硫磺回收装置技术问答.doc

硫磺回收装置技术问答目 录第一篇 基础知识篇 2第二篇 工艺技术篇 14第三篇 设备知识篇 33第四篇 操作知识篇 47第五篇 仪表自控篇 84第六篇 事故处理篇 111第七篇 安全、环保篇 120第一篇 基础知识篇第1题 原油中硫以什么形态存在？答：硫在原油中的分布一般是随着馏份沸程的升高而增加，大部分集中在重馏份和渣油中，硫在原油中的存在形态已经确定的有：元素硫、硫化氢、硫醇（RSH）、硫醚（RSR）、环硫醚、二硫化物（RSSR）、噻吩及其同系物。硫醚是石油中含量很大的硫化物。硫醚是中性液体，对金属没有腐蚀作用，但是在高温下会分解成活性硫化物。二硫化物在石油馏份中含量较少，而且多集中在高沸点馏份中。二硫化物也是中性，不与金属作用，但它的热安定性较差，受热后可分解出活性硫化物，活性硫化物对金属有很强的腐蚀作用。第2题 按原油的含硫量可把原油分为哪几类？答： 按原油的含硫量可分为低含硫原油（含硫2.0）。第3题 说出硫化氢的重要理化性质。答：硫化氢是一种无色、具有臭鸡蛋气味的可燃性剧毒气体，分子式为：H2S，分子量为34.08，密度为1.539 Kg/m3，比重为1.19，纯硫化氢在空气中246或在氧气中220即可燃烧，与空气混合会爆炸，其爆炸极限为：4.345.5。H2S溶于水，一体积水可以溶解4.65体积H2S，水溶液呈弱酸性(氢硫酸)，氢硫酸是不稳定的，易被水溶液中氧氧化，而使其H2S溶液呈混浊(单质硫易析出) 。第4题 说明硫化氢在空气中燃烧的情况？答：硫化氢在空气中燃烧带有淡蓝色火焰，在供氧量不同的情况下，燃烧后会得到不同产物。过氧情况下： H2S+3/2O2=H2O+SO2+Q氧不足情况下： H2S+1/2O2=H2O+S+QH2S具有较强的还原能力，在常温下，H2S也能在空气中发生氧化反应，因此H2S是强还原剂： 缓慢2H2S+O2=2 H2O+2 S+Q 第5题 说出硫化氢与金属反应的情况？答：H2S能与大多数金属反应生成硫化物，特别是在加热或水蒸汽存在的情况下也能和其它氧化物质生成硫化物。如：2H2S+FeFeS+2H2H2S能严重腐蚀钢材(设备、管道等)，因此在停工吹扫过程中，一般选用氮气作为吹扫介质，其目的就是防止蒸汽H2S加速与金属作用产生腐蚀。第6题 说出硫磺的重要理化性质。答：硫磺是一种浅黄色晶体，不溶于水，稍溶于乙醇和乙醚，溶于二硫化碳、四氯化碳和苯，能与氧、氢、卤素(碘除外)和大多数金属化合。分子量为32.06，熔点112119，沸点444.6，温度变化时，可发生气、液、固三态转变。自燃点246248，在空气中接触明火即可燃烧，其密度为1.922.07g/cm3。 第7题 说出随温度变化硫磺的粘度和存在形态（外观）的改变情况。答：当硫磺被加热时，分子结构发生变化，当加热到160时，S8的环状开始破裂为开链，随之粘度升高，加热到190时粘度最大，继续加热时，长链开始发生断裂，粘度又重新下降。在130160之间液体硫磺的流动性最好。在硫蒸汽里存在着下列平衡：3S8=4S6=12S2，随着温度的升高，平衡逐渐向右移动，当接近760时，几乎全部转变为S2。存在形态（外观）的变化情况：112.8以下为黄色固体，112.8250为黄色流动液体，250300为暗棕色粘稠液体，300444.6暗棕色流动液体，444.6650为橙黄色气体，6501000为草色气体，1000以后为无色气体。第8题 说出硫有几种同素异形体存在，并指明存在这种同素异形体的温度。答:硫的同素异形体主要有斜方晶硫和单斜晶硫，单斜晶硫存在于95.6119，斜方晶硫主要存在于95.6以下温度。第9题 硫磺有何作用？答：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，在半导体工业上也有应用。第10题 说出二氧化硫的重要理化性质。