硫磺回收技术问答

硫磺回收技术问答

1、我公司酸性气来源有哪些？

答：加氢脱硫装置、焦化装置、污水汽提装置、连续重整脱硫装置。

2、常用制硫有哪几种方法？各在什么情况下使用？

答：（1）部分燃烧法：在酸性气H2S浓度大于50%场合使用。

（2）分流法：在酸性气H2S浓度15-50%酸性气HS浓度。

（3）直接氧化法：在酸性气H2S浓度小于15%场合使用。

3、试述分硫法制硫的原理？

答：分硫法是将1/3的酸性气引入燃炉，所配空气量为烃类完全燃烧和H2S完全燃烧生成SO2来计算，对H2S来说反应结果在炉内没有气体硫生成，只有SO2生成。2/3的酸性气在一级转化器前与燃烧炉内生成的SO2汇合，同时进入转化器，在催化剂作用，SO2和H2S作用生成气体硫。

4、试述直接氧化法制硫的原理？

答：直接氧化法是将空气预热到一定温度再引进燃烧炉转化器反应，所需配风量为酸性气体中烃完全燃烧和1/3H2S完全燃烧生成SO2来计算，反应结果在燃烧炉或转化器内均生成气体硫。

5、试述部分燃烧法制硫的原理？

答：采用克劳斯部分燃烧法，即：将全部酸性气引进燃烧炉，所配风量按照烃类完全燃烧和1/3H2S完全燃烧生成SO2来计算，对H2S来说，反应的结果炉内约有65%的H2S转为气态硫，余

下35%的HS中的1/3燃烧成SO2，2/3保持不变。炉内反应剩余的H2S、SO2在转化器内的催化剂作用下发生反应生成硫。

制硫过程可以用以下化学反应式表示：

第一步H2S+1/2O===1/2S2+H2O-37.5*103千卡/摩尔

H2S+2/3=====S2O+H2O+124*103千卡/摩尔

第二部H2S+SO2====3/ese+ H2O+21*103千卡/摩尔

硫的生成可在高温下进行，也可在低温下进行其温度界限在500-6000C。

高温下生成硫为吸热反应，升高温度对反应有利。3000C以上可自动进行，600-7000C时转化率为20-50%。13000C时转化率为75%，低温下生成硫须在催化剂存在时进行，为放热反应。降低温度对反应有利，150-2000C转化率最高。反应速度可满足工艺要求，为防止硫冷凝在催化剂上，反应温度一般控制在220-3500C，最合适温度为2500C左右。

6、传统克劳斯工艺硫回收率低的原因？

答：（1）克劳斯反应为平衡反应，所以H2S、S2O不可能完全转化成硫，有一部份必须在尾气中带出

（2）由于在反应过程中生成大量水，而实际上无法将其从过程中除去，这也妨害了转化的进行，降低了硫回收率。

（3）在生产实际中，要想H2S和S2O之比严格控制在2：1非常困难，造成H2S、S2O不能按比例进行反应。

7、什么叫催化剂？催化剂作用有哪些特征？

答：能改变某些物质的化学反应速度，而在反应过程和反应终了时，本身不起化学反应变化，而保持原有化学性质的物质叫催化剂。

其作用有如下特征：

（1）在化学反应中能改变反应的速度，其通过降低活化能来达到的。

（2）不改变化学平衡。

（3）具有选择性，一种催化剂只能使用在某一反应中。

7、硫磺的性质？

答：（1）物理性质：硫磺是一种浅黄色的晶体，分子量32，不溶于水。易熔于二硫化碳，熔点112-1190C，沸点444.60C，自然点248-2660C，在空气中液硫于1500C接触明火可燃烧，密度1.92-2.07

硫磺在加热或冷却时发生如下现象：黄色固体112.30C熔化成黄色流动液体，2560C暗棕色粘稠液体，暗棕色易流动液体。444.60C 黄色气体，6500C黄色气体，8000C以上无色气体。

液体硫磺具有独特的粘温特性130-1600C粘度小，流动性好，160-1900C由于S环链开始破裂，粘度升高，1900C以上链平均长度缩短，粘度又变小。

硫分子中的硫原子数目随温度不同而所异，当加热硫磺时存在如下平衡：3S8===4S6===12S2随温度的升高平衡向右移动，熔点以下硫分子为S8，熔点—沸点S8、S6共存，温度升高S8减少，

S6增加，沸点时S2出现，7000C时S8为零，7500C时S2最大硫能形成几种同素形体，主要是斜方晶硫和单斜晶硫，单斜晶硫存在于95.60C到1190C范围内，95.60C以下渐变成斜方晶硫，它们能相互转化。

