硫磺回收反应器..

硫磺回收装置反应器（原理、结构、操作、注意事项）目录一、硫磺回收反应器的原理二、硫磺回收反应器的结构三、反应器的操作四、硫磺回收反应器的注意事项一、硫磺回收反应器的原理1、克劳斯反应器的原理两个低温反应器中，在催化剂的作用下是过程气中成一定比例的硫化氢和二氧化硫在低温下生产硫：2H2S+SO2→3S+2H2O+Q该反应在气体中硫化氢和二氧化硫的比例为2:1时转化率最高。反应器中还存在如下的水解反应（主要在一级克劳斯反应器）：COS+2H2O→CO2+H2S+QCS2+2H2O→CO2+2H2S+Q2、尾气加氢反应器的原理克劳斯尾气中混合掺入氢气后，被加热到295°C，在钴钼催化剂的作用下，尾气中携带的单质硫，二氧化硫进行加氢反应，硫氧化碳、二硫化碳进行水解反应，反应式如下：SO2+3H2→H2S+2H22OS8+8H2→8H2SCOS+H2O→H2S+CO2CS2+2H2O→2H2S+CO2经加氢反应器所有的硫被转化为硫化氢，然后在吸收塔被吸收后送往再生塔再生，解析出的硫化氢返回燃烧炉重新参加反应。二、硫磺回收反应器的结构1、反应器的结构及作用反应器一般包括:壳体、隔热衬里、格栅、丝网、人孔、卸料口、防爆空、排污口、热电偶口、气体入口、气体出口。壳体:此为反应器的本体，材质一般为碳钢。为反应器内部构件的承载体。隔热衬里;主要作用是隔热保护，维持反应器的温度。格栅：主要作用是承载催化剂。丝网：一般为不锈钢材质，主要是防止催化剂漏下。入、出口：为过程气进、出反应器的地方。2、反应器的形式一般大中型规模的装置优先选择卧式反应器，一般较大规模的的装置，其一级反应器、二级反应器和加氢反应器相连布置这样可以大幅减少占地面积。规模小的装置可以选择立式反应器，一、二级反应器相叠放置。卧式反应器布置灵活，操作简便，并可缩小占地面积；立式反应器占地面积大，反应后出口过程气管线易结存液硫。立式反应器的结构图如下：在立式反应器中，为了便于液硫汇集，在底部有5%的的坡度，向出口方向倾斜。3、反应器的操作参数a、空速（停留时间）每小时进入反应器的原料量与反应器内催化剂藏量之比称为空速。国内通常以空速作为反应器的主要设计参数。空速越高，表明催化剂与过程气接触时间越短，装置处理能力越大。但空速大了，过程气在床层停留的时间就短，克劳斯反应进行得不彻底，转化率下降；空速小了，过程气在催化剂上的停留时间就长，有利于克劳斯反应的完全，转化率提高。但空速太小，处理量就受影响，装置单位能耗上升，不经济。因此，应选择合适的空速。空速取决于催化剂性能。不同的催化剂允许的空速也不同，目前国内采用空速一般为（600～900）h-1。b、操作温度操作温度越低，越利于提高平衡转化率，但温度过低，会引起硫蒸汽在催化剂表面冷凝，使催化剂失活，因此过程气进入反应器的温度至少应比硫蒸汽露点高10～30℃。三、反应器的操作1、克劳斯反应器的操作过程气中的硫化氢和二氧化硫在反应器内催化剂的作用下，生产气态单质硫，由于不同的催化剂在不同的温度下活性不同，所以床层温度的控制也不一样。用一、二的蒸汽加热器调节反应器的入口温度，进而控制催化剂的床层温度。由于在制硫炉中不可避免的会生成一部分的硫氧化碳和二硫化碳，这两种物质会被带到克劳斯反应器内，为了提高总硫回收率，工艺上采用在一级反应器（二级反应器添加正常）中除了加入氧化铝外还加入了氧化钛催化剂加快水解反应的进行。