1、硫回收裝置培訓講義第1頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五目錄第一部分：裝置簡介第二部分：裝置技術來源第三部分：裝置工藝路線特點第四部分：裝置基本原理第五部分：裝置工藝流程第六部分：硫回收裝置流程圖第七部分：硫回收裝置設備設備介紹第八部分：裝置平面布置相關知識第2頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五第一部分：裝置簡介裝置概況 硫磺回收裝置主要處理上游低溫甲醇洗單元來酸性氣、變換單元來尾氣及氣化裝置閃蒸氣，屬于環保型裝置。裝置由硫磺回收、尾氣處理、胺液再生、液硫脫氣和液硫成型五部分組成。采用由山東三維石化工程有限公司自主開發的SSR工藝技術。年生產硫磺21

2、820噸。第3頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五裝置主要構成硫磺回收硫磺回收部分仍采用直流式的部分燃燒法，兩級催化轉化的克勞斯工藝。在1250以上溫度下，將變換汽提酸性氣中的NH3全部轉化為N2和H2O。尾氣處理尾氣處理部分采用的是還原吸收法，克勞斯尾氣混合摻入氫以后，被加熱到280，在鈷、鉬催化劑的作用下，尾氣中攜帶的單質硫、SO2進行加氫反應，COS、CS2進行水解反應。第4頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五胺液再生吸收塔底吸收了尾氣中硫化氫和二氧化碳等氣體的富溶劑進入再生塔進行溶劑再生解析，解析出的酸性氣返回硫磺回收系統進一步回收硫磺。液硫脫氣

3、克勞斯工藝生產的液體硫磺，在過程的不同階段都可以存有H2S。H2S在液硫中是以聚合硫化物（H2Sx）的形式存在。在液硫脫氣工藝中，利用循環脫氣泵，將液硫中的H2S逸入氣相中，經過抽氣器送入尾氣爐焚燒。液硫成型液硫成型是將液態的硫磺用成型機加工成固體顆粒，包裝外賣。第5頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五第二部分：裝置技術來源采用由山東三維石化工程有限公司自主開發的SSR工藝技術。由中石化第十化建承建。“SSR”工藝英文全稱為SINOPEC SULFUR RECOVERY，它在原有的克勞斯硫回收技術上，改良了在線爐提溫的方法，采用高低溫過稱氣摻和從而達到升溫目的，實現了從制硫

4、至尾氣處理全過程，只有制硫燃燒爐和尾氣焚燒爐，中間過程沒有任何外供能源的在線加熱設備，使裝置的設備臺數、控制回路數均少于類似工藝，形成了投資省、能耗低、占地較少的特點。尾氣處理部分也別出心裁的采用在加氫還原吸收尾氣處理技術，但對外供氫純度要求不高，從而使該工藝對石油化工企業硫回收裝置具有廣泛的適應性，同時使S的回收率達99%以上。第6頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五第三部分：裝置工藝路線特點制硫工藝在原料氣來量和組分發生變化時，部分燃燒兼顧中段分流工藝與合成氣助燃都可以作為調節爐膛溫度手段之一。在190V101尾氣分液罐后部設置H2S/SO2在線比值分析，嚴格控制制硫爐

5、的配風，盡可能提高制硫轉化率，同時可以保證制硫爐內發生欠氧燃燒，使氧氣不會帶到下游反應器中而影響催化劑活性。過程氣再熱采用一級高溫摻合，二級氣/氣換熱的再熱方式。采用制硫催化劑復合裝填技術，提高制硫催化劑的抗“漏氧能力”。第7頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五尾氣處理系統針對尾氣中的有機硫成分還原吸收率較高，可使硫磺回收率達99.8%以上，進而保證SO2的排放濃度在國家規定最高排放濃度960mg/Nm3以下。采用裝置自身熱源作為加氫反應器熱源替代了傳統的在線爐工藝使該工藝在占地、投資、運行費用等方面均低于同類國外技術。由外供氫作為氫源，但對其純度要求并不高，從而使該工藝對