答：二氧化硫是具有强烈刺鼻的窒息气味和强烈涩味的无色有毒气体，分子式SO2，分子量是64.06， SO2易冷凝，常压下冷至-10或常温下加压至405.2KPa即可液化，故SO2可做制冷剂，熔点：-76.1，沸点：-10.02。20时，一体积水可以溶解40体积SO2气体，SO2水溶液生成亚硫酸(H2SO3)，呈中强酸，所以在有水或水蒸汽存在的情况下，SO2比H2S更易腐蚀钢材，同时与水生成的亚硫酸也会缓慢氧化成硫酸；溶于乙醇、乙醚、氯仿、甲醇、硫酸和醋酸；不燃，也不助燃，车间空气最高容许浓度为15mg/m3。第11题 用化学反应式说明二氧化硫的氧化、还原二重性。答：SO2具有氧化性，又具有还原性。如：2H2S+SO2=2 H2O+3/xSx (注：X为2, 6，8) 2SO2+O2 = 2SO3 因此二氧化硫可作为漂白剂使许多有色物质退色。第12题 氨的重要理化性质？答：氨分子式为NH3，分子量为17.03，氨为无色具有强烈刺激气体，俗称阿莫尼亚，密度0.77Kg/m3，比重0.596。氨易溶于水，在常温下加压即可使其液化(临界温度132.4，临界压力112.2大气压)，沸点-33.5，其水溶液称为氨水，呈碱性。还可溶于乙醇、乙醚，有还原作用，在催化剂作用下氧化为一氧化氮。高温下可分解成氮和氢。第13题 说出甲基二乙醇胺的一些重要的理化性质。答：甲基二乙醇胺学名MDEA，为棕色液体，能溶于水，水溶液呈弱碱性，分子式为：CH3N(CH2CH2OH)2，分子量119.16， 密度（20）为1.0381.044g/cm3，冰点-21，粘度10厘泊，蒸发热124千卡/千克，PH值89，不随水蒸汽挥发，能选择性吸收硫化氢。第14题 吸收剂MDEA和MEA、DEA相比有何优越性？答：由于MDEA是叔醇胺，分子中不存在活泼H原子，因而化学稳定性好，溶剂不易降解变质；MDEA溶液的发泡倾向和腐蚀性也均低于MEA和DEA，MDEA溶液的浓度可达到50%（m）以上，酸气负荷也可取0.50.6，甚至更高；MDEA比MEA和DEA容易再生，且蒸汽压也较低，故再生塔板数可适当减少；MDEA的反应热（和CO2、H2S）较其他低。第15题 二氧化碳的重要理化性质？答：二氧化碳俗名为碳酸气，分子式为CO2，分子量44，无色无味气体，有水分时呈酸味，密度1.977Kg/m3，比重1.53，溶于水，部分生成碳酸，化学性质很稳定，它是在燃烧过程中生成的。对于硫磺装置来说，CO2主要有两个来源，一是酸性气含有一定量的CO2，另一个是烃类燃烧产生的。第16题 瓦斯主要由哪些成份组成？答：瓦斯的主要成分是甲烷和乙烷，还有氢气、乙烯、丙烷、丙烯、正丁烷、异丁烷、丁烯、异丁烯、反丁烯-2、顺丁烯-2等。第17题 瓦斯主要成分甲烷、乙烷的理化性质？答：甲烷：分子式：CH4，分子量16.04，自燃点：在空气中65O750, 在氧气中560700；爆炸范围：在空气中515%, 在氧气中5.459.2%；密度为0.717 Kg/m3，比重为0.55，闪点-66.7，自燃点：645。在高温下和足够空气燃烧，能够完全氧化，生成二氧化碳和水，反应过程中放出大量热：CH4+2O2CO2+2H2O+890KJ/mol乙烷：分子式：C2H6，分子量30.07，燃点：在空气中472,在氧气中630；爆炸范围：在空气中3.212.5%；密度为1.357 Kg/m3，比重为1.05，闪点-66.7，自燃点：530。在足够的空气中燃烧生成二氧化碳和水，反应过程中放出大量热：C2H6+7/2 O22CO2+3H2O+Q第18题 氢气的重要理化性质？答：氢气分子式为H2，分子量2.016，密度0.0898 Kg/m3，自燃点510，爆炸极限4.174.2（V）。氢气在空气中和氧气反应生成水并放出大量的热。第19题 羰基硫的理化性质？