2025年硫回收试题及答案

2025年硫回收试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.克劳斯硫回收工艺中，主燃烧炉内H₂S的燃烧反应主要提供（）A.S₂和H₂OB.SO₂和H₂OC.S₈和H₂OD.H₂SO₄和H₂O答案：B解析：主燃烧炉内约1/3的H₂S完全燃烧提供SO₂和H₂O，为后续克劳斯反应提供所需的SO₂。2.下列关于克劳斯催化剂的描述，错误的是（）A.活性组分通常为Al₂O₃或TiO₂B.可促进H₂S与SO₂的反应平衡C.能催化COS、CS₂等有机硫水解D.高温下（>400℃）活性会显著提升答案：D解析：克劳斯催化剂最佳活性温度通常在200-350℃，高温（>400℃）会导致催化剂烧结失活。3.硫冷凝器的主要作用是（）A.降低过程气温度，使单质硫冷凝分离B.提高过程气压力，促进硫结晶C.吸收未反应的H₂S和SO₂D.预热进入反应器的过程气答案：A解析：硫冷凝器通过间接换热降低过程气温度至硫露点以下，使气态硫冷凝为液态硫并分离。4.液硫脱气的主要目的是（）A.降低液硫黏度，便于输送B.去除溶解的H₂S，防止毒性和腐蚀C.提高硫纯度，减少杂质D.增加液硫密度，提高储存效率答案：B解析：液硫中溶解的H₂S（约0.03-0.3%）会挥发造成安全风险，且H₂S溶于水提供酸会腐蚀设备，脱气后H₂S含量需降至10ppm以下。5.某硫回收装置尾气中SO₂浓度为500mg/m³（标况），根据2025年最新《石油炼制工业污染物排放标准》，该浓度（）A.符合限值（≤400mg/m³）B.不符合限值（≤300mg/m³）C.符合限值（≤500mg/m³）D.需结合装置规模判断答案：B解析：2025年新标准要求硫回收装置尾气SO₂排放限值为300mg/m³（标况），500mg/m³超标。6.克劳斯反应（2H₂S+SO₂=3S+2H₂O）的反应类型属于（）A.吸热反应B.放热反应C.可逆反应D.不可逆反应答案：C解析：该反应为可逆放热反应，平衡转化率受温度、浓度等因素影响，需通过催化剂和分段反应提高硫回收率。7.下列操作中，可能导致硫堵的是（）A.提高反应器入口温度至320℃B.降低硫冷凝器出口温度至120℃C.增加过程气中H₂S/SO₂摩尔比至3:1D.定期对管道进行蒸汽伴热答案：B解析：硫冷凝器出口温度低于硫露点（约130-140℃）时，硫会在管道内冷凝堆积，造成硫堵；120℃低于露点，易引发堵塞。8.超优克劳斯工艺与传统克劳斯工艺的主要区别是（）A.增加了选择性氧化段，将H₂S直接氧化为硫B.采用更高活性的催化剂，提高转化率C.取消主燃烧炉，全部通过催化反应提供硫D.尾气直接排放，无需处理答案：A解析：超优克劳斯在传统三级克劳斯后增加选择性氧化段，利用O₂将剩余H₂S选择性氧化为硫，使总硫回收率达99.8%以上。9.硫回收装置开车时，反应器升温速率一般控制在（）A.5-10℃/hB.20-30℃/hC.50-60℃/hD.80-100℃/h答案：B解析：为防止催化剂因温度骤变破裂，反应器升温速率通常控制在20-30℃/h。10.下列关于酸性气带烃的危害，错误的是（）A.烃类燃烧提供CO₂，降低燃烧炉温度B.烃类裂解提供炭黑，覆盖催化剂表面C.增加SO₂提供量，破坏H₂S/SO₂摩尔比D.导致液硫颜色变深，影响产品质量答案：A解析：烃类（如CH₄）燃烧放热（CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O），会提高燃烧炉温度，而非降低；过量烃类会因不完全燃烧提供炭黑。二、填空题（每空1分，共20分）1.克劳斯工艺的核心反应是________与________在催化剂作用下提供硫和水，其理想摩尔比为________。答案：H₂S；SO₂；2:12.硫回收装置中，主燃烧炉的温度通常控制在________℃，若温度过低会导致________（填“硫堵”或“炭黑提供”），过高则会________（填“催化剂失活”或“设备烧损”）。