硫磺回收通常由酸气燃烧、常规克劳斯和尾气处理三部分组成。
根据酸性气体中硫化氢含量的不同,可以分为空气直流法、分流法和富氧法等几种燃烧技术,尾气处理可以根据装置规模的大小分为还原吸收法、冷床吸附法、还原氧化法等几种。
酸性气体与空气混合并反应氧化反应,硫化氢和硫氧化碳被氧化生成二氧化硫,温度达到1200℃以上,出燃烧炉的气体随即进入废热锅炉,将气体温度下降到300~350℃。出废热锅炉的气体进入多级反应器,在其中硫化氢与二氧化硫反应生成硫磺,反应后气体的温度升高,然后经过冷凝器,硫磺从气体中冷凝出来,依靠重力作用,自然流到液硫槽。
我公司开发的低温克劳斯技术LTSACLAUSE已经申请了专利,具有硫磺回收和尾气处理的双重功能,硫磺回收率达到99.5%以上。
我公司还可以提供空气或富氧法酸气燃烧、常温和低温克劳斯、尾气还原吸收等硫磺回收技术。并为用户建设了这类装置。
硫磺回收的主要技术:
- 空气直流法燃烧酸性气体;
- 富氧或纯氧直流法燃烧酸性气体;
- 两级或三级低温克劳斯;
- 还原吸收法处理克劳斯尾气;
- 液体硫磺蒸汽法脱除硫化氢气体;
产品特点
硫磺规模:200~300,000t/a;
硫磺纯度:99.99%,达到国标GB/T2449-2006优等品规格;
尾气排放:达到国家GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》的新建装置标准
适用领域:煤化工、天然气化工等领域产生各种酸性气体。
技术特点
- 采用具有国产自主知识产权的LTSACLAUS技术,它是传统克劳斯工艺的延伸。在常规CLAUS 工艺基础上,添加一个低温转化吸附段,从而提高硫磺回收率,同时控制尾气中SO2的排放;
- 采用特殊设计的切换方式,切换过程无波动,硫回收率不变;
- 采用低温转化吸附技术,无单独的尾气处理系统,低温转化吸附段具有硫磺回收和尾气处理的双重功能;
- 低温克劳斯催化剂具有良好的热稳定性、化学稳定性和机械强度,催化剂使用寿命长,可以达到5~10年;
- 我公司开发的低阻力降、高温差、高换热效率的Hairpin换热器,将大大提高整个系统的热量综合利用率,不需要外供燃料消耗;
- 整个系统的供热自平衡,有少量低压蒸汽输出。
- 整个装置的消耗很低,主要是鼓风机的电耗。
技术原理
硫磺回收原理是利用硫化氢和氧、二氧化碳有以下反应为基础的:
H2S+1.5O2=SO2+H2O+518.9kj/mol (2-1)
H2S+0.5SO2=0.75S2+H2O-4.75kj/mol (2-2)
式(2-1)反应的放出的热量为式(2-2)反应的2.5倍,燃烧炉内的高温赖其维持。
催化反应段的主反应则是:
H2S+0.5SO2=1.5/n·Sn+H2O+48.05kj/mol (2-3)
可见式(2-3)反应所放出的热量不到式(2-1)反应的1/10,因此催化反应段在绝热条件下也可在较高的空速条件下运行。
此处应当指出的是催化段生成硫(主要为S8,也有S6)的式(2-3)反应是放热反应,但热反应段生成S2的式(2-2)反应却是微吸热反应。
事实上,在燃烧炉内除主反应外还有十分复杂的副反应,包括酸气中烃类的氧化反应、H2S裂解反应以及有机硫(C0S及CS2)的生成反应带,此中:
烃类氧化反应如:
CH4+1.5O2=CO+2H2O (2-4)
相应地有一氧化碳转化反应:
CO+H2O=CO2+H2 (2-5)
H2S裂解反应:
H2S=H2+0.5S2 (2-6)
有机硫生成反应相当复杂,从热力学的角度看,下述两个反应是最有利的反应:
CH4+4S1=CS2+2H2S (2-7)
CH4+SO2=COS+H2O+H2 (2-8)
但很难说式(2-7)及式(2-8)就是燃烧炉内生成CS2及COS的主导反应。
如果酸气中含有NH3,则燃烧炉内还将有NH3的氧化反应。
由于燃烧炉生成了有机硫,为了提高装置的转化率及硫收率,需在催化段使其水解转化为H2S:
COS+H2O=H2S+CO2
CS2+2H2O=2H2S+CO2
在硫蒸汽冷凝过程中还有不同硫分子的转换反应以及硫分子与溶解的H2S在液硫中生成多硫化氢的反应。
3S2=S6
4S2=S8
H2S+Sn=H2Sn+1