富氧制硫在脱硫装置的应用

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1、富氧制硫技术在脱硫装置的应用摘要：本文通过分析某脱硫装置处理量受限的原因，提出引进富氧制硫技术，在不停工的情况下对2600t/年常规克劳斯法硫回收装置进行改造。项目投入运行后，数据显示，富氧制硫工艺取得了成功应用，在装置不进行大修改造的前提下，装置处理能力提高了20%,硫回收率和产品质量保持良好，相关经验和做法可为同行借鉴。关键词：富氧；硫回收；扩能1生产现状某厂脫硫装置的设计产硫能力为2600t/年，因上游装置原料硫含量增加，该装置实际处理能力为4000t/年,远超过设计值。制硫炉前压力在接近工艺控制指标的上限55kPei时

2、，酸性气体处理量已达极限（390m7h左右）。在现有装置上已无法进一步提高装置处理能力，严重制约了上游处理量，影响了工厂效益。2装置简介及富氧制硫应用背景2.1装置简介本脱硫装置硫回收单元采取克劳斯+RAR工艺，具体流程如图1所示。从溶剂再生单元来的酸性气通过克劳斯部分热反应炉和一二级反应器转化为单质液硫，液硫通过硫封后进入地下液硫罐。部分制硫尾气送至尾气加氢部分进一步处理，将其中的二氧化硫、硫蒸汽等重新变成硫化氢，然后经尾气吸收塔使用贫溶剂净化后排至焚烧炉，实现焚烧炉烟气二氧化硫达标排放，尾气吸收塔底部富溶剂送至溶剂再生单元

3、。通过供风风机向热反应炉通入空气作为氧化剂。眷囱焚烧炉图1硫磺单元流程简图热反应炉屮主要反应如下：2H2S(g)+O2(g)-2S(g)+2出0(g)+615KJ/mol(1)H2S(g)-H2(g)+0.5S2(g)・84KJ/mol(2)2・2采用富氧制硫技术背景热反应炉最高压力受制于装置硫封设置的安全高度，炉前压力升高影响了装置的处理量。根据流体力学计算，阻力计算公式：P热反应炉一P（焚烧炉）Q匚*QU"/2P焚烧炉aP（大气）心0我们从反应式（1）和流程图1可以看出，装置主要以空气屮氧气作为11応的氧化剂,但空气中大量

4、的氮气使得H2S氧化过程的效率较低。空气中氧含量为21%,其余绝人部分为惰性气体。而惰性气体整个过程中不参与反应，同吋会带来一些不利的影响，如占据系统体积，造成系统压力大，限制装置处理能力。工厂提出了在不停工的情况下采用富氧制硫工艺，以降低进炉空气量和制硫尾气量，降低P热反应炉的压力,提高处理能力。富氧制硫工艺采用富氧空气代替常规空气后，催化转化段过程气量减少，在相同炉前压力下装置处理能力会得到提高。3富氧制硫工艺简介2.1富氧制硫工艺使用背景工业硫磺装置，一般使用克劳斯法进行硫磺回收，以空气作为H$的氧化剂，但空气中大量的氮

5、气使得ILS氧化过程的效率较低，以富氧或纯氧作为氧化剂可提高系统效率，挖掘装置潜力。国外发展了以富氧以及纯氧作为氧化剂的克劳斯工艺(COPE),并于1985年在美国实现了工业化山。可见将常规克劳斯工艺改造成富氧克劳斯工艺能够大大提高装置的处理能力。将常规克劳斯工艺装置改用30%的富氧空气可以提高处理能力20%以上，且投资少、见效快、操作弹性大。因此当工厂的酸性气体处理负荷增加吋，将常规克劳斯工艺改造为富氧克劳斯工艺是一条经济快捷的扩能途径。3.2富氧克劳斯工艺原理富氧克劳斯工艺是一种改良的克劳斯工艺，其主要原理和常规克劳斯工艺

6、相同，主要的改进为主燃烧炉供风由空气改为富氧空气或者纯氧。富氧克劳斯工艺采用富氧空气代替空气后，催化转化段过程气量显著减小，在处理能力大大提高的同吋还降低了能耗以及下游尾气处理装置的负荷⑵。4富氧制硫工艺投入使用3.1低富氧(02<28%)工艺的确定富氧克劳斯技术可以采用不同氧含量的富氧空气，如低浓度富氧(0X28%).中等浓度富氧(28%W()2〈45%)和高浓度富氧(02^45%)。图2给出了不同浓度的酸气在不同富氧程度下的绝热炉温，随H2S浓度及富氧程度上升而炉温上升。从上图可以看出酸气浓度在90%吋采用28%的富氧工艺

7、，炉膛温度可维持在1300°C以下操作⑶。我厂根据装置现有情况如酸气浓度为90%、炉温要求不大于1300°C、装置处理能力和初次选用风险等方面综合考虑，低富氧技术为最佳选择。4.2富氧工艺方案实施对装置进行不停工改造，将氧气接入风机入口，通过风机向克劳斯炉提供富氧空气使用富氧空气代替空气，处理同样的酸气使用的供风量得到减少。根据反应式H2S+0.502->H20+0.5S2,当燃烧风氧含量为21%时，风气比理论值为2.38,当氧含升至28%时，风气比理论值为1.786o（此处计算，酸性气按纯硫化氢计算）风机入口进氧计算法：（（

8、1380-进氧量）*0.21+进氧量）/1380二0.28进氧量^122m7h制硫炉供风风机属于罗茨风机，压力通过出口缓冲罐PV-9002调节，风机出入口风量是固定的。风机最大供风能力为1380in7h。由于风机内外泄漏、入口过滤网节流效应等原因，风机供风效率是下降的，实际供