答：羰基硫的分子式为COS，分子量为60.07，是一种无色无味、易燃气体，与空气混合时能发生爆炸，爆炸极限上限：29%，下限：11.9%，比重：2.1，熔点：-138.2，沸点：-50.2。COS稍溶于水，易溶于二氧化碳和乙醇，能被水解成二氧化碳和硫化氢：COS+H2OCO2+H2S因此，COS如果存在于潮湿的空气中也能闻到硫化氢气味。第20题 什么是爆炸极限?答：可燃气体、蒸汽或可燃粉尘与空气组成的爆炸混合物，遇火即能发生爆炸。这个发生爆炸的浓度范围叫爆炸极限，最低的爆炸浓度叫下限，最高的爆炸浓度叫上限，通常用可燃气体、蒸汽、粉尘在空气中的体积百分比表示。第21题 含硫化合物对石油加工及产品质量有哪些影响？答：严重腐蚀设备和管线。在加工过程中生成H2S及低分子硫醇等有毒气体造成有碍人体健康的空气污染。汽油中有含硫化合物，会降低汽油的感铅性及安定性，使燃料性质变坏。在气体和多种石油馏分的催化加工时，造成催化剂中毒。燃烧时生成S02，造成环境污染，大量的S02排放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。第22题 什么是粘度？ 答：当液体受外力作用而流动时，在液体分子间存在内摩擦阻力，产生一定的粘滞性，这个粘滞性就是粘度的体现，分子间的内摩擦阻力越大，则粘度也越大，粘度的单位为：达因秒/厘米 2 ，常称为“泊”，但在实际应用中，常用1/100泊为单位，称“厘泊”。第23题 什么叫泡点温度和泡点压力？什么叫露点温度和露点压力？答：泡点温度是在恒压条件下加热液体混合物，当液体混合物开始汽化出现第一个汽泡时的温度。泡点压力是在恒温条件下逐步降低系统压力，当液体混合物开始汽化出现第一个汽泡时的压力。露点温度是在恒压条件下冷却气体混合物，当气体混合物开始冷凝出现第一个液滴时的温度。露点压力是在恒温条件下压缩气体混合物，当气体混合物开始冷凝出现第一个液滴时的压力。第24题 什么叫比热？答：比热又称热容，它是指单位物质温度升高所需的热量，单位是KJ/Kg。第25题 什么叫汽化潜热？答：汽化潜热又称蒸发潜热，它是指单位物质在一定温度下由液态转化为汽态所需的热量，单位以KJ/Kg表示。当温度和压力升高时，汽化潜热逐渐减少，到临界点时，汽化潜热等于零。第26题 什么叫“相”？答：所谓“相”，就是指系统（体系）中的物质具有相同物理和化学性质完全均匀的部分。呈汽态的相称汽相，呈液态的相称液相。第27题 什么叫“相平衡”？答：所谓“相平衡”，就是指体系的性质不随时间的变化而发生变化。在这种状态下，液相表面分子不断逸出进入汽相和汽相分子不断进入液相的分子数是相等的，所以平衡是动态的平衡，这种状态的保持也是相对的、暂时的、有条件的。一旦条件变化，平衡状态也将打破。从理论上讲真正的平衡状态是达不到的。 第28题 传热的基本方式与特征是什么？答：传热的基本方式有热传导、对流、辐射三种。热传导的特征：物体中温度较高部分的分子因振动而与相邻的分子碰撞，并将能量的一部分传给后者，这样，热量就从物体的一部分传到另一部分叫热传导，物体的分子不发生相对位移。对流传热的特征：在流体中，由于流体质点的移动，热能由一处传到另一处的传热现象叫对流传导。在对流传导中，亦伴随流体质点的热传导，但主要是流体质点位置的变动。辐射的特征：是一种以电磁波形式传播能量的现象。物体在放热时，热能变为辐射能，以电磁波发射的形式向空间传播，当遇到别的物体时，则部分或者全部地被吸收，又重新转变为热能。第29题 传热系数的物理意义是什么？答：传热系数的物理意义指流体在单位面积和单位时间内，温度每变化一度所传递的热量，即K=Q/Stm单位为：W/ m2 式中：Q -传热速率，W；S -传热面积，m2 tm -平均温差， 第30题 影响换热器换热效果的主要因素有哪些？对于给定的换热器怎样提高传热效率？