6、石油化工和煤化工企業硫回收裝置具有廣泛的適應性。第8頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五溶劑再生工藝本裝置采用常規汽提再生工藝，這也是世界上普遍采用的工藝技術方法。該工藝采用低壓蒸汽作為再生塔底重沸器熱源，使用復合型MDEA脫硫溶劑，其技術成熟、投資少、能耗低、操作簡單。第9頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五液流脫氣工藝硫回收部分的冷凝冷卻器產出的液態硫磺進入液硫脫氣池，為了避免液硫中溶解的少量硫化氫在成型包裝過程中對環境造成的污染，并損害操作人員的健康，需要對液硫進行脫氣處理。液硫脫氣的主要方法有鼓泡脫氣法和循環脫氣法。本裝置采用的是循環脫氣法。循環

7、脫氣法是往液硫脫氣池中注入少量的催化劑，促使以多硫化物形式存在于液硫中的H2S分解;再通過液硫脫氣泵的循環一一噴灑過程使H2S逸入氣相，用吹掃N2將H2S趕出，廢氣用蒸汽噴射器抽出至尾氣焚燒爐中焚燒。循環脫氣法克服了鼓泡脫氣法的弊端，但催化劑使用不當，有可能形成固體沉積物。第10頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五尾氣焚燒工藝由H2S的毒性遠比SO2大且有惡臭，因此硫磺回收裝置尾氣均應通過焚燒將凈化尾氣中微量的H2S和其它硫化物氧化為SO2后排放，尾氣焚燒有熱焚燒和催化焚燒。本設計尾氣為經過還原吸收處理、凈化后的尾氣，因此采用熱焚燒，焚燒后的煙氣經回收熱量后，經煙囪排放。第

8、11頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五液流成型工藝來自脫氣部分的液硫，用液硫提升泵升壓，經過過濾器送入滴落式成型造粒機定子的物料槽里，當外轉子繞定子作回轉運動時，外轉筒上的噴嘴經過定子底部時，一定量的液體硫磺就通過外轉筒的小孔噴出來，落到下方噴水冷卻的不銹鋼帶的上表面上，冷卻成35毫米的扁半球形固體顆粒。固化后的顆粒由與冷卻鋼帶相接的刮料板刮下，直接送到下料倉，再送入半自動定量包裝碼垛生產線，進行稱重、上袋、裝袋、縫袋、輸袋、碼垛等步驟，將成袋的粒狀硫磺碼放在托盤上，然后用叉車送至庫棚，最終產品外運出廠。第12頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五第四部

9、分：裝置基本原理硫磺回收部分該裝置的硫磺回收部分仍采用直流式的部分燃燒法，兩級催化轉化的克勞斯工藝。在1250以上溫度下，將變換汽提酸性氣中的NH3全部轉化為N2和H2O。制硫爐內的主要反應式如下：H2S + 0.5O2 = S + H2O H2S + 1.5O2 = H2O + SO2 2H2S + SO2 = 3S + 2H2O 第13頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五制硫爐內還存在著如下的副反應：2NH3 + 1.5O2 = 3H2O + N2 H2S + CO2 = H2O + COS 2H2S + CO2 = 2H2O + CS2 2NH3 + SO2 N2 +

10、 2H2O + H2S 2NH3 N2 + 3H2 由反應式可知，制硫爐內反應需氧量是酸性氣中的NH3和烴類組分被完全燃燒所需氧量和1/3H2S燃燒所需氧量之和，即保持爐氣中H2S/ SO2為2，則H2S與SO2正好完全反應生成硫，硫回收裝置才能獲得最大的硫回收率，且爐溫越高，硫化氫的平衡轉化率越高。 第14頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五氨反應包括燃燒分解、熱分解、二氧化硫對氨的氧化作用。這3個反應都需要在反應溫度1250下才能進行，且溫度越高，氨的分解率越高。催化轉化器內的主要反應如下：2H2S + SO2 =3/xSx + 2H2O 一級催化轉化器內有機硫的水解反

