CPS硫磺回收工艺的工程实践

我国天然气净化厂长期依靠国外工程公司的技术,以减少天然气处理外排废气的SOz排放量。对于中等规模的硫磺回收装置,国际上通常采用四级低温克劳斯工艺、CBA工艺等。为形成自主的酸性气田天然气净化配套技术,对四级低温克劳斯工艺、CBA工艺进行原理剖析,揭示其工艺的局限性,阐明自主的CPS硫磺回收工艺的改良性。CPS硫磺回收工艺于2009年首次应用于某天然气净化厂,通过2年的实际运行,装置生产平稳正常。在设备制造、生产操作、投资、工期、节能、自动切换等方面体现了工业应用的优势。     

超级克劳斯(SuperClaus)工艺的工程实践及初步剖析

四川忠县天然气净化厂硫磺回收装置设计采用荷兰JE公司许可的四级转化超级克劳斯（Super Claus）工艺。通过对引进技术的整理，经过充分消化吸收引进装置的通用先进技术及重点专利技术，结合国内硫磺回收装置的设计经验，对引进工艺的技术进行初步剖析，揭示常规克劳斯工艺的局限性和超级克劳斯工艺的改良性以及超级克劳斯工艺在工业实践中突显的优点。说明实现超级克劳斯工艺国产化的可能性。     

国外三家公司的硫回收技术考察

考察了采用荷兰Ｃｏｍｐｒｉｍｏ公司、加拿大Ｄｅｌｔａ公司及美国Ｐａｒｓｏｎｓ公司硫回收及尾气处理先进技术的工业装置概况。ＫＰＥ公司鹿特丹炼油厂应用Ｃｏｍｐｒｉｍｏ公司的Ｓｕｐｅｒｃｌａｕｓ工艺,将二级常规Ｃｌａｕｓ工艺改造为三级常规Ｃｌａｕｓ和Ｓｕｐｅｒｃｌａｕｓ工艺,硫产量由原来的５０ｔ／ｄ上升到７０ｔ／ｄ,硫回收率由９４％上升到９９．２％,液硫脱气采用Ｓｈｅｌｌ公司的技术,Ｈ_２Ｓ含量脱前约３００μｇ／ｇ,脱后低于１０μｇ／ｇ,混合烟气中ＳＯ_２浓度１５００ｍｇ／ｍ~３。加拿大Ｗｅｓｔｃｏａｓｔ　Ｅｎｇｅｒ－ｇｙ公司的天然气工厂采用Ｄｅｌｔｕ公司的四级ＭＣＲＣ工艺,硫产量１０５０ｔ／ｄ,余热锅炉产生３．５ ＭＰａ蒸汽,过程气采用蒸汽加热及气－气换热,硫回收率９９．３％,液硫采用循环脱气,脱后液硫中Ｈ_２Ｓ含量为对２０～３０μｇ／ｇ。Ａｌｌｉａｎｃｅ、ＬａｋｅＣｈａｒｌｅｓ及Ｔｅｘａｃｏ三家公司的炼油厂应用Ｐａｒｓｏｎｓ公司的ＢＳＲ工艺,都用三级Ｃｌａｕｓ工艺,前两者余热锅炉产生４ ＭＰａ蒸汽,后者产生１ＭＰａ蒸汽。尾气采用还原吸收工艺,硫回收率９９．８％,排入大气的尾气Ｈ_２Ｓ浓度低于１０μＬ／Ｌ。     

Claus尾气加氢催化剂活性衰减的原因分析及改进措施

针对中化泉州石化有限公司硫磺回收装置Claus尾气加氢催化剂活性快速下降的情况,分别从积硫、积炭、水热老化、硫酸盐化、催化剂预硫化不完全或失硫、沟流等方面分析了引起催化剂活性下降的原因,并提出了相应的判断依据及恢复催化剂活性的对策。结果表明,催化剂活性快速下降的主要原因是加氢反应器的气体分布器设计不合理,造成过程气在加氢反应器内未均匀分布,另外,由于加氢反应催化剂堆密度较低,装置在较高负荷下发生了沟流;通过对加氢反应器的气体分布器的开口进行部分封堵及在加氢催化剂上部敷设瓷球防护层等措施,有效抑制了沟流的发生,稳定了催化剂活性,保证了装置高负荷稳定运行。     

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本文系统地讨论了用最小自由能法计算克劳斯反应的平衡组成、催化转化克劳斯反应的速率及克劳斯法制硫装置的(火用)平衡.并由此提出改良克劳斯法制硫装置两个必然发展的方向。     

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本文回顾了加拿大酸性天然气净化及硫磺回收工业的近期历史和经验;对常用的酸性气处理工艺进行了讨论,并介绍了最近发展的渗透膜工艺及其与sulfinol工艺操作参数的比较;还介绍了加拿大使用的几种硫磺回收工艺,说明了MCRC～(TM)工艺的相对优点。     

克劳斯法制硫过程中最小自由能应用问题

本文用最小自由能法研究了克劳斯法制硫过程。计算结果与装置实际数据相比,说明最小自由能法可用来计算较精确的酸气燃烧反应产物的平衡组成。计算的COS、CS_2偏低,H_2、CO可能偏高,但相差有限;继后在<700K低温段,用最小自由能法计算出的尾气中H_2S/SO_2远远偏离2/1,说明这一段的克劳斯法制硫过程在很大程度上是受动力学控制的。     

硫磺回收装置在线分析及调节系统

简要介绍了克劳斯(Claus)法硫磺回收技术的工艺反应机理，并对常用几种在线分析及调节系统进行了分析与比较。     

硫回收装置的内冷式催化反应器

改良Claus工艺和相应的尾气处理工艺在不断地优化,以达到更高的硫回收率。如今的技术已可满足环保部门提出的最严格的要求,但是,这类工艺的投资和操作成本在很大程度上取决于硫回收装置必须达到的回收率。利用新一代催化反应器,即所谓的“催化热板反应器”,可优化投资和操作成本。这种创新反应器的特点是以生产蒸汽的方式在催化剂床内直接移走反应热。通过这种方式,流过催化剂床的工艺气体的温度可控制在很窄的范围内。这对Claus反应有很大的益处,因为较低的工艺气体温度将使反应进行得更加完全。论述新一代催化反应器的特点和它们在硫回收方面的应用。     

克劳斯硫回收系统通用流程模拟软件CLAUS

介绍了克劳斯硫回收系统通用流程模拟软件－ＣＬＡＵＳ，通过对实际流程进行操作型与设计型的模拟计算，证明该软件符合生产实际，可以用于工程设计和实际工况的模拟分析与优化。