【2017年整理】克劳斯硫磺回收工艺的选择

【2017年整理】克劳斯硫磺回收工艺的选择 克劳斯硫磺回收工艺的选择 发布日期:2012-08-27 引言 克劳斯(Claus)法是一种比较成熟的多单元处理技术，是目前应用最为广泛的硫回收工艺。但其受到反应温度下化学反应的平衡和传统克劳斯工艺本身的限制，影响整个硫磺回收装置的回收率。所以为了改善克劳斯装置效能、提高硫磺回收率和尾气排放达标，不断有开发的新技术对传统的克劳斯工艺进行改进，来满足不同进料条件。 在优化硫磺回收装置的流程中，首要考虑的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 是进料酸气的组成，常规克劳斯工艺要求酸气中H2S含量要大于50%，但往往酸气中H2S的含量非常低(5-50%左右)，且有时还含有大量的CO2。贫酸气不能满足常规克劳斯燃烧炉的操作温度要求，且火焰稳定性差，所以需要对常规工艺实施改进。另外，酸气中可能含有NH3和烃类物质，也会引发后续的一系列问题。所以同样也需对常规克劳斯工艺进行改进，以求处理这些污染物。 这篇文章的目的就是讨论三种不同组成的进料气，基于不同类型的克劳斯及改进克劳斯工艺过程，来提高整体装置的总硫收率。两种不同组成的原料气分别如下，H2S>50%和H2S<50%。本文以ProMax工艺流程模拟软件作为模拟计算工具，考察以上两种酸气在多种克劳斯硫磺回收工艺中的反应情况。 工艺流程 图-1 克劳斯硫磺回收装置流程图 富酸气(H2S>50%)的工艺流程 1 根据富酸气中H2S>50mole%及装置硫磺回收率的要求，我们对流程进行了几项优化和改进措施的考虑，如两级或三级克劳斯，包括或不包括直接氧化反应器，亚露点反应器等。图-1是克劳斯硫磺回收装置的流程示意图，其中虚线标出的部分是基础流程的改进 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 我们以一套两级克劳斯回收装置作为基础 案例 全员育人导师制案例信息技术应用案例心得信息技术教学案例综合实践活动案例我余额宝案例 研究讨论，其酸气组成H2S的摩尔含量大约在93%左右。使用ProMax对克劳斯硫磺回收工艺进行了初始建模及计算，并准确地吻合了工厂的操作数据。表-1列出了ProMax模拟结果与操作数据的对比，及改进后流程参数对的详细情况 富酸气组成及基础案例数据对比 实际装置的硫磺回收率为91.8%，低于目前新建装置所需达到的要求。通过检验，我们发现可以调整某些参数来优化装置的总硫收率。下面我们根据目前的工业 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，通过对模型参数的改变来优化模拟实际装置的情况。 废热锅炉的出口温度由449?降低至371?，并在废热锅炉后增加了硫磺冷凝器，以便回收在燃烧炉中生成的硫磺。硫磺冷凝器的加入改善了硫磺回收率，这是因为在硫磺产物吸附在克劳斯反应器的催化剂床层上，降低了反应效率。同样通过对一级再热器出口温度的控制，使一级克劳斯反应器的出口温度降为343?，而不是386?。 降低反应器的温度会提高克劳斯反应的转化率，但是又要保证足够高的温度使COS和CS2的水解。相似的控制二级再热器的出口温度，使二级克劳斯反应床层的温度比硫磺露点温度高30?，当催化剂床层温度越接近硫磺露点温度时，装置的总硫收率就会越高。最后关心的问题是控制尾气中H2S/SO2摩尔比，在克劳斯反应中主要反应如下: 现场数据显示尾气中H2S/SO2摩尔比为1.2:1，在改进的模拟流程中，调整控制进入燃烧炉空气的量，使摩尔比为2:1。将这些看似微小的调整应用在模拟流程中，总硫收率由91.8%提高至96.1%，相比于原始设计提高了4.3%，结果见表-1。接下来以改进的两级克劳斯流程作为基础模型，同其他的改进流程进行对比 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 。 