克勞斯硫磺回收主要設(shè)備及操作條件現(xiàn)以直流法為例，這類硫磺回收裝置的主要設(shè)備有反響爐、余熱鍋爐、轉(zhuǎn)化器、硫冷凝器和再熱器等，其作用和特點如下。反響爐反響爐又稱燃燒爐，是克勞斯裝置中最重要的設(shè)備。反響爐的主要作用是：①使原料氣中1/3體積的H2S氧化為SO2；②使原料氣中烴類、硫醇氧化為CO2等惰性組分。燃燒在復(fù)原狀態(tài)下進展，壓力為20?100kPa，其值主要取決于催化轉(zhuǎn)化器級數(shù)和是否在下游需要尾氣處理裝置。反響爐既可是外置式（與余熱鍋爐分開設(shè)置），也可是內(nèi)置式（與余熱鍋爐組合為一體）。在正常爐溫（980?1370笆）時，外置式需用耐火材料襯里來愛護金屬外表，而內(nèi)置式則因鋼質(zhì)火管外圍有低溫介質(zhì)不需耐火材料。對于規(guī)模超過30t/d硫磺回收裝置，外置式反響爐更為經(jīng)濟。無論從熱力學(xué)和動力學(xué)角度來講，較高的溫度有利于提高轉(zhuǎn)化率，但受反響爐內(nèi)耐火材料的限制。當原料氣組成肯定及確定了適宜的風(fēng)氣比后，爐膛溫度應(yīng)是一個定值，并無多少調(diào)整余地。反響爐內(nèi)溫度和原料氣中H2S含量親密有關(guān)，當H2S含量小于30%時就需采納分流法、硫循環(huán)法和直接氧化法等才能保持火焰穩(wěn)定。但是，由于這些方法的酸氣有局部或全部烴類不經(jīng)燃燒而直接進入一級轉(zhuǎn)化器，將導(dǎo)致重?zé)N裂解生成炭沉積物，使催化劑失活和堵塞設(shè)備。因此，在保持燃燒穩(wěn)定的同時，可以采納預(yù)熱酸氣和空氣的方法來避開。蒸汽、熱油、熱氣加熱的換熱器以及直接燃燒加熱器等預(yù)熱方式均可使用。酸氣和空氣通常加熱到230?260笆。其他提高火焰穩(wěn)定性的方法包括使用高強度燃燒器，在酸氣中摻入燃料氣或使用氧氣、富氧空氣等。燃燒時將有大量副反響發(fā)生，從而導(dǎo)致H2、CO、COS和CS2等產(chǎn)物的生成。由于燃燒產(chǎn)物中的H2含量大致與原料氣中的H2S含量成肯定比例，故H2很可能是H2S裂解生成的。CO、COS和CS2等的生成量則與原料氣中CO2和烴類含量有關(guān)。反響物流在爐內(nèi)的停留時間（從進口流到出口所需時間）是打算反響爐體積的重要設(shè)計參數(shù)，一般至少為0.5s。高H2S含量的原料氣通常所需停留時間少于低H2S含量的原料氣。耐火材料的選擇和設(shè)計非常重要。由于假如金屬外表過熱（超過343°C），導(dǎo)致與H2S直接反響；假如冷卻至S02、S03露點以下，又將導(dǎo)致硫酸冷凝，加速腐蝕。為愛護人身安全，常常安裝外置式絕熱層和掩蓋層，以使金屬外表溫度高于硫酸露點204C之上。余熱鍋爐余熱鍋爐舊稱廢熱鍋爐，其作用是從反響爐出口的高溫氣流中回收熱量以產(chǎn)生高壓蒸汽，并使過程氣的溫度降至下游設(shè)備所要求的溫度。對于大多數(shù)內(nèi)置式反響爐而言，原料氣燃燒器置于前段體積較大的單程火管（輻射段）中，過程氣隨后進入一級或多級管程管束（對流段）中。