（2）化学性质：a和金属化合S+Fe==Fes

b和非金属化合S+HS==H2S

c和碱反应3S+6NaOH==Na2SO3+2Na2S+3H2O

d和酸反应，能被硫酸氧化。

8、SO2的性质？

答；SO2是一种具有叱刺鼻的窒息气味和强烈涩，无上无色有毒气体。长矿中最高允许浓度为0.02mg/l，SO2极易冷凝，在常压下冷至-10.10C就液化，气化热5.96卡/克分子，可做制冷剂。SO2易溶于水，200C时1体积的水可溶10体积的SO2气体，而生成亚硫酸，亚硫酸是中强酸，故SO2在有水，水蒸汽存在时对设备腐蚀比H2S更严重。

SO2具有氧化性，又有还原性，可作漂白剂，使许多有色物质还原褪色。

9、H2S的性质？

答：H2S是一种无色具有臭鸡蛋气味可燃剧毒气体，比空气稍重，比重1.1906，纯H2S在空气中2460C，在氧气中2200C即可燃烧，与空气混合爆炸极限为：上限为45.5%、下限为4.30%

H2S在空气中燃烧带有淡蓝色火焰，由供氧量的不同生成的产

物也不同：

过氧量H2S+3/2O===H2O+SO2

不足氧量H2S+1/2===H2O+S

即使在常温下，H2S也可在空气中被氧化，，因此，H2S是最强的还原剂之一。

H2S溶于水，一体积水可溶解4.65体积的H2S，H2S的水溶性呈弱酸性，氢硫酸不稳定，被溶于水的氧气氧化，而析出硫。故使H2S溶液呈混浊，H2S在水分两步电离：

H2S==H++HS—HS===H++S——

H2S易于大多数金属作用生成硫化物，特别是在加热或在水蒸汽存在的情况下，它也和许多氧化物反应生成硫化物。

如：H2S+F e=== F eS↓+H2↑。

10、为什么硫冷凝器安装时要求有坡度？

答：硫冷凝器管程为硫过程气，该过程气经过硫冷凝器时被冷却产液体硫磺，液硫具有较大的粘度，流动速度较慢，若硫冷凝器安装时有坡度则可加快硫磺的流速，减小过程气的压降，另外硫冷凝器有坡度液硫不易在设备内积累，当过程气氧量较高时，也不会造成液硫燃烧损坏设备。

11、反应炉和焚烧炉为什么要砌花墙？

答：炉子的作用是使各组份充分发生反应，炉内砌花墙能加强各组分的混合效果，延长各组分的停留时间，同时它能使炉子增加蓄热量，提高炉内温度，从而提高炉子效率。

12、硫封罐的作用是什么？

答：装置从硫冷凝器到液硫池的液硫管线是畅通的，这样硫冷凝器内的HS和SO有毒有害气体就会从液硫管线随液硫管线跑出来，硫封罐的作用就是利用液硫的静压把气体封住。

13、克劳斯部分生产原理？

答：克劳斯的生产原理为：酸性气在燃烧炉内用空气进行不完全燃烧，使酸性气中的三分之一HS燃烧成SO，烃和氨完全燃烧，未燃烧的三分之二HS和燃烧生成的SO在高温条件发生反应生成硫和水，剩余的HS和SO继续在催化剂作用下发生反应进一步生成硫和水，生成的硫经冷凝和捕集得到回收，尾气进入焚烧炉。

14、反应炉内主要发生哪些反应？

答：（1）H2S+3/2O2===SO2+H2O

（2）2H2S+SO2==3/2S2+H2O

（3）CnH2n+2+3n+1/2O2==(n+1)H2O+ nCO2

(4) H2S+CO2==COS+H2O

(5) CH4+ 2S2==CS3+ 2H2S

(6) NH3+3/4O2==1/2N2+3/2O2

15、克劳斯反应器内主要哪些反应？

答：（1）2H2S+SO2==2H2O+3/ n S n

（2）H2S+1/2O2===H2O+1/ n S n

（3）COS+H2O===CO2+H2S

（4）CS2+2H2O===CO2+2H2S

16、为什么要对氧化铝催化剂进行还原？

答：本装置第一、第二克劳斯反应器装填氧化铝催化剂，在该催化剂作用下使H2S与SO2发生反应，当催化剂使用一定时间后，由于过程气中含有多余氧，它使催化剂中AL2O3活性组分被盐化失活，造成催化剂中毒，硫转化率下降，因此，有必要在装置停工之前对催化剂进行还原。

17、反应炉温度对装置有何影响？

答：进入反应炉的酸性气中含有氨，如果氨在反应炉内燃烧不完全，就会在装置最冷部位形成铵盐沉积，使设备和管线堵塞，为了确保氨在反应炉内燃烧完全，必须控制反应炉炉膛温度大于12500C