11、應如下：COS + H2O = H2S + CO2 CS2 + 2H2O = 2H2S + CO2 H2S與SO2在催化劑作用下繼續發生低溫Claus反應，它是放熱反應，反應溫度越低越有利于反應向右進行，即硫化氫的平衡轉化率越高。有機硫的水解反應，反應溫度在280以上才能發生有機硫的水解反應，且有機硫的水解反應是吸熱反應，提高反應溫度有利于水解反應的進行。 第15頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五制硫余熱鍋爐工作原理制硫余熱鍋爐190E101是一種固定管板的列管式換熱器，它的主要部件是換熱器的汽包，換熱器通過上升管和降液管與汽包相連，高溫過程氣經管程，殼程充滿水，通過上升

12、管和降液管與汽包構成自然循環。高溫過程氣通過換熱管程將熱量傳遞給水，水受熱達到蒸發溫度產生4.1MPa(G)蒸汽由上升管進入汽包，鍋爐水通過降液管進入換熱器殼程，保證換熱效果。第16頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五尾氣處理部分尾氣處理部分采用的是還原吸收法，克勞斯尾氣混合摻入氫以后，被加熱到280，在鈷、鉬催化劑的作用下，尾氣中攜帶的單質硫、SO2進行加氫反應，COS、CS2進行水解反應。以上反應均需要在280以上溫度才能進行反應，且反應式左邊氫氣分壓越高越有利于反應式式向右邊進行。反應式如下：SO2+3H2=H2S+2H2O S8+8H2=8H2S COS+H2O=H

13、2S+CO2 CS2 +2H2O = 2H2S+ CO2 第17頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五經加氫反應后所有的硫都被轉化成H2S，然后經急冷塔降溫后再經過MDEA吸收后送到胺液再生部分，已脫除了H2S的尾氣經尾氣焚燒爐焚燒掉殘余的H2S后經煙囪高空排放。再生后的胺液再次回到尾氣吸收塔重復使用，自胺液中解吸出來的再生酸性氣回到制硫燃燒爐內。尾氣急冷塔工作原理尾氣急冷塔是通過急冷水冷卻器（190E203）來取走尾氣中的熱量，達到冷卻尾氣的目的，同時也達到清洗尾氣的目的。第18頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五吸收再生部分工作原理急冷后尾氣離開急冷塔

14、頂進入尾氣吸收塔，采用醇胺法脫硫工藝，用選擇性脫硫溶劑進行化學吸收尾氣中的硫化氫，同時吸收部分二氧化碳。吸收塔底吸收了尾氣中硫化氫和二氧化碳等氣體的富溶劑進入再生塔進行溶劑再生解析，解析出的酸性氣返回硫磺回收系統進一步回收硫磺。甲基二乙醇胺脫硫法是一種典型的吸收-再生反應過程，其反應機理為：溶于水的H2S和CO2具有微酸性，與胺（弱堿性）發生反應，生成在高溫中會分解的鹽類。吸收反應如下：第19頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五2R3NH + H2S （R3NH）2S （R3NH）2S + H2S 2R3NH2HS R3NH + H2O + CO2 (R3NH)2CO3(R

15、3NH)2CO3 + H2O + CO2 2R3NH2HHCO3 解析反應：(R3NH)2CO3R3NH + H2O + CO2 2R3NH2HHCO3(R3NH)2CO3 + H2O + CO2 醇胺和H2S和CO2的主要反應為可逆反應，在吸收塔中上述反應的平衡向右移動，原料氣中的酸性氣組分被脫除；在再生塔中則平衡向左移動，溶劑釋放出酸性氣組分。同所有其它吸收-再生反應過程一樣，加壓和低溫利于吸收；減壓和高溫利于再生，但為了防止溶劑分解，再生溫度通常低于127。第20頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五加氫催化劑硫化原理鈷/鉬催化劑的活性組分是硫化鈷/硫化鉬,催化劑廠提供