2 标准的三级克劳斯流程 当进料为富气时，典型的三级克劳斯硫磺回收装置中硫磺回收率可以达到96-97.5%。(若要求尾气达标，需增加尾气处理装置，可使总硫收率达到99.9,以上)。鉴于此结论，将二级克劳斯改为三级克劳斯硫磺回收装置，流程图见图-2。 同样控制尾气中H2S/SO2的摩尔比为2:1，并在ProMax模拟流程中认为克劳斯反应趋近95%的平衡转化率。第一级克劳斯反应器的温度为343?，以保证COS和CS2的水解反应温度。二、三级反应器的温度控制在比硫磺露点温度高30?，以便获得较高的总硫收率。 可见通过ProMax的模拟结果来看硫磺回收率增加到了98%，比二级克劳斯反应流程要高出1.9%的转化率。各硫磺回收工艺流程对比结果见表-2。(表中所有流程中都是假定按照优化后的条件下获得的硫磺回收率，实际操作装置的回收率可能会比报告中数值低0.5-1%。) 富酸气工艺流程总硫收率对比 3 三级克劳斯硫磺回收-ProMax流程图 二级克劳斯+选择性氧化(超级克劳斯) 将常规的第三级克劳斯反应器替换为选择性氧化的反应器，在此反应阶段采用的是将H2S直接氧化为元素硫的催化剂，这个工艺过程叫做超级克劳斯法。此法包括Superclaus 99和Superclaus 99.5两种类型，前者总硫收率为99%左右，后者总硫收率可达到99.5%。Superclaus 99的特点是将两级常规克劳斯法催化反应器的尾气，直接通入到选择性氧化的反应器中。而Superclaus 99.5工艺在选择性氧化反应段前增加了加氢反应段，使过程气在进入选择性氧化反应器前的SO2、COS、CS2都转化为H2S，从而使总硫收率达99.5%。 表-2中的硫磺回收对比流程，我们采用的是超级克劳斯反应器而不带加氢反应器的流程情况，并设定其超级克劳斯转化效率设为85%。超级克劳斯的另一工艺特点是在尾气进行选择性氧化反应器前，需要并入适当量的空气，以促进H2S在催化剂上氧化为元素硫。将常规克劳斯装置替代为超级克劳斯选择性氧化的反应器后，总硫收率为98.8%，比常规工艺增加了0.8%。 二级克劳斯+低温床 接下里的案例中我们用采用低温床反应器作为工艺流程中的最后一级反应器。由 4 于克劳斯的反应是放热的反应，所以降低反应的温度，会更趋近反应的平衡。低温床和常规克劳斯工艺最大差别就是，其反应器的操作温度低于硫露点温度，且生成的硫吸附在催化剂上。基于这种情况，需要多一个反应器在较高温度下运行将硫脱附逸出，从而使催化剂获得再生。过程气在离开第三级冷凝器后不需要加热，而可以直接进入低温床反应器，因此液流直接冷凝在低温反应器的催化剂上;再有同样控制尾气中H2S/SO2的摩尔比为2:1。在表-2中我们可以看出总硫收率为99%。 除以上方法，为了提高现有装置的处理量或者提高总硫收率，我们可以考虑在常规克劳斯装置中使用富氧空气或者纯氧。使用富氧空气可减少过程气中的惰性气体(氮气)量从而提高了装置的处理能力。除此以外，空气中氧含量的增加可以提高燃烧炉的温度，保证进料气中烃类组分的完全燃烧，防止了催化床层的积炭及烟层沉积。 贫酸气(H2S<50%)的工艺流程 当原料气中H2S含量在50%以下时，采用直流法难以使反应炉内的燃烧稳定，此时我们需对此采取新的工艺手段。如此前讨论的，如果进料气中的烃类不能完全燃烧，会影响催化剂的活性和使用寿命。在这里我们讨论以下几种针对原料气中H2S含量较低的情况下，为提高总硫收率而实施的工艺改进。如四级克劳斯+酸气预热、Selectox直接氧化法、分流法和富氧法。 预热酸气法 下面我们以四级克劳斯反应流程和H2S含量为21%的贫酸气为基础案例来做讨论，其原料气组分、现场操作数据及ProMax模拟数据对比见表-3。为了使燃烧炉燃烧稳定，采用了将酸气预热至260?的工艺。