采用单塔低压全吹出汽提工艺。原料酸性水经脱气除油
2、后进入汽提塔上部，硫化氢和氨同时被汽提出来，酸性气为硫化氢和氨的混合气，自塔顶经冷凝分液后作为硫磺回收的原料送至硫磺回收部分；塔底得到合格的净化水，作为常减压装置电脱盐注水等回用，剩余部分排放至含油污水管网。硫磺回收装置由硫磺回收、尾气处理、胺液再生、液硫脱气和液硫成型五部分组成。根据酸性气中硫化氢浓度的高低，硫磺回收采用Claus工艺的部分燃烧法，工艺技术成熟。部分燃烧法是将酸性气全部引入反应炉，按照原料气中全部有机杂质(包括NH3)彻底氧化分解的同时1/3的H2S完全反应为SO2来计算需氧量并配风。在反应炉内，由于反应温度不同，约有6075的H2S发生高温Claus反应直接生成元素硫，剩余
3、的H2S有1/3生成SO2。尾气处理单元采用SCOT加氢还原吸收工艺。加氢还原吸收尾气处理是目前世界上公认的最彻底的制硫尾气处理工艺，该工艺是将硫回收尾气中的元素S、SO2、COS和CS2等，在很小的氢分压和很低的操作压力下,用特殊的尾气处理专用加氢催化剂，将其还原和水解为H2S，再用醇胺溶液吸收，再生后的醇胺溶液循环使用；吸收了H2S的富液经再生处理，富含H2S气体返回上游硫磺回收部分，经吸收处理后的净化气中的总硫300ppm。胺液再生单元采用常规蒸汽汽提再生工艺，溶剂采用复合型MDEA溶剂。MDEA具有良好的选择性吸收性能，酸性气负荷大、腐蚀轻，使用浓度高、循环量小、能耗低。再生酸性气送至
4、硫磺回收。集中后的富溶剂采用中温（60-65）低压闪蒸，降低了再生酸性气的烃含量。胺液再生除供本装置贫液、处理富液外，还向II催化液化气脱硫提供贫液、回收再生富液，循环使用。该装置设计方面具有以下特点：1、 将两级制硫转化器组合在一起，成为二合一的整体设备；尾气急冷塔和尾气吸收塔重叠布置，节约了占地面积。2、 一级转化器入口过程气温度由高温掺合阀自动控制；进二级转化器的过程气温度由过程气换热器旁路调节；进加氢反应器的制硫尾气与焚烧炉高温烟气换热，并设换热器旁路自动调节反应器入口温度，与其他装置SCOT尾气处理工艺相比，省去加氢还原炉一台。3、 设置在线比值分析仪，严格控制制硫炉的配风。制硫过程
5、气中H2S/SO2越接近于2，平衡转化率越高，制硫系统中H2S与SO2比值偏离2:1，对制硫转化率影响较大，因此在制硫尾气线上设置在线比值分析仪严格控制燃烧炉的配风，尽可能提高制硫转化率。4、 一、二、三级冷凝冷却器共用一个壳程，发生0.3MPa（g）蒸汽，减少了控制和调节回路。5、 设置安全联锁保护系统，防止超压泄漏和防止有毒气体通过风机侧串入大气环境。6、 充分利用余热，利用制硫余热锅炉发生1.0Mpa蒸汽并利用尾气焚烧炉高温烟气进行过热；利用一、二、三级冷凝冷却器，蒸汽发生器产生0.3Mpa蒸汽，降低了装置能耗。1.1.2 工艺原理(1) 污水汽提装置工艺原理在含硫污水中存在如下化学平衡
6、、相平衡：NH+4+HS- (NH3+H2S)液 (NH4-H2S)气当温度升高时平衡向右移动，即温度升高有利于氨、硫脱出，而H2S比NH3饱和蒸汽压力高，在同一压力下，H2S较易脱出，要达到脱除污水H2S、NH3必须控制能够使氨脱出的温度、压力。根据此原理含硫污水经与塔底净化水换热达到进塔温度95以上使硫化氢、氨主要以游离态存在，自汽提塔上部进入，汽提塔内操作压力控制在0.15Mpa左右，比进料管内污水压力低的多，H2S、NH3由液相转入气相向塔顶移动。大部分H2S、NH3进入气相上升至塔顶，液相向塔下部移动与塔底上行汽提蒸汽接触，氨、硫化氢被继续汽提至塔顶，自塔顶打入90左右回流液，控制塔
7、顶温度在123左右，减少塔顶酸性气带水量，提高塔顶酸性气浓度。在塔底由于汽提蒸汽的作用，温度控制在131左右，NH3、H2S被汽提上行，塔底得到含氨、硫化氢较低的合格净化水。(2) 硫磺回收单元工艺原理采用部分燃烧的Claus工艺，部分燃烧工艺是把所有酸性气送进焚燃烧炉内，通过控制配风量使烟气中1/3硫化氢燃烧生成二氧化硫，剩下的2/3硫化氢在克劳斯反应器内在催化剂作用下与生成的二氧化硫反应生成硫磺。主要反应如下：2H2S+O22H2O+2/XSX（瞬间反应）（1）H2S+3/2O2H2O+SO2（瞬间反应）（2）2H2S+SO22H2O+3/XSX（可逆反应）（3）2H2S+SO22H2O+
8、3S（催化剂作用下的克劳斯反应）（4）CS2+H2OCOS+H2S（催化剂作用下的水解反应）（5）COSH2OCO2+H2S（催化剂作用下的水解反应）（6）反应1、2和3发生在酸气燃烧炉内高温烟气（1200）的环境中；反应4、5和6发生在克劳斯一、二级转化器催化剂上低温烟气（210320）的环境中。克劳斯硫磺回收工艺过程尤其是高温反应炉内实际的化学反应十分复杂，使反应后过程气中的组分也相应的变复杂了。表1为克劳斯反应炉内可能出现的基本化学反应，表2、表3和表4则分别为可能发生或消耗CO、H2的反应和COS的副反应及CS2的副反应，可以看出工业克劳斯过程尤其是反应炉内的化学反应相当的错综复杂。表