答案：1000-1300；炭黑提供；设备烧损3.液硫储存罐的伴热蒸汽压力一般控制在________MPa，温度维持在________℃，以保证液硫流动性并防止________分解。答案：0.3-0.5；130-150；多硫化氢（H₂Sₙ）4.2025年某装置设计处理酸性气流量为1500m³/h（标况），其中H₂S体积分数60%，CO₂30%，其他10%，则理论上每小时可回收硫________吨（H₂S分子量34，S原子量32，保留两位小数）。答案：1.39（计算：1500×0.6×32/(2×34)=1.39）5.硫回收尾气处理常用的工艺有________（如SCOT工艺）和________（如超级克劳斯工艺），前者通过________将SO₂还原为H₂S，后者通过________提高硫回收率。答案：还原吸收法；选择性氧化法；H₂/CO；选择性氧化H₂S6.催化剂再生的主要目的是去除________（如炭黑、硫酸盐）和恢复________，再生温度一般控制在________℃，避免________。答案：积炭/杂质；活性；450-550；催化剂烧结三、简答题（每题8分，共40分）1.简述克劳斯工艺的三段反应流程及各段作用。答案：克劳斯工艺通常分为燃烧段、催化段和硫回收段。（1）燃烧段：在主燃烧炉内，约1/3的H₂S与O₂完全燃烧提供SO₂（2H₂S+3O₂=2SO₂+2H₂O），同时部分H₂S热分解提供S₂（2H₂S=2H₂+S₂），燃烧段温度1000-1300℃，为后续反应提供SO₂和高温过程气。（2）催化段：过程气经废热锅炉降温后进入一级反应器，在催化剂（如Al₂O₃）作用下，H₂S与SO₂发生克劳斯反应（2H₂S+SO₂=3S+2H₂O），提供液态硫；未反应的气体进入二级、三级反应器，通过分段降温（逐步接近反应平衡温度）提高硫转化率。（3）硫回收段：各段反应器出口的过程气经硫冷凝器冷却，液态硫分离后进入液硫池，脱气后储存；未反应的H₂S、SO₂等进入尾气处理单元。2.分析影响克劳斯装置硫回收率的主要因素。答案：（1）H₂S/SO₂摩尔比：理想比为2:1，偏离此比例会导致反应平衡向逆方向移动，降低转化率；（2）反应温度：催化段温度需接近反应平衡温度（约200-300℃），温度过高（>350℃）反应向逆方向进行，过低则催化剂活性不足；（3）催化剂性能：催化剂活性、比表面积、抗中毒能力（如抗硫酸盐化）直接影响反应速率和转化率；（4）过程气中杂质：如烃类（提供炭黑覆盖催化剂）、氨（燃烧提供NOx，与H₂S反应消耗原料）、水（稀释反应物浓度，降低平衡转化率）；（5）设备效率：硫冷凝器的冷却效果（影响硫分离效率）、反应器内气流分布（避免偏流导致催化剂利用率下降）。3.液硫脱气的常用方法及原理是什么？答案：液硫脱气常用空气汽提法和蒸汽汽提法。（1）空气汽提法：向液硫中通入少量空气（或富氧空气），空气中的O₂与溶解的H₂S反应（2H₂S+O₂=2S+2H₂O），提供的硫留在液硫中，水随气体排出；同时，空气的鼓泡作用可将溶解的H₂S带出。（2）蒸汽汽提法：通过蒸汽喷射器向液硫中通入低压蒸汽（0.3-0.5MPa），利用蒸汽的热量（维持液硫温度130-150℃）和鼓泡作用，降低H₂S在液硫中的溶解度，使H₂S随蒸汽逸出，蒸汽冷凝后分离H₂S返回硫回收系统。两种方法的核心均是通过物理或化学方式降低H₂S在液硫中的溶解度，将其脱除至安全浓度（<10ppm）。4.某装置开车过程中，一级反应器入口温度无法升至设计值（280℃），可能的原因及处理措施有哪些？答案：可能原因：（1）过程气流量不足：燃烧炉燃烧不充分，提供的过程气热量不足；（2）预热器故障：电预热器或蒸汽预热器换热效率下降，无法有效加热过程气；（3）反应器入口管道保温不良：热量散失过多；（4）催化剂床层阻力大：催化剂积炭或粉化导致气流不畅，过程气停留时间短，换热不充分。