这里采用了ProMax作为流程模拟工具对现场数据进行校验对比，从中可以清楚地看出ProMax很好的吻合了现场的数据，为后续流程调整提供了可靠的技术保证。 四级克劳斯反应器可以到达96.3%的总硫收率，其燃烧炉的出口温度为927?。(进料为贫气的常规三级克劳斯硫磺回收装置，一般的总硫收率能达到94-96%) 5 贫酸气组成及案例数据对比 Selectox工艺 Selectox工艺是由美国UOP公司开发的，按照所选用的催化剂在371?左右将H2S氧化为SO2。目前Selectox工艺有一次通过和循环法两种。当酸气中H2S含量小于5%时可采用一次通过法;当H2S含量大于5%时(5-40%)为控制反应温度使过程气出口温度不高于371?，则需将过程气进行循环。在此对比案例中采用的既是Selectox循环工艺，因为进料气中H2S含量为21%。 Selectox循环工艺最大的特点是取消了常规克劳斯法的燃烧炉，而取而代之的是第一级Selectox转化器，回收率可达到潜硫量的80%左右。由于克劳斯的强放热反应，我们需要监控循环酸气中H2S浓度，以免浓度过大造成反应器的过热。在Selectox循环工艺中采用了通过循环风机引来一级硫磺冷凝器的过程气，用来稀释进入第一级Selectox转化器中H2S浓度，使其小于5%。控制Selectox床层的温度在370?左右，第一级转化器后采用的是常规的两级克劳斯反应器，ProMax的模拟结果显示气总硫收率为96.3%。 酸气分流工艺 6 另外一种解决贫酸气反应炉燃烧温度低的问题的办法是酸气分流法。部分酸气通入到废热锅炉中，但进入燃烧炉中的氧气量并没有变，所以这提高了燃烧炉温度及火焰的稳定性。应该指出的是，由于分流法中部分原料气不经过反应炉即进入催化反应段，未燃烧的烃类可能会影响下游的催化剂性能。此酸气分流工艺的总硫收率为96.2%，结果见表-4。 富氧工艺 增加空气中氧气的含量可以增加燃烧炉中火焰的稳定性，酸气的分流比例会随着氧含量的增加而有所降低，见表-4。如前所述，富氧工艺针对富酸气或是贫酸气的硫磺回收系统，除了提高装置的处理量和总硫收率外，还增加了SCOT尾气装置的处理效率、提高了燃烧炉温度等优点。 贫酸气工艺流程总硫收率对比 结论: 常规的三级克劳斯硫磺回收装置可应用在富酸气的流程中，但为了达到如今总硫收率99.8%以上的标准，我们必须要对常规工艺进行该改进或增加相应的尾气净化装置。在此我们可以使用低温床及直接氧化床取代最后一级的克劳斯反应器，同样采用SCOT尾气处理流程，同样可以到达提高总硫收率的目的。 贫酸气工艺流程的改进是保证燃烧炉的温度，使燃烧炉火焰稳定。如酸气中含NH3时，应该提高火焰温度，以保证NH3在燃烧炉中分解，而不会对后续克劳斯催化剂产生破坏。在处理相似的问题时，富氧燃烧或特殊的燃烧炉都可作为选择的手段。在所有的涉及到NH3的流程中，燃烧炉是至关重要的设备，要给与充分设计考虑以确保除掉NH3。 为了实现针对任何酸气组分，都能满足国家标准的硫磺回收装置设计，一款强有力的工艺流程模拟软件是必不可少的工具。ProMax已然证明了其在硫磺回收工艺方面的能力，除了常规的克劳斯回收工艺外，其在低温床、Selextox、SuperClaus、富氧等多种工艺上也表现出色;并通过跨流程连接功能，可将酸性水汽提、胺液再生、硫磺回收、尾气净化等工艺串联在一起，大幅提高了工程师的工作效率。ProMax灵活的界面操作及准确稳定的计算结果给工程设计人员、装置操作人员提供了优化设计、发现并解决问题的强有力的技术支撑和专业工具。 关于达美盛(DMS) 北京达美盛软件有限公司(BeiJing DMS Co.,Ltd.)，始终致力于智慧工厂和智慧 7 建筑全生命周期二三维数据一体化整合服务，是目前大中华地区唯一专注于工程及运维领域相关软件上线培训与辅导、系统整合及软件开发、3D工程设计顾问及强化指导、业主运维可视化管理，HSE模拟培训为主的服务公司。 