影响硫收率的因素.docx

1、影响硫收率的因素影响硫收率的因素很多，其中以原料气质量(H2S 含量和杂质含量)、风气比、催化剂活性和再热方法等尤为重要。现分别介绍如下。1.原料气中 H2S 含量原料气中 H2S 含量高，可以增加硫收率和降低装置投资，其大致关系见表 4-8。因此，在脱硫脱碳装置采用选择性脱硫方法可以有效降低酸气中的 CO2含量，这对提高克劳斯法装置的硫收率和降低投资都十分有利。表表 4-84-8 直流法克劳斯装置硫收率直流法克劳斯装置硫收率酸气中 H2S 含量/%(体积分数)硫收率/%(质量分数)二级转化三级转化四级转化203040506070809092.793.193.593.994.494.795.0

2、95.393.894.494.895.395.796.196.496.695.095.796.196.596.796.897.097.1由于三级转化器对硫收率的影响仅为 1.3%左右，四级转化器的影响更小，故克劳斯法装置通常多采用两级转化。2.原料气和过程气中杂质(1)CO2原料气中一般都含有 CO2。它不仅会降低原料气中的 H2S 含量，还会在反应炉内与 H2S反应生成 COS 和 CS2，这两者都使硫收率降低。原料气中CO2含量从 3.6%增加至 43.5%时，随尾气排放的硫损失量将增加 52.2%。(2)烃类和其他有机化合物原料气中含有烃类和其他有机化合物(例如原料气中夹带的脱硫脱碳溶剂

3、)时，不仅会提高反应炉和余热锅炉的热负荷，也增加了空气的需要量。当空气不足时，相对分子质量较大的烃类(尤其是芳香烃)和脱硫脱碳溶剂会在高温下与硫反应生成焦炭或焦油状物质，严重影响催化剂的活性。此外，过多的烃类还会增加反应炉内 COS 和 CS2的生成量，影响总转化率，故通常要求原料气中的烃类含量不超过 2%(体积分数)。当原料气为来自砜胺法脱硫脱碳装置的酸气时，其烃类含量可适当高一些。(3)水蒸气水蒸气既是原料气中的惰性组分，又是克劳斯法反应产物。因此，它的存在能抑制克劳斯法反应，降低反应物的分压，从而降低总转化率。过程气温度、水含量和转化率三者的关系见表 4-9 所示。表表 4-94-9 过

4、程气过程气温度、水含量和转化率的关系温度、水含量和转化率的关系过程气温度/转化率/%水含量为 24%(体积分数)水含量为 28%(体积分数)水含量为 32%(体积分数)175200225250847563508373604581705641应该指出的是，虽然原料气中杂质对克劳斯法装置的设计和操作有很大影响，但一般不是在进装置前预先脱除，而是通过改进克劳斯装置的设备或操作条件等办法来解决。3.风气比风气比是指进入反应炉的空气与酸气的体积比。在反应炉内由于复杂的化学反应(例如少量 H2S 裂解等副反应)，使总的风气比略低于化学计量要求。至于在转化器内，由于 H2S 与 SO2是按摩尔比为 2 反应

5、的，故风气比应保证进入转化器的过程气中 H2S/SO2的摩尔比在 2 左右。风气比的微小偏差，即空气不足或过剩都会导致 H2S/SO2的摩尔比不当，使硫平衡转化率损失剧增，尤其是空气不足时对硫平衡转化率损失的影响更大。图 4-9 为风气比不当时对硫收率的影响以及所产生的过程气中 H2S/SO2的摩尔比。图中的克劳斯法装置原料气组成(体积分数)为：H2S 93.0%；CO20.0%；烃类 0.5%；H2O 6.5%。当克劳斯装置之后设有低温克劳斯尾气处理装置时，严格控制风气比更为重要。由图 4-9 可知，当风量相差 5%时，硫收率将由 99%降至 95%。为此，目前不少装置都配置了在线分析尾气中

6、 H2S/SO2比值的仪器并反馈调节风量。4.催化剂虽然克劳斯反应对催化剂的要求并不苛刻，但为了保证实现克劳斯反应过程的最佳效果，仍然需要催化剂有良好的活性和稳定性。此外，由于反应炉经常产生远高于平衡值的 COS 和 CS2，还需要一级转化器的催化剂具有促使 COS、CS2水解的良好活性。早期使用的催化剂是天然铝矾土，现国内外均已淘汰。目前常用的催化剂大体分为两类：铝基催化剂，例如高纯度活性氧化铝(Al2O3)及加有添加剂的活性氧化铝。后者主要成分是活性氧化铝，同时还加入 1%8%的钛、铁和硅的氧化物作为活性剂；非铝基催化剂，例如二氧化钛(TiO2)含量高达 85%的钛基催化剂(用以提高 COS、CS2水解活性)等。表 4-10 为国内外几种常用的克劳斯法催化剂性质。目前，克劳斯反应催化剂的研发方向主要如下。表表 4-104-10 国内外几国内外几种常用克劳斯法催化剂性质种常用克劳斯法催化剂性质生产厂家法国 Rhone-Poulenc法国 Rhone-Poulenc美国 Lo Roche中国石油西南油气田分公司天然气研究院中国石化齐鲁石化公司研究院牌号形状尺寸/mm 堆积密度/(kg/