18、克劳斯反应器入口温度对装置有何影响？

答：从反应炉来的过程气在反应器床层催化剂作用下使H2S与SO2发生反应，该反应为放热反应温度越低对反应越有利，但温度低于硫的零点温度会造成液硫析出使催化剂失去活性，这样也会造成硫转化率的下降。另外要使装置得到高的硫转化率必须在催化剂作用下使COS和CS2发生水解，而该水解反应为吸热反应，温度越高对水解越有利。因此必须控制克劳斯反应器入口温度为210-2500C，以保证装置获得高的转化率。

19、酸气带水对装置有什么危害？

答：酸性气中带水。酸性气中正常带水蒸汽含量为5.8%（V），

无冷凝水，对装置无影响，酸性气中水含量大于5.8%（V），说明酸性气中明水它会使装置系统压力上升，反应炉温度波动，硫转化率下降，严重的会造成事故，因此酸性脱液罐应加强脱水，严防酸性气带明水入反应炉。

20、酸性气中带烃对装置有何影响？

答：本装置设计酸性气中烃含量为小于3%（V），若酸性气中烃含量增加，会使反应炉中因烃类燃烧不完全而产生碳黑，使液硫颜色变黑，催化剂床层积碳，严重地影响装置的产品质量和正常运行。若酸性气中烃含量过低也对装置不利，它使反应炉炉膛温度偏低，造成氨燃烧不完全，因此在反应炉应人为加入少量燃料气，以确保反应炉温度。

21、为什么要对除盐水脱氧？

答：经过化学处理，除去Ca2+、Mg2+、CO32-等的水叫除盐水，但除盐水中还溶解了少量氧，如果除盐水进入废热锅炉它会破坏废热锅炉材质结构，同时使产生的蒸汽中含存一定量的氧，造成设备和管线的腐蚀，因此对废热锅炉的除盐水必须进行除氧处理。

22、新砌好的炉子为什么要烘炉？烘炉时为什么要按烘炉曲线升温？

答：烘炉是为了除去炉墙中的水份，并使耐火浇注料和耐火砖得到充分燃烧，以免在炉膛升温时水分急剧汽化及耐火砖受热急剧膨胀，而造成开裂或倒塌。

烘炉曲线是由耐火砖和耐火烧注料生产厂家根据材料特性确定的升温曲线，若温度升得太快，炉体砌筑处就会出现明显的裂缝，若温度升得太慢，即浪费时间又增加燃料的消耗，因此烘炉时一定要按烘炉曲线升温。