公司拥有业界最专业的技术开发和工程服务团队，能够为用户提供全生命周期的整体解决方案，涵盖招投标、概念设计、详细设计、施工建设、运行维护、改扩建、退役等各个阶段。 欢迎致电24小时咨询热线 400-690-6668，给我们留言 8 2003-2004高二(理)物理单元测试题 一、选择题: 1、关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是: ( ) A(磁感线只能形象地描述各点磁场的方向;B(磁极之间的相互作用是通过磁场发生的; C(磁感线是磁场中客观存在的线; D(磁感线总是从磁体的北极出发、到南极终止。 2、关于磁感线下列说法正确的是:( ) A.磁体外部的磁感线是从磁体北极出来，进入磁体南极;而在磁体内部是南极指向北极; B.沿磁感线方向，磁场越来越弱; C.所有的磁感线都是闭合的; D.磁感线与电场线一样不能相交; 3、如图所示，表示磁场对直线电流的作用，其中不正确的是: ( ) × × × × × × × ? ? ? ? ? F B × ×F× × × ×I ? ? ? ? ?I × × × × × × B ? ?F? ? B I F I × × × × × × × ? ? ? ? ? B A B C D 4、下列关于磁电式电流表的说法中不正确的是: ( ) A(磁电式电流表只能测定电流的强弱，不能测定电流的方向; B(其内部的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的; C(磁电式电流表的指针偏转角度的大小与被测电流的大小成正比; D(磁电式电流表的优点是灵敏度高，缺点是允许通过的电流很弱。 5、如图所示，闭合导线圆环被一绝缘细线悬挂着，条形磁铁和导线圆环在同一平面内，当 导线圆环中通以如图所示的电流瞬间，导线圆环将 ( ) A(a向里，b向外转动，同时向磁铁靠近 B(a向外，b向里转动，同时向磁铁靠近 C(a向里，b向外转动，同时远离磁铁 D(a向外，b向里转动，同时远离磁铁 6、一个运动电荷通过某一空间时，没有发生偏转，那么这个空间是否存在电场或磁场，下列说法正确的是: ( ) A、一定不存在电场 B、一定不存在磁场 C、一定存在磁场 D、可能既存在磁场，又存在电场 7、关于带电粒子所受洛仑兹力F、磁感强度B和粒子速度v三者方向间关系，下列说法正确的是: ( ) A、F、B、v三者必定均保持垂直 B、F必定垂直B、v，但B不一定垂直v C、B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于v D、v必定垂直于F、B，但F一定垂直于B 8、如图所示，α粒子和质子从匀强磁场中同一点出发，沿着与磁感强度垂直的方向以相同的 初速度v反向运动(若磁场足够大，则它们可能相遇时所走的路程之比是 [ ] A(1?1 B(1?2 C(2?1 D(4?1 9、如图所示，对于通电长直螺线管，下述结论正确的是 [ ] A(其内部可看作是匀强磁场，磁感线平行且等距，磁感强度大小、方向不变 高二(理)物理单元测试题(磁场)9 B(其效果相当于条形磁铁，磁感线从N极指向S极 C(螺线管在通电过程中会产生收缩形变效果 D(以下结论都不对 10、电子以初速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则:( ) 0 A(磁场对电子的作用力始终不变; B(磁场对电子的作用力始终不做功; C(电子的动量始终不变; D(电子的动能时刻在改变。 