克劳斯法硫磺回收工艺技术发展评述_陈赓良.pdf

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1、第31卷第4期OILANDGASTREATINGANDPROCESSING油气加工23克劳斯法硫磺回收工艺技术发展评述陈赓良中国石油西南油气田公司天然气研究院，四川成都610213摘%要：由醇胺法脱硫、克劳斯法硫磺回收、配套尾气处理技术组成克劳斯法硫磺回收工艺技术路线，经70余年的技术开发，已成为从含硫天然气和炼厂气中回收硫磺最重要的技术路线。2011年4世界硫磺总产量为5100×10t，其中96%以克劳斯法生产。克劳斯法工艺流程根据其生成SO2的方式分为三类：直流法、分流法和直接氧化法。其选择主要取决于原料酸气的H2S含量，但装置规模也有一定影响。原料天然气中潜硫含量在0.

2、5t/d以下时，不论酸气中H2S浓度如何，原则上不使用克劳斯法制硫工艺回收硫磺，推荐采用非再生型脱硫技术。近年来，克劳斯法硫磺回收工艺技术的进步主要反映在选吸脱硫及酸气提浓、氧基硫磺回收工艺、Lo-Cat法氧化还原法脱硫及自循环式环流反应器和各种配套的尾气处理方法上。关键词：克劳斯法；硫磺回收；尾气处理；Lo-Cat法；氧化还原法脱硫；自循环式环流反应器DOI：10.3969/j.issn.1006-5539.2013.04.0080前言放热量的80%，而且催化转化反应器的温度也可借控克劳斯法硫磺回收虽然并非属于气体净化工艺，制过程气的温度加以调节，基本排除反应器温度控制困但

3、由醇胺法脱硫、克劳斯法硫磺回收、配套尾气处理难的问题，大大提高装置的硫回收率和处理容量，奠定［1］技术组成工艺技术路线，经70余年的技术开发，现已了现代（改良）克劳斯法硫磺回收工艺的基础。成为从含硫天然气和炼厂气中回收硫磺最重要的技克劳斯法工艺流程通常根据其生成SO2的方式术路线。据国际化肥协会（IFA）最近公布的数据，20114年世界硫磺总产量为5100×10t，其中96%来自采用上述技术路线的石油与天然气加工工业。1工艺流程选择从1883年英国化学家克劳斯（Claus）提出原始的克劳斯法制硫工艺至今已有100多年历史。1938年德国法本公司对原始克劳斯法工艺作了重大改革，

4、其要点是把H2S的氧化分为两个阶段完成，见图1。第一阶段为热反应阶段，有1/3体积的H2S在燃烧（反应）炉内被氧化为SO2，并在生成硫磺的同时释放出大量反应热；第二阶段为催化反应阶段，剩余2/3体积H2S在催化剂上与生成的SO2继续反应生成元素硫。由于在反图1改良克劳斯工艺法示意图（直流法）应炉后设置了废热锅炉，不仅可以回收炉内反应所释收稿日期：2013-05-27作者简介：陈赓良（1940-），男，上海人，教授级高级工程师，主要从事天然气处理与加工科研工作。天然气与石油242013年8月NATURALGASANDOIL分为三类：直流法、分流法和直接氧化法。原料酸气中气量不仅

5、不能提高炉温，反而会导致炉温下降。因为H2S浓度大于55%时推荐使用直流法。此流程全部原在温度高于593℃的条件下，H2S与SO2生成元素硫料酸气都进入反应炉，空气的供给量仅够酸气中1/3体的反应是吸热反应。迄今为止所有采用分流法的工业积的H2S燃烧生成SO2，保证过程气中H2S/SO2为2/1装置其分流量都是原料气总量的1/3。（摩尔比）。反应炉内通过热反应能有效地转化H2S就本质而言，直接氧化法是原始克劳斯法的一种为硫蒸气，其转化率随温度升高而增加，在炉温超过形式。当原料酸气中的H2S浓度为2%~12%时推荐采1000℃时，一般炉内转化率可达70%左右。过程气中用此法。将

6、酸气和空气分别预热至适当温度后，直接送其余的H2S将继续在下游的转化器内进行催化转化反入转化器内进行催化反应，配入空气量仍为使1/3体应，转化器温度大致控制在比过程气的硫露点高20~积H2S转化为SO2所需的量，生成的SO2进一步与其30℃。二级及其以后的转化器的转化率约为20%~30%，余的H2S反应而生成元素硫。实质上此流程是把H2S故采用人工合成活性氧化铝催化剂的直流法装置（两氧化为SO2的反应，以及随后发生的克劳斯反应结合级转化）的总转化率一般可达到95%左右。在一个反应器中进行。原料酸气中H2S浓度在15%~30%范围内推荐使用分流法流程。该流程先将1/3体积的硫化

7、氢送入燃2装置规模影响烧炉，配以适量的空气进行完全燃烧而全部生成SO2。工艺流程选择不仅与酸气中H2S浓度有关，也应后者与其余2/3H2S混合后在下游的转化器内进行催考虑回收装置的规模。根据图2所示数据［3］，对于装置化转化反应而生成元素硫。分流法装置一般都采用两规模的影响大致可以归纳出如下认识。级催化转化，H2S的总转化率约为89%~92%，比较适合于10~20t/d较小规模的硫磺回收装置。在直流法与分流法之间进行工艺流程选择时，关键的影响因素并非原料酸气中H2S浓度，而是反应炉的操作温度。工业实践证