9、1高温反应炉内的主要反应*反应（摩尔）F,kJH,kJ927120492712041.3H2S+3/2O2SO2+H2O+2H2S-423.3401.2-519.6-519.22.2H2S+SO23/2S2+2H2O-26.3-42.142.141.33.3H2S+3/2O23/2S2+3H2O-449.5-443.3-475.4-477.94.H2S+1/2O2H2O+S1-5.4-20.058.057.55.S1+O2SO2-417.8-381.8-1-577.1-577.56.2S1S2-289.0-255.6-432.8-434.57.S2+2O22SO2-547.1-506.7-72
10、1.4-720.68.CH4+2O2CO2+2H2O-767.9-796.5-797.3-801.59.C2H6+7/2O22CO2+3H2O-1484.1-1497.0-1424.9-1429.510.C6H66C+3H2-299.4-354.9-603.0-593.811.C7H87C+4H2-914.9-1022.1-334.0-607.2*注：F为反应中吉布斯自由能的变化，负的F表明有自发反应的可能H为反应热的变化，负的H表示是放热反应。表2高温反应炉内可能生成和消耗CO、H2的副反应反应（摩尔）F,kJH,kJ92712049271204生成：1.CH4+3/2O2CO+2H2O-6
11、19.7-643.0-518.3-522.12.CH4+O2CO+H2O+H2-439.1-477.9-270.2-272.73.CH4+2H2OCO2+4H2-74.2-136.4193.5196.04.H2+CO2CO+H2O-3.3-11.332.931.75.CO2+H2SCO+H2O+1/2S21649，-27.51927，-48.11649，114.71927，113.86.2CO2+H2S2CO+H2+SO21649，7.51927，-32.61649，284.81927，281.57.H2S1/2S2+H21649，-4.21927，-18.01649，89.21927，88.
12、8消耗：8.2CO+O22CO2-355.3-307.7-561.7-599.29.4CO+2SO24CO2+S2-163.9-109.3-402.4-397.810.H2+1/2O2H2O-181.0-165.1-248.1-249.411.H2+1/2S2H2S-31.3-17.5-89.7-89.2表3高温反应炉内可能生成和消耗COS的副反应反应（摩尔）F,kJH,kJ92712049271204生成：1.2CH4+3SO22COS+1/2S2+4H2O-411.2-475.4-130.9-135.92.2CO2+3S12COS+SO2-343.2-278.1-624.2-625.53.
13、CS2+CO22COS-12.5-15.82.52.94.2S1+2CO2COS+CO+SO2-202.7-175.6-319.8-321.95.CO+S1COS-140.5-102.6304.4-303.66.CH4+SO2COS+H2O+H2-161.4-199.32.51.37.CS2+H2OCOS+H2S-44.6-47.5-31.7-30.9消耗：8.COS+H2OH2S+CO2-32.1-31.7-34.6-33.89.2COS+SO23/2S2+2CO2-90.1-105.1-25.0-26.310.COS+CO+SO2S2+2CO2-85.9-80.1-113.0-112.61
14、1.COS+H2CO+H2S-35.0-43.0-2.0-3.812.COS+3/2O2CO2+SO2-455.4-432.4-553.4-553.413.COSCO+1/2S2-4.2-25.488.086.3表4高温反应炉内可能生成和消耗CS2的副反应反应（摩尔）F,kJH,kJ92712049271204生成：1.C+2S1CS2-307.7-275.6-443.7-444.92.CH4+2H2SCS2+4H22.5-57.1259.8260.63.CH4+4S1CS2+2H2S-699.7-638.0-965.8-967.94.CH4+2S2CS2+2H2S-121.7-127.2-99.7-99.25.CO2+3S1CS2+SO2-330.7-261.9-627.2-628.06.C2H6+7/2S22C