前段火管因有外部介質(zhì)冷卻，不需耐火材料愛護，但其后的導(dǎo)氣板和其他未經(jīng)冷卻、暴露于溫度高于343笆過程氣中的金屬外表則需耐火材料愛護。余熱鍋爐又有釜式和自然循環(huán)式之分，二者都是臥式設(shè)備，以保證全部管予都浸入水中。余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽壓力通常是1.0?3.5MPa，故余熱鍋爐出口溫度一般高于過程氣中硫的露點溫度。然而，仍會有一局部硫蒸氣冷凝下來，特殊是在負荷缺乏的狀況下，應(yīng)實行措施將這些液硫從過程氣中排出。，當不能供應(yīng)高質(zhì)量鍋爐給水或不需要產(chǎn)生蒸汽的地方，可使用乙二醇與水的混合溶液、胺溶液、循環(huán)冷卻水（不能沸騰）和油浴作冷卻液。轉(zhuǎn)化器（反響器）轉(zhuǎn)化器的作用是使過程氣中的H2S與SO2在其催化劑床層上連續(xù)反響生成元素硫，同時也使過程氣中的COS和CS2等有機化合物水解為H2S與CO2。目前，硫磺產(chǎn)量低于1OOt/d的克勞斯裝置系將全部催化劑床層用隔板分開并安裝在一個臥式轉(zhuǎn)化器中，而大型克勞斯法裝置的轉(zhuǎn)化器通常是單獨設(shè)置的。規(guī)模大于800t/d的裝置也有采納立式的。由于催化反響段反響放出的熱量有限，故通常均使用絕熱式轉(zhuǎn)化器，內(nèi)部無冷卻水管。由于轉(zhuǎn)化器內(nèi)的反響是放熱反響，低溫有利于平衡轉(zhuǎn)化率，但COS和CS2只有在較高溫度下才能水解完全。因此，一級轉(zhuǎn)化器溫度較高，以使COS、CS2充分水解；二級、三級轉(zhuǎn)化器溫度只需高到可蒸得滿足的反響速度并避開硫蒸氣冷凝即可。通常，一級轉(zhuǎn)化器入口溫度為232?249C；二級轉(zhuǎn)化器入口溫度為199?221C；三級轉(zhuǎn)化器入口溫度為188?210C。由于克勞斯法反響和COS、CS2水解反響均系放熱反響，故轉(zhuǎn)化器催化劑床層會消失溫升。其中，一級轉(zhuǎn)化器為44?100C；二級轉(zhuǎn)化器為14?33C；三級轉(zhuǎn)化器為3.8C。由于有熱損失，三級轉(zhuǎn)化器測出的溫度常常顯示出有一個很小的溫降。硫冷凝器硫冷凝器的作用是將反響生成的硫蒸氣冷凝為液硫而除去，同時回收過程氣的熱量。硫冷凝器可以是單程或多程換熱器，推舉采納臥式管殼式冷凝器。安裝時應(yīng)放在系統(tǒng)最低處，且太多數(shù)有1%?2%的傾角坡向液硫出口處。回收的熱量用來發(fā)生低壓蒸汽或預(yù)熱鍋爐給水。硫蒸氣在進入一級轉(zhuǎn)化器前冷凝（分流法除外），然后在每級轉(zhuǎn)化器后冷凝，從而提高轉(zhuǎn)化率。除最終一級轉(zhuǎn)化器外，其他硫冷凝器的設(shè)計溫度在166?182C，由于在該溫度范圍內(nèi)冷凝下來的液硫黏度很低，而且過程氣一側(cè)的金屬壁溫又高于亞硫酸和硫酸的露點。最終一級硫冷凝器的出口溫度可低至127C，這主要取決于冷卻介質(zhì)。