然而，克劳斯反应属于放热反应，水解反应为吸热反应，低温对前者有利，高温对后者反应有利，为了使得硫氧化碳和二硫化碳尽可能的水解，一级反应器的温度控制稍微高一点，牺牲部分硫的转化率来换取高的水解率。一般情况下，一、二级克劳斯反应器的温度控制分别一级反应器入口温度控制在240°C，出口温度控制在300°C，对于二级反应器入口温度为205°C，出口温度控制在226°C。1.1、烘反应器的方法及作用反应器投用前烘的目的是检查系统是否畅通、烘反应器衬里、防止生产时积硫。烘反应器的方法是在烘炉的后期，打开一级冷凝冷却器入口阀，关闭烟气去烟囱阀，使高温烟气经正常生产时的过程气进入克劳斯反应器及加氢反应器。一、二、三级冷凝器后端的壳程及各蒸汽夹套用0.4兆帕蒸汽保护，燃烧炉余热锅炉，三级冷凝冷却器，尾气燃烧预热锅炉保证给水并控制好除氧水液位。烘反应器严格按升温曲线进行，烘反应器温度以反应器床层为准，克劳斯反应器和尾气加氢反应器的温度可用过程气蒸汽加热器和尾气加热器进行控制。流程：燃烧炉→余热锅炉→一级冷凝器→一转入口加热器→一级转化器→二级冷凝器→二转入口加热器→二级转化器→三级冷凝器→尾气加热器尾气→加氢反应器→急冷塔→尾炉→尾炉余热锅炉→烟囱1.3、克劳斯反应器的温度控制1.3.1、影响因素a、过热蒸汽压力、流量波动。b、过程气流量和温度波动。c、仪表不准d、调节比例、积分、微分不合适。1.3.2、调节方法a、联系调度确保蒸汽系统稳定。b、投用好整个串级调节系统，克服反应器入口温度波动。c、联系仪表工校表。d、重新整定调节器的PID。1.4、反应器的停工操作a、注意反应器各点温度，增加记录的次数为每半小时一次。b、反应器床层温度上升到300°C，降低制硫炉配风。c、反应器床层温度持续上升，反应器入口通氮气或蒸汽降温。d、反应器入口氮气流量不宜过大，以防止造成系统憋压。2.加氢反应器的预硫化a、焚烧炉炉膛温度按正常指标控制。b、当催化剂床层温度升到200℃时，硫磺回收装置调整操作，使尾气中（H2S+COS）/SO2的比值达到4～6，同时提高燃料气中的氢含量，使反应器入口的氢含量保持在3％左右。随后要求反应器入口按20℃/h的速度继续升温，当床层中部温度达到250℃时再次进行恒温操作，并将反应器入口的氢含量提高到4%至5%的范围，在250℃恒温状况下对加氢催化剂进行预硫化c、投用急冷塔出口的氢在线分析仪，将急冷出口的氢含量控制在2％～3％。d、预硫化过程中，尾气急冷塔水pH值控制在7～8，用注氨来保证。e、每小时分析加氢反应器进、出口的硫化氢、二氧化硫、氢含量。预硫化完成的标准是：反应器进、出口硫化氢含量平衡或出口略高于入口，二氧化硫含量为零；亦可参考床层温升变化情况，当床层温度不再上升或略有下降时，即据此判定催化剂预硫化结束。f、预硫化结束后，调整尾气的入口温度在指标内，以保证床层温度。2.3、加氢反应器的降温首先将急冷塔气相与吸收塔隔断，然后启动尾气循环风机，建立冷回流，使氢气在线炉混合室以20～30℃/h降温。在加氢反应器床层温度降至250℃之前，将尾气改出氢气炉。尾气改出后，氢气炉应保证氢气与空气当量燃烧。此时，氢气炉混合室继续以20～30℃/h降温至100℃。