是非题

1、一般来说酸性气中H2S浓度越高，酸性气的密度越大。

（×）

2、高压瓦斯的主要组分是C4和C5

（×）

3、酸性气中的NH主要是有污水汽提装置的酸性气带来的

（×）4、石油在生产化工产品时，原料中硫的化合物会使催化剂中毒

（√）

5、石油中的硫主要是以硫的无机物形式存在。

（×）6、酸性气中HS浓度小于15%能采用部分燃烧法制硫。

（×）7、分硫法制硫工艺在燃烧炉中有硫磺生成。

（×）8、硫磺溶于水，不溶于二硫化碳。

（×）9、液硫的粘度随温度升高而升高。

（×）10、硫化氢是一种无色、具有臭鸡蛋气味的可燃性剧毒气体，比重比空气轻。

（×）11、在装置区内硫化氢最高允许浓度为100PPm

（×）12、二氧化硫会刺激人的皮肤和上呼吸系统粘膜，当浓度超过20 PPm时，将会严重刺激眼睛、鼻子，咽喉和分

（√）13、气氨在室温下压缩至6-7大气压时即成液态。

（√）14、溶液中酸性越高，其PH值也越大，溶液中性时，PH值为

7

（×）15、液氨汽化时会放出大量热，气氨溶解于水时也放出大量热。

（×）16、二氧化硫和硫化氢的反应是吸热反应。

（×）17、COS、CS2的水解反应温度越高越不利于反应。

（×）18、反应炉控制校高的温度是为了把酸性气中烃完全燃烧掉。

（×）

19、酸性气中烃的比热比H2S高，燃料气燃烧时的火焰温度也比酸性气燃烧时的火焰温度高。

（√）20、反应炉燃料气的空气配比于酸性气的空气比相同。

（×）

填空题

1、硫磺的用途很广，世界上每年消耗大量的硫磺，用于制造

（农药、硫酸、火药、橡胶、漂白剂）等，还广泛用于食

品工业，医药工业和国防建设。

2、制硫有（部分燃烧法、分流法）和（直接氧化法）三种方

法，其中在炼油厂通常使用（部分燃烧法）该方法经过几

十年的发展开发出许多工艺如（sulfieen）工艺，（MCRC）

工艺，（超级克劳斯）工艺、（SCOT）工艺等等。

3、分流法制硫是将（三分之一）的酸性气引入燃烧炉，所配

空气量为（H2S）和（烃类）完全燃烧，该过程再与（三

分之二）的酸性气在一级转化器前混合，在催化剂的作用

下，H2S与S2O发生反应生成S。

4、部分燃烧法制硫是（全部）酸性气引入燃烧炉，所配空气，

量为（烃类）完全燃烧和（三分之一）H2S燃烧生成SO2，

并在燃烧炉内发生（高温）克劳斯反应，使部分H2S和

SO2发生反应生成S，剩余的H2S和SO2接着在（催化剂）

的作用下，发生（低温）克劳斯反应进一步生成S。

5、石油产品中（硫）的存在是有害的，它（腐蚀）设备和管

线，在燃烧时生成（SO2），造成环境污染大量的（SO2）排放一旦超出大气自净能力，无法扩散稀释时就形成酸雨而降落地面，引起土壤（酸化），危害植物生长。

6、炼油厂的酸性气有两个来源。一个是（污水汽提）装置，

酸性水经（加压汽提）即可从塔顶部获得较高浓度的硫化氢气体；另一个是，（干气和液化器气脱硫）装置，吸收了硫化氢的（化学熔剂）经蒸汽汽提，即可获得较高纯的硫化氢汽体。

7、硫磺回收装置普遍使用（克劳斯法），该法于1883年首先

由（克劳斯）用于工业生产，采用了一个反应器，让硫化氢在沾铁矿上用空气（直接氧化）成硫磺，其硫转化率（很低）。

8、硫磺是一种（浅黄色）的晶体，分子量为32.06，熔点

（112-1190C），沸点444.60C，自燃点248-2460C，在空气中液硫接触明火即可燃烧，其密度为（1.92-2.07g/cm）。

9、硫能形成几种同素异体，主要是（斜方晶硫）和（单斜晶

硫），（单斜晶硫）存在于95.6-1190C，（斜方晶硫）存在于

95.60C以下温度。

10、硫化氢是一种（无色）气体，具有（臭鸡蛋）气味的可燃

性（剧毒）气体，比重为1.53kg/cm3，纯硫化氢在空气中246C或在氧气中220C即可燃烧，与空气混合会爆炸，爆

炸极限为：上限（45.5%）下限（4.3%）。

11、装置进行蒸汽吹扫要注意：引汽前要排尽（冷凝水），引

汽要缓慢，防止（水击）和（膨胀过剧）损坏设备。12、在设备进行试压时，升压要（缓慢），严防（超压），当压

力达到试验压力时，全面检查所属设备及管线的（伐门、

法兰、焊口、盘根、人孔）等处有无泄漏。

13、热量由温度高的物体向温度低的物体的传递的过程为（传

热），它有三种方式，即（传导、对流）和（辐射）。14、从换热基本方程可以看出，强化传热的途径大致有（提高

平均温差、改变传热方式、增加传热面积）和（提高传热

系数）等四种。

15、酸性气主要有下列组分（H2S、CO2、N3H、烃、H2O）。

16、能改变某些物质的化学反应速度，而在反应过程中和反应

终了时，本身不起化学反应变化，而保持原化学性质的物

质叫（催化剂）。其作用：（1）（改变反应速度）；（2）（不

改变化学平衡）；（3）（具有选择性）等三大特征。

17、润滑油三级过滤，其中一级为（润滑油原桶到固定油箱）；

二级为（固定油箱到油壶），三级为（油壶到加油点）。

选择题

1、本装置克劳斯部分制硫工艺属于（C）

A、分流法

B、直接氧化法

C、部分燃烧法

2、反应炉点火时用（B）进行吹扫是为了防止反应器床层硫磺燃

烧和爆炸气体的形成。

A、鼓风机空气

B、氮气

C、压缩风

3、在换热器中，冷热流体的流动方式有三种，对换热效果来说（B）最好。

A、并流

B、逆流

C、混流

4、下例这些气体中（D）是助燃气体。

A、瓦斯

B、氢气

C、乙炔

D、氧气

5、新砌好的炉子应有不少于（C）天的自然通风干燥。

A、5

B、10

C、15

6、在对酸性气进行采样时，必须看准风向，人应站在（A）

A、上风向

B、下风向

C、侧风向

7、本装置的原料气是酸性气，属于易燃易爆物，其火灾危害性属于（A）

A、甲类

B、乙类

C、丙类

8、完