但是，由于有可能生成硫霧，故硫冷凝器應(yīng)有良好的捕霧設(shè)施，同時應(yīng)盡量避開過程氣與冷卻介質(zhì)之間溫差太大，這對最終一級硫冷凝器尤為重要。硫冷凝器后部設(shè)有氣液分別段以將液硫從過程氣中分別出來。氣液分別段可以與冷凝器組合為一體，也可以是一個單獨容器。再熱器再熱器的作用是使進入轉(zhuǎn)化器的過程氣在反響時有較高的反響速度，并確保過程氣的溫度高于硫露點。過程氣進入轉(zhuǎn)化器的溫度可按下述要求確定:①比估計的出口硫露點高14?17笆；②盡可能低，以使H2S轉(zhuǎn)化率最高，但也應(yīng)高到反響速度令人滿足；③對一級轉(zhuǎn)化器而言，還應(yīng)高到足以使COS和CS2充分水解生成H2S和CO2，即常用的再熱方法有熱氣體旁通法（高溫摻合法）、直接再熱法（在線燃燒爐法）和間接再熱法（過程氣換熱法）等，見圖4-8所示。熱氣體旁通法是從余熱鍋爐側(cè)線引出一股熱過程氣，溫度通常為480?650笆，然后將其與轉(zhuǎn)化器上游的硫冷凝器出口過程氣混合。直接再熱法是采納在線燃燒器燃燒燃料氣或酸氣，并將燃燒產(chǎn)物與硫冷凝器出口的過程氣混合。間接再熱法則采納加熱爐或換熱器來加熱硫冷凝器出口的過程氣，熱媒體通常是高壓蒸汽、熱油和熱過程氣，也可使用電加熱器。通常，熱氣體旁通法本錢最低，易于掌握，壓降也小，但其總硫收率較低，尤其是處理量降低時更加顯著。一般可在前兩級轉(zhuǎn)化器采納熱氣體旁通法，第三級轉(zhuǎn)化器采納間接再熱法。直接再熱法的在線燃燒器通常使用一局部酸氣，有時也使用燃料氣。這種方法可將過程氣加熱到任一需要的溫度，壓降也較小。缺點是假如采納酸氣燃燒，可能生成SO2（硫酸鹽化會使催化劑中毒）；假如采納燃料氣，可能生成煙炱，堵塞床層使催化劑失活。間接再熱法是在各級轉(zhuǎn)化器之前設(shè)置一個換熱器。此法本錢最高，而且壓降最大。此外，轉(zhuǎn)化器進口溫度還受熱媒體溫度的限制。例如，采納254C、4.14MPa的高壓蒸汽作熱源時，轉(zhuǎn)化器的最高溫度約為243笆。這樣，催化劑通常不能復(fù)活，而且COS和CS2水解也較困難。但是，間接再熱法的總硫收率最高，而且催化劑因硫酸鹽化和炭沉積失活的可能性也較小。綜上所述，采納不同的再熱方法將會影響總硫收率。各種再熱方法按總硫收率依次遞增的挨次為：熱氣體旁通法、在線燃燒爐法、氣/氣換熱法、間接再熱法。熱氣體旁通法通常只適用于一級轉(zhuǎn)化器，直接再熱法適用于各級轉(zhuǎn)化器，間接再熱法一般不適用于一級轉(zhuǎn)化器。燃燒爐（灼燒爐）由于H2S毒性很大不允許排放，故克勞斯裝置的尾氣即使已經(jīng)過處理也必需燃燒后將其中的H2S等轉(zhuǎn)化為SO2再排放。尾氣燃燒有熱燃燒和催化燃燒兩類，目前以熱燃燒應(yīng)用較廣泛。熱燃燒是在氧過量（通常為20%?100%）的條件下進展的燃燒溫度到達480?815笆。絕大多數(shù)燃燒爐是在負壓下自然引風(fēng)操作。由于尾氣中含有的可燃物，如H2S、COS、CS2、H2和元素硫含量太低（一般總計不超過3%）,故必需在高溫下燃燒，以使硫和硫化物轉(zhuǎn)化成SO2。燃燒尾