16、的是氧化鈷/氧化鉬, 催化劑預硫化原理是將催化劑廠提供的是氧化鈷/氧化鉬在硫化物的作用下硫化成硫化鈷/硫化鉬。第21頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五液硫脫氣部分克勞斯工藝生產的液體硫磺，在過程的不同階段都可以存有H2S。H2S在液硫中是以聚合硫化物（H2Sx）的形式存在。在液硫脫氣工藝中，氣氨起著催化劑的作用，將氣氨直接注入液硫中，可顯著地促進多硫化物的分解成H2S，從而提高工藝效率。該工藝過程可用下式表示： 注氨 氣液接觸與霧化H2Sx 溶解態的H2S氣態的H2S脫氣操作溫度應保持在140155之間。第22頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五第五部

17、分：裝置工藝流程制硫部分來自低溫甲醇洗單元的酸性氣經酸性氣預熱器（190E106）預熱后與尾氣處理單元的再生酸性氣混合后分兩路進入制硫燃燒爐；一路與變換汽提尾氣混合后從制硫燃燒爐(190F101)火嘴進入，另一路從制硫燃燒爐(190F101)側面進入爐內。制硫爐內反應需氧量是根據使酸性氣中的NH3和烴類組分被完全氧化分解，而其中只占1/3體積的H2S燃燒成SO2，然后SO2和H2S發生高溫克勞斯反應,約6065%轉化成單質硫。通過進爐酸性氣與進爐空氣的比值調節和H2S/SO2在線分析儀反饋數據嚴格控制進爐空氣量。燃燒時所需氧氣量由制硫風機與外供氧提供，通過比值控制氧濃度不大于28%（%voL）

18、。自190F101 排出的高溫過程氣（10001100），第23頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五 小部分通過高溫摻合閥(190TV107)調節一級轉化器（190R101）的入口溫度,其余部分進入制硫余熱鍋爐(190E101)，用余熱發生的飽和蒸汽經蒸汽過熱器(190E204)過熱至420后外輸至4.1MPa(G)管網；過程氣溫度降至300400進入一級冷凝冷卻器(190E102)冷至150160，在190E102管程出口，冷凝下來的液體硫磺與過程氣分離，自底部流出進入硫封罐(190V102A)。一級冷凝冷卻器(190E102)管程出口150160的過程氣，通過高溫摻合閥

19、(190TV107)與10001100的高溫過程氣混合后，溫度達到210230進入一級轉化器(190R101)，在催化劑的作用下，過程氣中的H2S和SO2轉化為元素硫。反應后的氣體溫度300320，進入過程氣換熱器(190E105)管程，再經二級冷凝冷卻器（190E103）換熱至150160。 第24頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五190E103冷凝下來的液體硫磺，在管程出口與過程氣分離，自底部流出進入硫封罐(190V102B)。分離后的過程氣再返回過程氣換熱器(190E105)殼程，至220240進入二級轉化器(190R102)。在催化劑的作用下，過程氣中剩余的H2S

20、和SO2進一步轉化為元素硫。反應后的過程氣進入三級冷凝冷卻器(190E104)冷卻至150160。190E104 冷凝下來的液體硫磺，在管程出口與過程氣分離，自底部流出進入硫封罐(190V102C)。頂部出來的制硫尾氣經尾氣分液罐(190V101)分液后進入尾氣處理部分,尾氣分液罐(190V101)冷凝下來的液體硫磺自底部流出進入硫封罐(190V102D)。第25頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五尾氣處理和尾氣焚燒由尾氣分液罐(190V101)出來的制硫尾氣，經尾氣加熱器(190E201)，與尾氣焚燒爐(190F201)后的高溫煙氣換熱、混氫后進入加氫反應器(190R20

21、1)，在加氫催化劑的作用下SO2及COS等被加氫水解，還原為H2S。進入加氫反應器(190R201)的氫氣來自低溫甲醇洗單元的合成氣,氫氣量是根據加氫反應器后的在線氫分析儀給出的H2濃度信號進行調節的。從加氫反應器(190R201)出來的氣流經蒸汽發生器(190E202)生產低壓飽和蒸汽回收熱量后，與減壓后的氣化閃蒸氣一起進入尾氣急冷塔(190T201)，與急冷水直接接觸降溫。塔底急冷水經急冷水泵(190P201)升壓、過濾器過濾、急冷水冷卻器(190E203)冷卻后重新打入塔內循環使用。第26頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五因尾氣溫度降低而凝析下來的、多余的急冷水進入

