硫磺装置硫比值分析仪的在线分析及应用控制

　　0　引言

　　石油化工已成为当今世界经济社会发展的重要推动力量,然而石化行业的发展却对自然环境造成极大的破坏,日益威胁到人类健康和生存空间,如何保护环境和可持续发展是人类面临的共同课题,世界各国都制定了极为严格的环保法规。我国也制定了《大气污染物综合排放标准》(GB 16297-1997)来限制SO2等大气污染物的排放,并将节能减排作为今后经济社会协调发展的一项长期中心任务,“十一五”期间我国更是将SO2和COD排放量作为减少排放的主要控制指标,而高含硫油的炼制在降低成本的同时也给炼油企业提出了新的挑战,提高硫磺回收装置的酸性气体回收率和制硫能力可有效降低排放到大气中的硫化物含量,对于环境保护和提升企业的经济社会效益至关重要。

　　1　硫磺回收的工艺原理

　　硫磺回收装置主要由脱硫、制硫(也称硫磺回收)、尾气处理和污水汽提等四部分组成。来自上游装置的含H2S的干气、液态烃和瓦斯经醇胺溶液吸收和富液再生实现脱硫,分离出的富H2S酸性气与各装置酸性水经污水汽提分离出的酸性气,在脱水除杂后进入燃烧炉燃烧,产生大量硫蒸汽和气态硫化物。高温过程气经余热炉和冷凝器脱硫后进入转化器,过程气中的H2S和SO2继续在催化剂床中反应生成硫,通过冷凝器分离出液态硫,并制成硫磺,即完成制硫(即硫磺回收)过程,将剩余过程气加氢还原和冷却吸收后即可实现尾气处理过程,吸收液循环利用,净化后的尾气则经焚烧炉焚烧后排入大气。

　　在上述流程中,硫磺回收部分是整个装置的核心和关键,它既决定了硫的转化率和回收率,也是排放量达到环保指标的主要因素。硫磺回收工艺采用改良的克劳斯(claus)部分燃烧法制硫。该法是使含H2S的酸性气体在燃烧炉内与空气发生不完全燃烧,严格控制配风量,使H2S反应后生成的SO2量满足H2S与SO2的体积(分子)比等于或接近于2∶1,未反应的H2S与产生的SO2在没有催化剂的高温条件下发生反应,生成气态硫单质和水,随后冷凝分离出液体硫磺,脱硫后的过程气加热或与高温气掺和升温后进入催化反应器(即转化器),其中未反应的H2S和SO2在催化剂存在的条件下继续反应,生成气态硫单质和水,转化器生成的硫也经过冷凝后回收。其化学反应过程如下[1]:燃烧炉的主反应:　2H2S+O2→2H2O+S2实际反应步骤是:　H2S+32O2→SO2+H2O2H2S+SO2→32S2+2H2O转化炉的主反应:　2H2S+SO2→2H2O+3nSn由此可见,控制好H2S和SO2的比值是提高硫转化率的关键,当H2S和SO2的配比(简称硫比值)为2∶1时,硫的转化率最高。由于在反应过程中还存在其它副反应。因此,通过调节酸性气与空气的配比可实现硫转化率和回收率的最大化。