影响硫收率的因素.docx

影响硫收率的因素
影响硫收率的因素很多，其中以原料气质量（H2S含量和杂 质含量）、风气比、催化剂活性和再热方法等尤为重要。现分别 介绍如下。

原料气中H2S含量高，可以增加硫收率和降低装置投资，其大 致关系见率。过程气温度、水含量和转化率三者的关系见 表4-9所示。
表4-9过程气温度、水含量和转化率的关系
过程气温度/1
转化率/%
水含量为24%（体积分数）
水含量为28%（体积分数）
水含量为32%（体积分数）
175
200
225
250
84
63 50
83
73
60
45
81
70
56
41
应该指出的是，虽然原料气中杂质对克劳斯法装置的设计和操作 有很大影响，但一般不是在进装置前预先脱除，而是通过改进克 劳斯装置的设备或操作条件等办法来解决。
风气比
风气比是指进入反应炉的空气与酸气的体积比。在反应炉内由于 复杂的化学反应（例如少量H2S裂解等副反应），使总的风气比略 低于化学计量要求。至于在转化器内，由于H2S与SO2是按摩 尔比为2反应的，故风气比应保证进入转化器的过程气中 H2S/SO2的摩尔比在2左右。
风气比的微小偏差，即空气不足或过剩都会导致H2S/SO2的摩 尔比不当，使硫平衡转化率损失剧增，尤其是空气不足时对硫平 衡转化率损失的影响更大。图4-9为风气比不当时对硫收率的影 响以及所产生的过程气中H2S/SO2的摩尔比。图中的克劳斯法 装置原料气组成（体积分数）为：H2S %； %；%； H2O %。
当克劳斯装置之后设有低温克劳斯尾气处理装置时，严格控制风 气比更为重要。由图4-9可知，当风量相差5%时，硫收率将由 99%降至95%。为此，目前不少装置都配置了在线分析尾气中 H2S/SO2比值的仪器并反馈调节风量。
催化剂
虽然克劳斯反应对催化剂的要求并不苛刻，但为了保证实现克劳 斯反应过程的最佳效果，仍然需要催化剂有良好的活性和稳定 性。此外，由于反应炉经常产生远高于平衡值的COS和CS2， 还需要一级转化器的催化剂具有促使COS、CS2水解的良好活 性。
早期使用的催化剂是天然铝矶土，现国内外均已淘汰。目前常用 的催化剂大体分为两类：①铝基催化剂，例如高纯度活性氧化铝
(A12O3)及加有添加剂的活性氧化铝。后者主要成分是活性氧化 铝，同时还加入1%〜8%的钛、铁和硅的氧化物作为活性剂；② 非铝基催化剂，例如二氧化钛(TiO2)含量高达85%的钛基催化剂 (用以提高COS、CS2水解活性)等。表4-10为国内外几种常用的 克劳斯法催化剂性质。目前，克劳斯反应催化剂的研发方向主要 如下。
表4-10国内外几种常用克劳斯法催化剂性质
生产厂家
法国 Rhone-Poulenc
法国 Rhone-Poulenc
美国 Lo Roche
中国石油西南油气田分公司天然气研究院
中国石化齐鲁石化公司研究院
牌号
形状
尺寸/mm
堆积密度/(kg/L)
主要成分
助催化剂
CR
球
中4〜中6

A12O3
CRS-31
柱
中4

TiO2
S-201
球
中3〜中6

CT-7
球
中3〜中6
〜
A12O3
有
LS-821
球
中4〜中6
〜
A12O3
TiO2
比表面积/(m2/g)
孔体积(cm3/g)
压碎强度/(N/粒)
260
120
120
90
280〜360

140〜180
>200

>220
>
>130
特点
高孔容
高有机硫转化率，抗硫酸盐化
高孔容
高有机硫水解率
高有机硫水解率
⑴抗硫酸盐化
在硫磺回收装置正常运行中，SO2虽可与催化剂的A12O3生成硫 酸盐，但其数量并不多。然而，如果来自反应炉或再热器的过程 气中有SO2、O2存在时，即使其含量只有百万分之几，也会加 速催化剂的硫酸盐化，即
操作过程中催化剂表面上生成的硫酸盐量并不是无限增加，因为 它可与过程气中的H2S反应，重新生成A12O3，即
当反应(4-8)、(4-9)的反应速度与反应(4-10)反应速度相等时，硫酸 盐量不再增加，达到平衡状态。催化剂床层温度低，过程气中 SO2、SO3和O2含量高，有利于硫酸盐化；反之，催化剂床层 温度高，过程气中H2S含量高，则有利于降低催化剂上的硫酸 盐含量。因此，过程气中的02、SO2含量和催化剂的硫酸盐化密 切有关。
对于在低于硫露点温度下操作的低温克劳斯法催化剂来讲，由于 过程气中H2S含量较低，微量氧的影响更为