答：由传热速率方程式Q=KStm可知影响换热器换热效果的主要因素有：传热系数K、传热面积S和平均温差t。对于给定的换热器，由于传热面积S是一定的，因此，只有提高传热平均温差和传热系数才能提高传热效果。（1） 由于逆流平均温差较大，因此采用逆流操作有助于提高传热效率；（2） 流体流过时，流速大，对流传热系数大，使传热系数增加；（3） 降低结垢厚度，可以提高传热系数K。第31题 什么是稳定传热？答：在传热过程中，若参与传热两种流体的各部分温度不随时间变化而变化的传热，叫稳定传热，在正常的连续生产中，各换热器的传热都认为是稳定传热。第32题 流体在管内有哪几种基本流动形态？如何判定？答：流体在管内流动一般分为层流和湍流两大类型，介于两者之间称为过渡流，它是流体由层流过渡到湍流的一种过渡暂存的状态。由雷诺试验可知当雷诺系数Re1000的反应炉中，甲烷和硫蒸汽的火焰内部会很快生成CS2： CH4+2S2CS2+H2S然后，CS2被H2O和SO2部分地慢慢分解：CS2+2H2OCOS+ H2S 2 CS2+ SO22 COS+3/2 S2 CS2+2H2OCO2+ 2H2S 在900低温下，在制硫炉内CS2生成很慢，但分解也很慢。制硫炉内CS2生成的数量主要是受这些机理影响的，而与气体在高温区域的停留时间无关。第29题 CLAUS制硫工艺中减少副产物COS、CS2产生的办法？答：CLAUS制硫工艺中减少副产物COS、CS2产生的办法有：对一定含烃量的酸性气，将反应炉炉温度增加至1300，CS2生成反应就基本终止。将酸性气的H2S浓度提高至60%以上，可减少COS的生成量。第30题 为什么要用三个硫冷器逐步把过程气中的硫冷凝回收？答：CLAUS反应为可逆反应，生成物为硫，当过程气中的硫分压变高时，生成硫的正反应将会停止，甚至向反方向进行，因此要使反应向生成硫的方向移动，必须及时冷凝捕集反应过程中生成的硫，降低过程气中的硫分压，使反应不断向正方向进行，提高反应转化率。第31题 酸性气中烃含量对本装置的影响？答：一般炼厂酸性气中都有一定的烃含量，本装置制硫采用烧氨的CLAUS工艺，要求反应炉达到1300左右的高温，酸性气中一定的烃含量，进入反应炉充分燃烧后可提高反应炉温度，使其符合工艺指标，如果酸性气烃含量偏小，在装置负荷较小或酸性气浓度较低时，由于酸性气燃烧产生的温度达不到反应炉温度指标，此时就需要向反应炉补充一定量的瓦斯，以提高反应炉温度。但是如果酸性气中烃含量过高或者烃含量波动较大时，可能由于配风不足或配风不能及时跟上烃含量的变化，烃在空气不足的情况下进行燃烧产生了碳黑，碳黑会污染硫磺，使硫磺变成咖啡色甚至出现黑硫磺，碳黑还会污染催化剂，使反应器床层压力降增加，因此不希望出现生成碳黑的副反应。第32题 温度对尾气净化反应器里的反应有什么影响？答：尾气净化反应器里发生的主要是S02和S还原成H2S的反应以及COS、CS2水解反应。由于S02和S还原成H2S的反应是放热反应，温度越低对反应越有利，但是COS、CS2水解反应为吸热反应，温度高对反应有利，因此需要较高的反应温度。综合考虑，将反应器床层温度控制在300350以满足生产要求。第33题 本装置CLAUS工段采用何种催化剂？尾气加氢采样何种催化剂？装填方案如何？答：本装置CLAUS工段采样常规CLAUS反应Al2O3基催化剂CT6-2B和脱氧催化剂CT6-4B，尾气加氢还原催化剂CT6-5B，它们装填方案如下：第一级CLAUS反应器：常规CLAUS反应Al2O3基催化剂CT6-2B；第二级CLAUS反应器：上部1/3保护催化剂CT6-4B加下部2/3常规CLAUS反应Al2O3基催化剂CT6-2B；尾气加氢还原反应器：尾气加氢还原催化剂CT6-5B。第34题 第二克劳斯反应器中，脱氧催化剂比例占多少？脱氧催化剂有何作用？答：在第二克劳斯反应器中，脱氧催化剂比例占总床层高度的三分之一，其主要作用是防止因漏氧造成氧化铝催化剂硫酸盐化。