22、酸性水罐（190V104）后由190P101送至變換單元冷凝液汽提塔處理。急冷降溫后的尾氣自塔頂出來進入尾氣吸收塔(190T202)，用胺液再生部分貧液泵(190P301)送來的30%MDEA 溶液吸收其中的H2S，尾氣吸收塔(190T202)頂出來的凈化氣進入尾氣焚燒爐(190F201)燃燒。在尾氣焚燒爐(190F201)內，凈化氣中殘余的H2S 被燃燒為SO2，烴類分解成CO2和H2O，高溫煙氣經蒸汽過熱器（190E204）和尾氣加熱器(190E201)回收余熱后由煙囪(190S201)排放。尾氣吸收塔(190T202)使用后的富液用富液泵(190P202)送返胺液再生部分進行溶劑再生部分

23、。第27頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五溶劑再生富液經過貧富液換熱器(190E301)升溫后進入溶劑再生塔(190T301)再生，溶劑再生塔(190T301)的熱源由硫回收部分產生的低壓飽和蒸汽(0.35MPa（G）和管網低壓過熱蒸汽（0.46MPa（G）減溫減壓(190M503)后通過塔底重沸器(190E303)提供，冷凝水經冷凝水回收器(190M502)至全廠冷凝水管網加以回收。溶劑再生塔(190T301)頂的氣體經過再生塔頂空冷器(190AE301)冷凝冷卻，凝液作為塔頂回流，不凝氣返回硫回收部分制硫；塔底貧液經過貧富液換熱器(190E301)降溫后進入貧液水冷器

24、(190E302)冷卻后進入溶劑儲罐(190V302)，再經貧液泵(190P301)升壓，經胺液過濾器過濾后至尾氣吸收塔(190T202)循環使用。第28頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五液硫脫氣和液硫成型制硫部分生產的液體硫磺進入液硫池(190X401)，通過往液硫中注入催化劑(氣氨)并用液硫脫氣泵(190P401)將液硫循環噴灑，溶于液硫中的硫化氫逸出，用吹掃氮氣及蒸汽噴射器將廢氣抽送至尾氣焚燒爐(190F201)焚燒。脫氣后的液體硫磺用液硫提升泵(190P402)送至液硫成型機(190M401)冷卻固化為半圓形固體硫磺顆粒，經過傳送帶進入硫磺包裝碼垛機(190M40

25、2)，自動稱重，包裝、碼垛后運入硫磺庫棚存放，產品外運出廠。第29頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五第六部分：硫回收裝置流程圖第30頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五第七部分：硫回收裝置設備培訓硫回收裝置主要設備說明制硫燃燒爐、尾氣焚燒爐采用圓筒形臥式結構，殼體材質采用碳鋼，內襯里采用內砌外澆結構專利技術。尾氣急冷塔與尾氣吸收塔采用重疊安裝結構，考慮到硫化氫、二氧化碳等介質的應力腐蝕，塔體材質選用20R+0Gr18Ni10Ti復合鋼板，內構件材質選用0Gr18Ni9.溶劑再生塔操作介質為胺液、硫化氫、二氧化碳、水等介質，為防止設備腐蝕，塔體材質選用20R+0Gr18Ni10Ti復合鋼板，內構件材質選用0Gr18Ni9。第31頁，共37頁，2022年，5月20日，9點55分，星期五一、二級轉化器和加氫反應器，殼體材質選用20R。為防止露點腐蝕，均采用內襯帶龜甲網的輕質隔熱耐磨襯里，且外保溫。制硫余熱鍋爐采用一個鍋殼加一個外置汽包的組合結構，鍋殼前段直接與制硫燃燒爐焊接連接，鍋殼前段管板處襯里與制硫余熱鍋爐的襯里一起施工，鍋殼前后端管板均采用撓性管板，并進行應力分析及溫度場計算，為防止高溫硫化腐蝕，管板前端設置耐火襯里層，管板