内容发布更新时间 : 2024/11/7 15:37:12星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

可能多的产生硫。上部分反应器不预冷是为了当催化剂受进料中杂质影响时便于清理和更换，并且保证靠反应热能达到COS和CS2等有机硫化物水解所需的300～320℃的温度。

该反应器使用的是常规克劳斯催化剂，但装置的总硫回收率可以达到94～95％，与两级催化转化的克劳斯装置相当，但Clinsulf工艺比普通克劳斯工艺节省20％的装置投资费用。如果使用Linde公司最新开发的Clinsulf－DO工艺或Clinsulf－SDP工艺，则不但可以节省投资，还可以提高硫回收率到99.6％，而不用再设置尾气处理装置。

（3）催化氧化工艺

催化氧化工艺有气－固相催化氧化和气－液催化氧化两种，其中SuperClaus、Selectox是气－固相催化反应，Cansolv、Crystasulf、A.D.A、PDS是气－液催化反应。但是，用的最多的就是SuperClaus工艺。

SuperClaus工艺 Superclaus工艺采用特殊的选择性氧化催化剂，直接将H2S氧化为元素硫。Superclaus工艺有两种，一种是Superclaus-99，另一种是Superclaus-99.5。Superclaus-99工艺是在克劳斯工艺的第二级转化器后设置一台Superclaus反应器，使总硫回收率达99%。这种工艺中Superclaus反应器处理的是不经加氢处理的Claus尾气。Superclaus-99.5与Superclaus-99不同之处是在第二级转化器和Superclaus反应器间设置一台加氢反应器，先将没有反应的二氧化硫都还原成硫化氢，这样总硫回收率可以提高到99.5%，一般也就不用设置尾气处理装置了。Superclaus的工艺气体在选择性氧化时，通入过量氧对选择性无明显影响，并且不需尾气处理，使得Superclaus工艺过程简单，操作容易，能耗低，投资少。 4.9.2 工艺路线选择

在本工程中，我们决定选择传统的改良三级催化反应的克劳斯工艺，然后将克劳斯尾气加氢处理后通过压缩机送回净化装置。

我们作出这种选择是基于以下因素：

（1）在克劳斯高温反应阶段，可以使65％的硫化氢转化成单质硫。在一级催化反应器中使用三分之一的脱漏氧保护催化剂LS-971和三分之二的常规高效催化剂LS-300，这样可以使23％的硫化氢转化成单质硫。二级催化反应器中也装填同样的催化剂，可以使7％的硫化氢转化成单质硫。这样总的硫磺回收率可以达到95％

（2）在满足总硫回收率95％的情况下，克劳斯尾气中硫化氢和二氧化硫浓度还过高，不能达标排放，我们借鉴其它已经设计施工的项目经验，将克劳斯尾气加氢处理，然后通过螺杆压缩机送回净化装置的酸性气提浓段处理。这样硫回收装置就不会有大量含有硫化氢和二氧化硫的废气排放，既满足了环保要求又可以很好的保护操作人员的身心健康和减少设备腐蚀。

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（3）我国的很多中小型硫回收装置都是采用改良克劳斯工艺，因此工艺技术成熟；在催化剂方面，中石化硫磺回收技术协作组的主办单位齐鲁石化研究院就开发了LS系列的高效硫回收催化剂，经中石化系统几十套硫回收装置应用，反应情况良好。

（4）如果采用Clinsulf、Sulfreen、Clauspol、MCRC、SuperClaus、Selectox、Cansolv、Crystasulf等工艺路线，要交高价的专利使用费，而且催化剂几乎都是专用的，需要从欧美国家的专业厂家进口。 4.9.3 工艺流程简述

来自脱硫工段酸性气经过酸性气分水罐（V01）除去液态水后进入酸性气燃烧炉（F01），与按一定比例配入的空气混合燃烧。炉内发生H2S部分氧化反应：

H2S + 3/2 O2 → SO2 + H2O + Q1 H2S + 1/2 SO2 → H2O + 3/4 S2 + Q2

在燃烧炉内有65％的H2S转化成单质硫。出炉后的高温气体分成三股，一股去一级高温掺合阀，一股去二级高温掺合阀，另一股经废热锅炉（E01）降温到330℃再进入一级冷凝器（E02）冷却至150℃，在此分离出液硫。从一级冷凝器（E02）出来的气体经过一级高温掺合阀提温到270℃进入一级Claus转化器（R01A）进行催化转化反应。主要反应为：

