影响硫磺回收装置硫回收率的因素分析

发表时间:2020/5/21   来源:《科学与技术》2019年第24期   作者:谢钰蓉
[导读] 当硫磺燃烧时,会有大量的二氧化硫气体产生,
        摘要:当硫磺燃烧时,会有大量的二氧化硫气体产生,从而造成大气污染。因此,做好此气体的回收工作,意义重大。本文结合当前实况,围绕硫磺回收装置,就对其回收率造成影响的因素作一探讨,望能为此领域研究有所借鉴与帮助。
        关键词:硫磺;回收;影响因素
        伴随社会经济的快速化发展,人们的环保意识得到大幅提高,在此背景下,环保法规日渐健全;在工业生产中,为了能够减轻环境污染,尤其是二氧化硫污染,国内建设了许多硫磺回收装置,用于天然气化工厂、炼油厂等企业日常生产中所产生的酸性气(H2S)的处理,但需要说明的是,由于我国在此方面起步比较晚,有着较差的基础,因而在装置操作水平上,仍需不断提高。尤其是在装置的转化率与回收率上,应给予持续性的优化与完善,使整个回收工作高效化发展。本文对影响硫回收率的相关因素作一深入剖析。
1.控制反应的化学计量方面存在不准确
        针对硫磺回收工艺俩激昂,其实为一种典型的化学工艺,因此,需精准化控制其化学计量,只有这样,方能使转化率维持在最高水平。针对此工艺而言,尽管看似简单,但在工艺控制方面,却比较复杂。原因在于原料当中存在杂质,另外,控制仪表的精度以及反应炉、催化剂床层当中发生副反应等,也会对其造成影响。但需要强调的是,上述影响均能够予以减少,但无法彻底根除。经既往相关试验得知,在原料的流量、组成均比较固定的前提下,控制过量空气量,使其维持在±0.5%,是能够予以接受与认可的。其所引起的硫损失,对于此硫磺回收装置而言,仅为0.1%。如果存在并不稳定的原料组成,或者是在控制上存在错误,那么会造成比较严重的硫损失。
2.催化剂失活
        在硫磺回收装置的转化器当中,将二氧化钛基催化剂或者是氧化铝基作为催化剂,其主要作用就是在既定时间内,加速反应,尤其是COS/CS2的水解反应,使之处于平衡状态。而催化剂之所以会出现失活情况,原因为机械损伤、硫酸盐化、重烃中毒及炭中毒等。为了能够使装置装置长时间处于运行状态,一般情况下,需要设置较大的转化器体积,以此确保催化剂处于部分失活状态下,反应仍然能够维持平衡;针对催化剂的失活水平来讲,如果已难以进行相关反应,或者是无法满足COS/CS2水解反应的平衡状态,那么会对装置总硫转化率造成直接且严重影响。
        当催化剂初选失活情况时,由此所造成的硫回收率损失,往往会有比较大的变化,其主要由哪级催化剂床层失活或水平所决定。如果是第一反应器所对应的催化剂出现失活情况,那么会较大程度影响到装置的效率,失活多由旁通燃烧炉气流中毒所造成,另外,如果设计自身存在缺陷或不足,同样会因此此情况。针对第一反应器而言,其不仅会进行克劳斯反应,而且还会围绕CS2、COS,进行水解反应,大概催化剂处于失活状态,那么势必会造成不完全、不透彻的水解反应,那么便会导致总硫损失。


3.第二、三反应器有着过高的操作温度
        如果反应器的温度<600℃,克劳斯反应的转化率伴随温度的降低而随之升高。针对第一反应器来讲,其最佳操作温度实际即为CS2、COS水解率最高是的温度;而对于第二、三反应器而言,其在具体的操作温度上,需尽量降低,以此使整个克劳斯反应的转化率始终处于平衡状态。针对整个硫磺回收装置而言,虽然在转化器当中存在有液硫,也容易造成催化剂出现失活情况;而对于低温极限来讲,实际即为硫的露点,或者是其冷凝点。但需强调的是,如果是处于实际运行状态的装置,那么各转化器在现实露点上,会伴随参数的变化而随之变动,比如再热器的类型、上游转化器的转化率以及酸性气质量等,对此,可借助试验、模拟程序来明确。而基于理论层面来考量,各转化器均需要于硫的露点温度下进行操作,以此确保整个床层在转化率上,均能处于最高状态。但需说明的是,在确定此操作温度的实际界限时,还需将露点计算误差、热损失以等因素考虑在内,另外,催化剂上硫的毛细凝聚也应该酌情考量。而在现实操作中,操作者会在高出露点的情况下(5~15℃),来维持二、三反应器的运行,此种情况下所造成的硫回收率损失,仅为0.1~0.5%。在相关工业体系当中,在设定操作温度上,通常会高于硫露点温度(一般高出25~75℃),造成硫损失>3%。
4.气流旁通转化器分析
        (1)气体经转化器时出现偏流情况。通常情况下,要求工艺气在通过各转化器时,能够比较均匀且一致的流经所有催化剂床层,但需说明的是,有时工艺气仅能流过床层当中的一部分;原因在于装填催化剂过程中,存在高低不平情况所造成,或者使有着比较低的流量,气流仅能经那些有着较小阻力的部位通过。(2)工艺气经紧急副线时出现泄漏状况。一些装置在设计之初,便设置有专门的紧急放空管线旁通整套装置,借助此装置,能够直接放空酸性气,或者是将其输送至焚烧炉,由其进行焚烧。如果所有操作均正常,那么此些管线通常处于关闭状态,如果副线阀出现故障,那么工艺气便会出现泄漏情况,原因在于
        装置当中存在元素硫,会使副线阀故障几率增加。(3)焚烧炉当中对其它含硫气体进行加工。针对反烧炉而言,其除了要处理尾气之外,还需要对其它含硫气体进行处理,比如硫坑气、闪蒸气等。当对闪蒸气进行实际加工时,准允硫化氢旁通装置焚烧。对于闪蒸气而言,其通常有着比较小的流量,而且还有着比较低的硫化氢含量,尤其造成的硫损失通常为0.1~0.2%。
5.结语
        综上,对硫回收率造成影响的因素较多,当处于特殊情况下时,还会出现多个条件同时影响的现象;因此,为了能够最大程度减少硫回收损失,需要依据现实情况及相关需要,找出影响回收率的主要因素,进行深入分析,然后制定与之相匹配的改进路径,最大程度减少硫损失,减少环境污染的发生。
参考文献:
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[3]黄占修, 孙宁飞, 程俊芳. 降低硫黄回收装置尾气SO_2排放的措施及效果[J]. 河南化工, 2018, 416(11):37-40.

作者简介:谢钰蓉(1994-10-01),女,汉族,籍贯:甘肃省酒泉市,当前职称:助理工程师,学历:本科
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