第35题 CLAUS反应Al2O3基催化剂CT6-2B技术要求如何？答：外形：46 mm，白色球形。主要化学组成（wt）Al2O395；Fe2O30.05；SiO20.04；Na2O在10002500PPm；灼烧失重（wt）：4.0。物理性质：堆密度（kg/L）：0.650.75；比表面积：290（m2/g）（低温氮吸附法）或230（m2/g）（甲醇吸附法）；比孔容：0.40（ml/g）；磨耗率：0.6（m/m）平均压碎强度：160（N/颗）。空速（h-1）： 1500h-1（工况）第36题 保护催化剂CT6-4B技术要求如何？答：外形：4mm6mm，褐色球形。主要化学组成：活性Al2O3负载活性金属化合物。灼烧失重：4.0（wt）。物理性质：堆密度：0.750.85（kg/L）；比表面：260（m2/g）（低温氮吸附法）或200（m2/g）（甲醇吸附法）；比孔容：0.40（ml/g）；磨耗率：0.6%（m/m）；平均压碎强度：150（N/颗）。空速（h-1）：1500h-1（工况）第37题 CLAUS反应Al2O3基催化剂和保护催化剂的使用特性如何？答：使用寿命5年；使用温度范围：180400，耐温界限：700；第二级CLAUS反应器后总S转化率96；一、二级CLAUS反应器后COS总水解率90；一、二级CLAUS反应器后CS2总水解率70。第38题 尾气还原催化剂CT6-5B技术要求以及使用特性如何？答：外形：46 mm，兰色球形。主要化学组成（wt）：CoO2.5；MoO311；灼烧失重(wt，482)：0.9。物理性质：堆密度：0.750.85（kg/L）；比表面积：285（m2/g）（低温氮吸附法）或180（m2/g）（甲醇吸附法）；30nm孔体积：0.19（cm3/g）；压碎强度（N/颗）：150。空速（h-1）：2500 h-1（工况）。使用寿命6年；使用温度范围：180 400，耐温界限：700；S、SO2转化率100；尾气中COS + CS2含量（尾气加氢还原反应器出口）10PPm（V）。第39题 吸收塔和再生塔主要发生哪些反应？答：吸收塔和再生塔主要发生的反应有：H2S+2 R2NH( R2NH2)2 S(R2NH2)2S+H2S2 R2NH2HSCO2+2 R2NH(R2NH2)2CO3(R2NH2)2CO3+H2O+CO22 R2NH2HCO3第40题 液硫脱H2S的生产原理是什么？答：液硫脱H2S的生产原理是：液硫与空气在鼓泡柱内充分接触，使液硫中的多硫化物分解，同时液硫中的H2S与02反应生成硫磺，部分H2S随空气进入气相，被蒸汽抽射至焚烧炉焚烧，使液硫中的H2S得到了脱除，用反应方程式可表示如下：H2S8=H2S+7 S, 2 H2S+O2=2 S+2 H20第41题 液硫脱H2S能否提高装置的硫回收率？为什么？答：液硫脱H2S不能提高装置的硫回收率，因为液硫脱气所产生的废气直接到焚烧炉焚烧，并随烟道气排放到大气中，其中的H2S并没有回收利用。第42题 为什么要对氧化铝催化剂进行还原？答：本装置第一、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S02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A12O3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。第43题 为什么要对钴/钼催化剂进行预硫化？答：本装置尾气净化反应器装填钴/钼催化剂，在该催化剂作用下使S和S02与H2发生反应，该催化剂的活性中心为硫化钴和硫化钼，而厂家提供催化剂的成份是氧化钴和氧化钼，因此装置初次开工时必须对该催化剂进行预硫化处理，在装置停工时若对催化剂进行了再生操作，下次开工时