2 H2S + SO2 → 3/2 S2 + 2H2O + Q

反应后的气体进入二级冷凝器（E03）回收硫磺，脱去硫磺后的气体经过二级高温掺合阀提温至220℃进入二级Claus转化器（R01B），再次进行催化转化反应后进入三级冷凝器（E04）降温至150℃回收流态硫。三级冷凝器（E04）出口克劳斯尾气经过加氢气加热炉（F02）加热再混合适当比例氢气，将温度提高到300℃后进入加氢反应器（R02），在加氢反应器（R02）中大部分二氧化硫还原成硫化氢。加氢尾气最后通过蒸汽发生器（E05）和急冷塔（T01）冷却到36℃，再通过压缩机（C02A/B）送回净化装置。从三级冷凝器（E04）出来的气体中还含有少量的硫磺，需通过尾气分液罐（V05）进一步分离出硫磺。

从冷凝器分离下来的液体硫磺自流流入液硫封（V04A/B），再从液硫封流入液硫贮槽（V07A/B），利用液硫泵（P02A/B）将硫磺输送到硫磺钢带成型造粒机（M01A/B）成型再包装成袋出售。

本装置接收从变换工段送来的锅炉给水在酸性气燃烧炉后面的废热锅炉中产生的蒸汽和各级冷凝器和蒸汽发生器中产生0.3MPa（G）低压蒸汽供本装置设备夹套和管道伴热用。 4.9.4 主要设备选型

（1）克劳斯反应器 克劳斯反应器采用卧式组合结构，将二级催化反应器放在一个壳体里，

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中间用隔板隔开。采用卧式组合结构可以节省占地面积和设备投资，而且与传统立式拱顶反应器相比，降低了催化剂床层的压降，提高了系统的安全性。拱顶式有平板式的底板结构，不能承受较大的压力，设计压力只能取到0.03MPa，整个硫磺回收系统还存在着爆炸的可能，按照常压设计反应器就会给安全生产带来隐患。反应器内装填700mm高度的催化剂，上面三分之一为LS-971，下面三分之二为LS-300，这样可以保证催化剂不易被硫酸盐化，同时又保证了高的COS和CS2水解率延长了催化剂的使用寿命。气体在床层内分布不均，直接影响反应效果，以往的设计大多数均不设置分布器，我们借鉴荷兰Comprimo公司的经验，设置一个低压降的半管式气体分布器。

（2）高温掺合阀 经过冷凝器的过程气，进入克劳斯反应器之前，必须预热到硫磺的露点温度以上。就过程气预热方式可分两类，即直接预热和间接预热。直接预热就是燃烧一定量的燃料气，把燃烧生成的高温气体和冷凝器来的低温气体混合，以达到进入克劳斯反应器所要求的温度。间接预热还有换热器预热和高温掺合预热两种。换热器预热就是将冷凝器来的低温气体与来自废热锅炉或前一段反应器的高温气体换热以提高温度；高温掺合就是将酸性气燃烧炉出口的高温气体引一股与冷凝器来的低温气体进行掺合，以提高低温气体的温度。采用直接预热方式，需要很多的燃料气，而且燃料气燃烧后与低温气体混合等于增大了后继设备气体处理量，需要增大设备处理能力，这样就增加了投资。而且由于增加了燃烧炉和燃烧炉的复杂控制系统，由此导致的设备投资和操作、维修费用、占地的增加也是不可忽视的。换热器预热有气－气换热和蒸汽预热两种，换热器预热也是一种简单而有效的预热方式，但是操作弹性小，设备投资和占地大，也不适合于小规模的硫回收装置。高温掺合法由于高温气体不经过冷凝回收硫磺，直接进入克劳斯反应器，其工艺流程简单，投资生，占地少，很适合于中小型的硫回收。

（3）废热锅炉 酸性气燃烧炉后废热锅炉采用上下汽包水管式锅炉。以前普遍采用的是火管式锅炉，为了承受来自燃烧炉的高温气体的冲击，前端管板衬有耐火材料，换热管还要用陶瓷套管保护起来，但是问题仍然很多。陶瓷套管厚度、固定方式、陶瓷套管与换热管之间的间隙，特别是管板和换热管的材料选择和计算所应用的机械标准等细节问题，如果处理不当就会导致管子接头部位超温而破坏，管子接头出现裂缝或管端头穿孔等严重的问题。采用水管式锅炉就可以避免这些问题，因为只有换热管处在高温气体的冲击下，换热管与汽包的连接处也在耐火材料层里，换热管内是锅炉给水，换热管处在很好的保护下。

（4）冷凝器 冷凝器采用将液硫捕集器结合为一体的列管式换热器，工艺气体走管程，锅炉给水和蒸汽走壳程，壳程产生0.4MPa(A)的饱和蒸汽。由于冷凝器的前管板同样受到高温气体的冲击，但是温度没有废热锅炉中的高，最高也就330℃左右，在前管板上衬一层耐火材料就可以保护管板，而且管板一侧是330℃左右气体，另一侧是143℃的锅炉水，两侧温差也不大，冷

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凝器的工况要比废热锅炉大为改善。通常是把冷凝器和捕集器做成两个设备，把它们做成一体可以节省设备材料、减少占地面积，还可以避免冷凝器到捕集器管线中有硫磺冷凝下来堵塞管道，保证整个装置的平稳运行。

