硫磺回收及尾气处理

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1、第四章硫磺回收及尾气处理从天然气中脱除的H2S不能直接放入大气中去,其原因有：污染环境对生产和利用都有不利影响生产优质硫磺对环境保护要求的日益严格，出于环境保护的需要从H2S生产硫磺的方法克劳斯（Claus)法（以生产硫磺为目的）直接转化法（以脱除天然气中的H2S为目的）（如Lo-Cat法）克劳斯法尾气处理反应是可逆反应有其他硫损失等原因常规克劳斯法的硫收率只能达到92%-95%（max97％）需配备尾气处理装置处理难获经济效益，有非常显著的的环境效益和社会效益第一节尾气SO2排放标准及工业硫磺质量指标一、硫磺回收装置尾气SO2排放标准（一）国外标准由表4-1可以看出：一些国家尤其是

2、美国根据装置规模不同而有不同的硫收率要求，规模愈大要求愈严；各国从自身国情出发，其标准差别很大。例如，加拿大因地广人稀故其标准较美国要宽，而日本由于是人口密集岛国，故其标准最严；随着经济发展和环保意识的增强，这些国家所要求的硫收率也在不断提高。（二）我国标准我国在1997年执行的GB16297—1996《大气污染物综合排放标准》中对SO2的排放不仅有严格的总量控制（即最高允许排放速率），而且同时有非常严格的SO2排放浓度控制（即最高允许排放浓度），见表4-2。二、硫的物理性质与质量指标（一）硫的主要物理性质硫的主要形态有四种：斜方晶硫：由八原子环（S8环）组成的结晶形式，由常温直到9

3、5.6℃是处于稳定形式的斜方晶硫，又称正交晶硫或硫；单斜晶硫：也由八原子环（S8环）组成的结晶形式，但排列方式和间距与斜方晶硫不同，斜方晶硫温度超过95.6℃即可转变为单斜晶硫，又称β硫。由95.6℃直到熔点为止，单斜晶硫是固硫的稳定形式。无定性硫：将液硫加热到接近沸点时倾入冷水迅速冷却得到的固硫，由于具有弹性，故又称之为弹性硫。不溶硫：不溶于CS2的硫磺，也称聚合硫、白硫或ω硫，主要用作橡胶制品，特别是子午胎的硫化剂。硫磺的物理性质见表4-3。项目硫(S)/%(≤)水分/%(≤)灰分/%(≤)酸度(以H2SO4计)/%(≤)有机物/%(≤)砷(As)/%(≤)铁(Fe)/%(≤)筛

4、余物②/%粒度大于150μm粒度为75～150μm优等品99.902.0/0.10③0.030.0030.030.00010.003无0.5一等品99.502.0/0.50③0.100.0050.300.010.005无1.0合格品99.002.0/1.00③0.200.020.800.053.04.0表4-4我国工业硫磺质量指标①（二）工业硫磺质量指标工业硫磺产品呈黄色或淡黄色，有块状、粉状、粒状及片状。我国国家标准《工业硫磺》（GB2449-1992）中对工业硫磺的质量指标见表4-4。表中的优等品已可满足我国国家标准《食品添加剂硫磺》（GB3150-1999）的要求。①表中的质量

5、指标均为质量分数；②筛余物指标仅用于粉状硫磺；③固体硫磺、液体硫磺一、克劳斯法反应与平衡转化率（一）克劳斯法反应克劳斯法是将H2S的氧化分为两个阶段：①热反应段或燃烧反应段，即在反应炉（也称燃烧炉）中将1/3体积的H2S燃烧生成SO2，并放出大量热量，酸气中的烃类也全部在此阶段燃烧；②催化反应段或催化转化段，即将热反应段中燃烧生成的SO2与酸气中其余2/3体积的H2S在催化剂上反应生成元素硫，放出的热量较少。第二节克劳斯法硫磺回收原理与工艺反应段催化反应段总反应（4-2）（4-3）（4-4）（二）克劳斯法平衡转化率Kp以反应（4-3）为例，该反应是可逆反应，低压下此气相反应的平衡常数

6、Kp可表示为：=由H2S转化为硫的平衡转化率与温度的关系图可知：①平衡转化率在550℃时出现最低点右侧-火焰反应区（热反应区）T↑η<70%↓左侧-催化反应区T↑η↑②T和P对H2Sη影响可用不同形态硫分子来解释。火焰反应区,S2,吸热,n↑T↑P↓有利于反应进行。催化反应区，S6和S8，放热,n↓T↓P↑有利于反应进行。③随反应温度降低，反应速度变慢。须cat加速反应，低温达到高转化率。④热反应区的反应炉和催化反应区各级转化器出口过程气中含有杂质，硫分压降低有利于反应进行，且硫蒸气易冷凝，在反应炉和各级转化器后设置硫冷凝器，将反应生成的元素硫分离出来，以提高平衡转化率。分出硫蒸气也

7、可相应降低下一级转化器出口过程气的硫露点，使下一级转化器可在更低温度下操作。⑤虽然在催化反应区中温度较低对反应有利，为有较高的反应速度，并确保过程气的温度高于硫露点，过程气在进入各级转化器之前必须进行再热。⑥氧气用量过剩并不能增加转化率(多余的氧将和H2S反应生成SO2，非元素硫)。但提高空气O2含量（富氧空气）和酸气中的H2S含量则有利于增加转化率。这已在富氧克劳斯法（COPE法）等中得到应用。还含有N2、CO2、H2O、H2以及未反应的H2S和SO2、