一、裝置簡介

　　硫磺回收裝置是煉油及天然氣企業(yè)中重要的組成部分，它的主要作用是使原油中所含的硫元素以單質(zhì)或某些化合物的狀態(tài)得以回收利用，以減輕或避免其直接排放對(duì)環(huán)境造成的污染。近年來隨著環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，環(huán)境威脅日益受到廣泛的重視，同時(shí)隨著一些法律和管理辦法的實(shí)施，硫磺回收裝置的地位在石化工業(yè)中變的比以往任何時(shí)候都更為重要，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性也逐漸趨于合理，成為上述企業(yè)中不可缺少的組成部分。

　　二、主要設(shè)備

　　(一)反應(yīng)爐

　　反應(yīng)爐又稱為燃燒爐?？梢哉J(rèn)為是Claus法制硫工藝中最重要的設(shè)備。反應(yīng)爐的主要功能有兩個(gè)：一是使原料氣中1／3體積H2S轉(zhuǎn)化為S02，使過程氣中的H2S和S02的比保持2：1；二是使原料氣中若干組分(如NU3、烴類)在燃燒過程中轉(zhuǎn)化為N2、C02等惰性組分。不論部分燃燒法或分流法，反應(yīng)爐中或多或少都要生成一些元素硫。影響反應(yīng)爐的操作因素主要包括火焰溫度、花墻的設(shè)置、爐內(nèi)停留時(shí)間、火嘴功能等。

　　(二)廢熱鍋爐

　　廢熱鍋爐的功能是從反應(yīng)爐出口氣流中回收熱量并發(fā)生蒸汽，同時(shí)按不同工藝方法使過程氣的溫度降至下游設(shè)備所要求的溫度，并冷凝和回收元素硫。設(shè)計(jì)Claus裝置廢熱鍋爐時(shí)，除應(yīng)遵循一般火管式蒸汽鍋爐的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則外，也應(yīng)考慮Claus裝置的若干特殊要求，勿廢熱鍋爐高溫氣流人口側(cè)管束的管口應(yīng)加陶瓷保護(hù)套、人口側(cè)管板上應(yīng)加耐火保護(hù)層等等。

　　(三)轉(zhuǎn)化器

　　轉(zhuǎn)化器的功能是使過程氣中的U2S和S02在其催化劑床層上繼續(xù)進(jìn)行Claus反應(yīng)而生成元素硫，同時(shí)也使過程氣中的COS、CS2等有機(jī)硫化物在催化劑床層上水解為H2S和C02。

　　目前Claus裝置常用的轉(zhuǎn)化器類似一個(gè)水平放置的圓柱體，氣體進(jìn)口在頂部，出口則在底部。轉(zhuǎn)化器內(nèi)催化劑床層的厚度為1～1。5m。可以每個(gè)轉(zhuǎn)化器使用一個(gè)容器，但對(duì)規(guī)模在100t／d以下的裝置，大多是用縱向或徑向的內(nèi)隔板把一個(gè)容器分隔為一個(gè)以上的轉(zhuǎn)化器。雖然大多數(shù)轉(zhuǎn)化器為臥式的，但800t／d以上的大型裝置也有采用立式的。

　　轉(zhuǎn)化器的空速在300-1000h（-1范圍內(nèi)(對(duì)過程氣而言)，通常各級(jí)轉(zhuǎn)化器都采用相同的空速。但實(shí)質(zhì)上對(duì)反應(yīng)物而言，一級(jí)轉(zhuǎn)化器進(jìn)口濃度比下游轉(zhuǎn)化器要高5—25倍，因此即使對(duì)過程氣而言空速相同，對(duì)反應(yīng)物而言實(shí)際下游轉(zhuǎn)化器的空速要比一級(jí)轉(zhuǎn)化器低得多。

　　考慮到有機(jī)硫化物水解的要求，一級(jí)轉(zhuǎn)化器過程氣出口溫度必須保持在310—340℃。以后各級(jí)轉(zhuǎn)化器則由于冷凝分離了大量硫蒸氣，也不存在有機(jī)硫化物水解的問題，可以在較低的溫度下操作，以獲得較高的轉(zhuǎn)化率。例如原料氣中H2S含量較高的部分燃燒法裝置，典型的二級(jí)轉(zhuǎn)化器出口溫度為240～260℃，而三級(jí)轉(zhuǎn)化器則為180～220℃。

　　(四)冷凝器

　　冷凝器的功能是把轉(zhuǎn)化器中生成的元素硫蒸氣冷凝為液體而除去，同時(shí)回收熱量。對(duì)大多數(shù)物質(zhì)，這僅是一個(gè)放熱的相變化過程，但對(duì)硫磺而言，則有其特殊的復(fù)雜性。造成復(fù)雜性的原因是氣態(tài)硫和液態(tài)狀硫都是不同硫品種的混合物，蒸氣是由S2至S8不同的聚合物種類組成，液體則是由S8環(huán)狀和Sn鍵狀聚合物的混合物。n值可以達(dá)到相當(dāng)大。每種相態(tài)的組成是由各種類互相轉(zhuǎn)化的平衡反應(yīng)所控制，所以和溫度密切有關(guān)。

　　從理論上講冷凝器的設(shè)計(jì)(或操作)溫度越低，冷凝回收的硫蒸氣也越多。但必須注意冷凝過程中硫霧沫的形成問題，對(duì)前幾級(jí)冷凝器而言，應(yīng)適當(dāng)提高冷凝器出口溫度以防止形成硫霧沫，并在冷凝器中裝金屬網(wǎng)狀填料作除沫用。最后一級(jí)冷凝器的出口溫度應(yīng)控制得盡可能低(125012左右)，并從氣體速度、壓力降、溫度梯度等方面加以精心設(shè)計(jì)，使硫霧沫的形成減少至最低。

　　(五)捕集器

　　捕集器的功能是從未級(jí)冷凝器出口氣流進(jìn)一步回收液硫和硫霧沫。此設(shè)備的重要性曾長期被忽略，但某些工業(yè)裝置的數(shù)據(jù)已表明，高達(dá)2％的產(chǎn)量來自捕集器。二業(yè)裝置常用的捕集器有泡罩塔型、波紋板型和金屬絲網(wǎng)型等幾種。近年來大多數(shù)裝置采用金屬絲網(wǎng)型，氣速為1．5-4．1m／s時(shí)，平均捕集效率可達(dá)97％以上，尾氣中硫含量約為0．56g／m3。