11、在同一平面内有两根平行的通电导线a与b，关于它们相互作用力方向的判断，正确的 是 [ ] A(通以同向电流时，互相吸引( B(通以同向电流时，互相排斥( C(通以反向电流时，互相吸引( D(通以反向电流时，互相排斥( 12、条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠近S极一侧悬挂一根与它垂直的导电棒，如图所 示(图中只画出棒的截面图)(在棒中通以垂直纸面向里的电流的瞬间，可能产生的情况是 [ ] A(磁铁对桌面的压力减小( B(磁铁对桌面的压力增大( C(磁铁受到向左的摩擦力( D(磁铁受到向右的摩擦力( 13、如图所示，三个质子1，2，3，分别以大小相同、方向如 图 所示的初速度v1，v2和v3经过平板MN上的小孔o射入匀强磁 场，磁场方向垂直于纸面向里，整个装置放在真空中，不计重 力(则这三个粒子在磁场中运动后打到平板MN上的位置到小孔 o的距离s1，s2，s3关系正确的是 [ ] A(s1,s2,s3 B(s1,s2,s3 C(s1=s2,s3 D(s1=s3,s2 14、长方体金属块放在匀强磁场中，有电流流过金属块，如图，则:( ) A、金属块上下表面电势相等 B、金属块上表面电势高于下表面电势 C、金属块上表面电势低于下表面电势 D、无法判断上下表面电势高低 高二(理)物理单元测试题(磁场)10 2003-2004高二(理)物理单元测试题 班级______姓名__________座号______ 时间:90分钟 出题:张德忠 一、选择题: 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 选项 二、填空题: 15、(在倾角为30?的光滑斜面上垂直放置一根长为L、质量为m的直导体棒，一匀强磁场 垂直于斜面向下，如图所示，当导体棒内通有垂直纸面向里的电流I时，导体棒恰好静 止在斜面上，则磁感应强度的大小为B= 。mg/2IL 16、如图所示，在x轴上方有磁感应强度为B的匀强磁场，电子从O点射入磁场，其初速 度υ与x轴成30?角，该电子经过x轴时的位置是 ，在磁场中运动的时间 为 。 mv/Bq 17、一束带电粒子流从小磁针上方平行于小磁针方向从左向右飞过,结果小磁针北极向纸内 可以判断这束带电粒子带___________电荷。 转动, 18、如图是等离子体发电机示意图，平行金属板间的匀强磁场磁感强 度B=0.5T，两板间 距离为20cm，要使输出电压为220V，则等离子体垂直射入磁场的速度v= _________m/s，a是电源的 极。 三、论述题: 6-419、电子以1.6×10m/s速率垂直射入B=2.0×10T的匀强磁场中，求电子做圆周运动的 轨道半径和周期 高二(理)物理单元测试题(磁场)11 、在磁感应强度为B的匀强磁场中，垂直磁场方向放入一段长为L的通电导线，单位长20 度导线中有n个自由电荷，每个电荷的电量为q，每个电荷定向移动的速度为υ，试用通电导线所受的安培力等于运动电荷所受洛仑兹力的总和，证明单个运动电荷所受的洛仑兹力f=qυB。 21、已知回旋加速器中D形盒内匀强磁场的磁感应强度B=1.5 T，D形盒的半径为R= 60 cm， 4两盒间电压u=2×10 V，今将α粒子从近于间隙中心某处向D形盒内近似等于零的初速度，垂直于半径的方向射入，求粒子在加速器内运行的时间的最大可能值. 20、解:如图，长为L的导体，电流强度I，则其所受的磁场力为F=BIL(3分) m 由电流强度的微观表达式可得I=ngvs(3分) FBLngsvm 导体中的总自由电子数N=nsL(1分)(2分) F,,,BqvNnLs 21、解析:带电粒子在做圆周运动时，其周期与速度和半径无关，每一周期被加速两次， 每次加速获得能量为qu，只要根据D形盒的半径得到粒子具有的最大能量，即可求 出加速次数，进而可知经历了几个周期，从而求总出总时间. 粒子在D形盒中运动的最大半径为R 则R=mv/qBv=RqB/m ,mm 12222mv,BqR/2m则其最大动能为E= kmm222粒子被加速的次数为n=E/qu=BqR/2m-u km 则粒子在加速器内运行的总时间为: 222TBqRmBR,,-5t=n? =4.3×10 s ,,,22muqB2u, 高二(理)物理单元测试题(磁场)12 高二(理)物理单元测试题(磁场)13