降温过程中应每小时分析一次氧含量和氢含量，确保氧含量不大，避免引起系统自燃。当加氢反应器床层降至100℃后恒温，准备进行钝化。2.4、加氢反应器的钝化催化剂钝化处理，是将沉积在催化剂表面的硫化亚铁在低温下控制氧化为二氧化硫和三氧化二铁，避免催化剂表面可能存在的硫化亚铁暴露在空气中剧烈氧化过热而丧失活性。当加氢反应器床层温度降至100℃（此温度根据催化剂的不同有所差异），可以开始加氢催化剂钝化。钝化过程中会产生大量的二氧化硫，因此必须确保急冷塔注氨系统正常。钝化时必须加强对急冷水pH值的监测。保证急冷水pH≮6。按一定的速率（如2％）提高循环气中氧含量，钝化反应是放热反应，提高氧含量过程中，若床层温度有急剧上升现象，说明床层有大面积的自燃，应降低氧含量，并采取措施抑制自然后，在重新提高氧含量。当加氢反应器进、出口气体中氧含量平衡且达到10％以上，床层无明显温升时，催化剂钝化结束。钝化完成后，加氢反应器继续降温。四、硫磺回收反应器的注意事项1、氢气中断现象：a、装置内氢气压力无指示，流量无指示。b、加氢反应器床层温度突然减小。处理方法：a、制硫部分正常操作。b、制硫尾气经加热器后自加氢反应器前该去尾气焚烧炉。c、急冷塔和吸收塔保持正常循环。d、联系有关单位，查明原因尽快恢复氢气供应。2、防止硫化亚铁自然硫磺回收装置长期在高温高硫环境下运行，容易腐蚀生成硫化亚铁，并在管线、设备死角和反应器内积聚。停工后易导致硫化亚铁自燃，进而引起设备和催化剂的损坏。因此，装置停运后，应加强检查，防止硫化亚铁自燃。在打开的人孔旁应准备好水带，发现自燃应及时用水浇灭。3、临时停工对反应器的操作a．将两个反应器入口温度比正常提高20℃对催化剂进行热浸泡48小时。b、如果反应器的温度有升高的趋势，应稍微降低燃烧空气流量，并作分析确定一氧化碳和氧的浓度，调整燃烧空气量使它们处于限制范围内。c、提高克劳斯反应器的入口温度，使催化剂床层温度接近400℃，保持该温度24小时。用氧分析仪在克劳斯反应器入口进行采样分析，并调整空气/燃料气比以便保持亚完全燃烧。保证系统内所存在的硫吹扫干净。4、硫沉积硫沉积是在冷凝和吸附两种作用下发生的。前者指反应器温度低于硫露点时，过程气中的硫蒸汽冷凝在催化剂微孔结构中；后者指硫蒸汽由于吸附作用和随之发生的毛细管冷凝作用而沉积在催化剂微孔结构中。硫沉积而导致的催化剂失活一般是可逆的，可采取对床层进行热浸泡的方法加以处理，在正常配风下，将床层温度提高20～30℃，维持24～48小时，脱掉积硫，同时加强排污，把沉积的硫带出来，或者在停工阶段以过热蒸汽吹扫。5、氢含量的影响对于尾气加氢系统来说，加氢反应器床层温度的升高更值得关注。大的温升则意味着反应器内氢气消耗的增加，此时不能及时补充配氢量，则很容易造成“硫穿透”。所谓“硫穿透”是指单质硫及二氧化硫因未得到加氢而穿过催化剂床层，被带入急冷塔。二氧化硫则有可能在反应器之后的流程内与硫化氢反应生成单质硫。单质硫进入急冷塔后温度骤降，变成固体硫雾，在这一过程中，硫附着在底层塔盘上，或附着在填料上，不但破坏了急冷水的循环，更为严重的是阻碍了尾气的通道，造成了包括硫磺回收在内的整个装置系统压力的升高。为保证加氢系统补氢量，必须控制反应器出口氢含量在2％以上。谢谢大家！