处理措施：（1）检查燃烧炉配风比，确保H₂S完全燃烧，必要时增加酸性气流量或补充燃料气；（2）排查预热器，清理管束积灰或检修加热元件，恢复换热效率；（3）检查管道保温层，修复破损部位，减少热损失；（4）若催化剂床层阻力过大，需停工卸剂，更换或再生催化剂。5.简述硫回收装置的环保控制要点。答案：（1）尾气SO₂排放：通过优化克劳斯反应（控制H₂S/SO₂比、提高转化率）和尾气处理（如SCOT工艺还原吸收），使SO₂浓度≤300mg/m³（2025年标准）；（2）恶臭污染物控制：液硫脱气后H₂S浓度<10ppm，储存罐密封并设置尾气收集系统，防止H₂S无组织排放；（3）噪声控制：燃烧炉、风机等设备安装消音器，厂房设置隔音材料；（4）固废处理：废催化剂需委托有资质单位进行危废处置（含硫、重金属），避免随意堆放；（5）废水管理：硫冷凝器冷凝水含少量硫，需经汽提或氧化处理后达标排放（COD≤50mg/L，硫化物≤1mg/L）。四、计算题（每题10分，共20分）1.某硫回收装置处理酸性气流量为2000m³/h（标况），其中H₂S体积分数70%，CO₂25%，H₂O5%。主燃烧炉内1/3的H₂S完全燃烧提供SO₂，其余H₂S热分解提供S₂（2H₂S=2H₂+S₂）。计算燃烧炉出口过程气中H₂S、SO₂、S₂的体积流量（标况，m³/h）。答案：酸性气中H₂S流量：2000×70%=1400m³/h完全燃烧的H₂S流量：1400×1/3≈466.67m³/h反应式：2H₂S+3O₂=2SO₂+2H₂O→466.67m³H₂S提供SO₂：466.67×(2/2)=466.67m³/h热分解的H₂S流量：1400-466.67≈933.33m³/h反应式：2H₂S=2H₂+S₂→933.33m³H₂S提供S₂：933.33×(1/2)=466.67m³/h燃烧炉出口H₂S流量：0（完全燃烧和分解的H₂S均消耗）SO₂流量：466.67m³/hS₂流量：466.67m³/h2.某装置三级克劳斯反应后，过程气中H₂S浓度为0.8%（体积），SO₂浓度为0.4%（体积），其余为N₂、CO₂、H₂O等惰性气体。若进入选择性氧化段（超优克劳斯）的过程气流量为5000m³/h（标况），其中O₂过量10%（按H₂S完全氧化为S计算），计算需要加入的O₂流量（标况，m³/h）。反应式：2H₂S+O₂=2S+2H₂O答案：过程气中H₂S流量：5000×0.8%=40m³/h理论需O₂流量：40×(1/2)=20m³/h（根据反应式2H₂S~1O₂）过量10%后需O₂流量：20×(1+10%)=22m³/h五、案例分析题（每题10分，共20分）1.某硫回收装置运行中，二级硫冷凝器出口温度持续下降（从145℃降至120℃），同时液硫产量减少，分析可能原因及处理措施。答案：可能原因：（1）硫冷凝器管束结垢：循环水侧结垢（如碳酸钙）或过程气侧积硫，导致换热效率下降，出口温度降低；（2）循环水流量过大：冷却水阀门开度未调整，带走过多热量，使过程气冷却过度；（3）过程气中硫含量降低：上游酸性气H₂S浓度下降，或克劳斯反应转化率降低，提供的硫减少；（4）硫冷凝器出口管道硫堵：温度低于硫露点（约130℃），硫在管道内冷凝堆积，阻碍液硫流动，导致液硫产量减少。处理措施：（1）检查循环水水质，若结垢严重，停车清洗冷凝器管束；（2）关小循环水阀门，减少冷却水流量，将出口温度控制在135-145℃（高于硫露点）；（3）分析上游酸性气组成，若H₂S浓度下降，调整配风比或增加酸性气流量；检查催化剂活性，若失活需再生或更换；（4）对出口管道进行蒸汽吹扫（150-180℃），融化堆积的硫，恢复液硫流动；长期运行需加强管道伴热（维持130℃以上）。2.某装置在线H₂S/SO₂分析仪故障，无法实时监测摩尔比，简述应急操作及注意事项。答案：应急操作：（1）切换至手动控制，根据燃烧炉温度和尾气组成间接判断摩尔比：若燃烧炉温度偏低（<1000℃），可能O₂不足（H₂S过量）；若尾气中SO₂浓度升高（>0.5%），可能O₂过量（SO₂过多）；（2）参考历史数据，维持原配风比（空气/酸性气流量比），每30分