（5）硫磺成型机 硫磺成型最原始的设备就是铸铁方槽，从液硫贮槽来的液硫注入硫槽，等硫磺自然冷却成型后将硫磺块倒出来就可以了，采用这种方法生产的硫磺含铁量高、色泽黯淡、质量差。现在普遍采用的是钢带式尖嘴滴落成型造粒机。钢带式尖嘴滴落成型造粒是最先进的硫磺成型技术，一般用在大中型的硫回收装置上，生产的硫磺质量高，甚至可以应用于食品和医药生产，因此钢带式尖嘴滴落成型造粒机生产的硫磺产品有更好的经济效益。 4.10 冷冻站 4.10.1 概况

本装置制冷设计能力按年产50万吨氨合成所需冷量进行工程设计。 制冷量：

正常量24.49310kcal/hr 最大量26.94310kcal/hr

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装置是利用过热蒸汽（440℃，3.82MPa）驱动透平压缩机，以氨作为制冷剂的冰机制冷装置。

4.10.2 工艺技术路线的选择

以氨为制冷介质的制冷方法有氨吸收制冷和氨压缩制冷两种方法。

压缩制冷主要是消耗电能或中压过热蒸汽。大型装置均采用蒸汽透平驱动离心式氨压缩机。 氨吸收制冷主要是利用低压作为热源，将作为冷冻剂的气氨经吸收、精馏得到液氨送回到冷量用户。

根据本工程的蒸气平衡，所以采用由蒸汽透平驱动离心式氨压缩机的冰机。 4.10.3 生产流程简述

由净化装置（低温甲醇洗）（-38℃，0.03MPa（A））及氨合成装置来的两股气氨（-15℃，0.22MPa（A）和4℃，0.4MPa（A）），分别经分离器后，分段进入压缩机，最终压缩到1.6MPa的气氨，气氨经冷凝器冷凝为液氨后，液氨再进入液氨贮槽，最后液氨送往用户。

来自管网的过热蒸汽（440℃，3.82MPa），进入汽轮机，产生的动力供压缩机。冷凝液进入表面冷凝器冷却后，经冷凝液泵返回管网。 4.10.4 氨压缩机的选型

本项目需要冷量有净化和氨合成工艺装置。所需的冷量正常量24.49310kcal/hr ，最大量26.94310kcal/hr。目前国内可供选择的制冷压缩机有活塞式压缩机、螺杆式压缩机和离心式压缩机。

活塞式压缩机适用于小制冷量的场合，对于大制冷量情况下，活塞式压缩机体积大，制造复

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杂、易损件多、维修量大、使用寿命短的弱点更加突出，很难满足连续生产的要求，因此使用较少。

螺杆式压缩机是虽然能够用于较大制冷量的场合，但噪音太大，操作环境较差，并且螺杆压缩机不能分段进气，如分机操作，则台数太多，运行管理费用较高，因此本工程不做推荐。

离心式压缩机主要用于大制冷量情况下，目前国内外大型氨厂的氨压缩机均采用离心式压缩机，该机运转平稳，易损件少，可分段进气操作灵活，因此本设计推荐选用离心式氨压缩机。

采用离心式氨压缩机具有如下优点： （1）制冷能力大，排气连续平稳，振动小；

（2）易损部件少，连续运转时间长，不需设备用机组； （3）机组外形尺寸小，重量轻，可节省占地及厂房基建费用； （4）可分段进气，有利于节省能量；

（5）可用蒸汽透平直接驱动，即能节省电力又便于调节转速以适应负荷的变化。 （6）机体内部不需润滑，气体不会被润滑污染，可减少油分离设备。 4.11 空压站 4.11.1 概述

本装置为辅助装置，负责提供全厂开车以及空分装置停运时全厂装置用仪表空气、压缩空气。设计装置能力：仪表空气2400Nm/h。当空分运行时压缩空气来源全部由空分装置提供，本装置可停车备用。

选用空气压缩机两台一开一备，额定排气量：20Nm/min，微热再生干燥器二套一开一备，额定处理气量：24Nm/min。全厂开车阶段空气压缩机两台、微热再生干燥器二套同时工作。工厂用压缩空气规格为0.6MPa。

空压机在空分装置投运以前运行，空压机制得的压缩空气经微热再生干燥器得到仪表空气。当空分装置投运以后，由空分装置来的压缩空气取代空气压缩机制得的压缩空气而直接进入微热再生干燥器、再经精密过虑器过滤后得到合格仪表空气，进入仪表空气贮罐贮存、送至界区外供用户使用。压缩空气经精密过虑器过滤、除油、除水后得到压缩空气。压缩空气经缓冲罐送至界区外供用户使用。 4.11.2 仪表空气质量要求

压力： 0.7MPaA 温度： 环境温度 压力露点： -40°C 含尘量： ≤3μm

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