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本帖最后由 liaifeng 于 2018-7-29 15:44 编辑
硫磺回收装置基本知识
一 、硫磺的性质
硫磺是一种浅黄色的晶体,分子式S,分子量32.06,不溶于水,易溶于二硫化碳,熔点112-119℃,沸点444.6℃,自燃点248-266℃,在空气中液硫于150℃接触明火即可燃烧,比重1.92-2.07。
硫磺在加热或冷却时发生如下现象:
黄色固体 112.8℃
熔化成黄色流动液体
250℃
暗棕色粘稠液体300℃
暗棕色易流动液体
44.6℃
橙黄色气体 650℃
草黄色气体
900℃
无色气体。
液体硫磺具有独特的粘温性质:130-160℃粘度小,流动性好;160-190℃,由于S8环链开始破裂,粘度升高;190℃以上链平均长度缩短,粘度又变小。
硫分子中的硫原子数目,随温度不同而异:
(1)熔点以下硫分子为S8。
(2)熔点-沸点为S8、S6共存。
(3)沸点时,S2开始出现,700℃时S8为零,750℃时S2最大,S6为零。
二、常用参数说明及计算
(一)气风比:
气风比:酸性气燃烧炉的进风量与进炉酸性气量的比值。
公式:
配风原则:使原料气中的烃类完全燃烧,1/3H2S完全燃烧生成SO2进行配风。
1.酸性气中烃类以烷烃计时所需空气量
G=[1/2H2S%+(3n+1)烃%]×G酸×100/21
Nm3/h
2.酸性气中烃类以烯烃计时所需空气量:
G=[1/2H2S%+3n×烃%]×G酸×100/21
Nm3/h
式中: H2S%为酸性气中H2S含量。
n为烃分子中碳原子数量。
烃%为酸性气中烃的[url=]含量[/url][caihua1]
。
G
计算所需空气量
Nm3/h。
G酸
酸性气流量
Nm3/h。
(二)H2S的转化率:
假设:(1)整个过程气体体积不变。
(2)采样中除去的H2O和S蒸汽量忽略不计。
1.装置的总转化率
①
式中:
(H2S+SO2+COS)%为二转出口分析数据之和。
H2S%为酸性气中H2S含量。
②总硫转化率=1-Q尾(H2S’+ SO2’+ COS’+2 ×CS2’)/Q酸H2S
式中: Q酸 —— 酸气流量
Q尾 —— 尾气流量
H2S
—— 酸气中硫化氢体积含量
H2S’—— 二级反应器出口硫化氢体积含量
SO2’—— 二级反应器出口二氧化硫体积含量
CS2’,COS’—— 二级反应器出口有机硫体积含量
③装置总硫回收率=1- K×(H2S’+ SO2’+ COS’+2 ×CS2’+S’)/ H2S
式中:K —— 体积收缩系数:
(1.86×H2S)/(N2’(1+2.38× H2S))
N2’—— 尾气中氮气含量。
S’—— 二级反应器出口硫磺蒸汽含量
④装置转化率=1-K×(H2S’+ SO2’+ COS’+2× CS2’)/ H2S
式中:K —— 体积收缩系数=
(1.86×H2S)/(N2’(1+2.38× H2S))
N2’—— 尾气中氮气含量。
2.炉内H2S转化率
式中:(H2S+SO2+COS)%为余热锅炉出口分析数据之和。
H2S%为酸性气中H2S含量。
3.一级转化器转化率:
(1)对进料总H2S的转化率
其中:(H2S+SO2+COS)%余为余热锅炉出口分析数据之和。
(H2S+SO2+COS)%出1为一转出口分析数据之和。
H2S%为酸性气中H2S含量。
(2)对一转入口H2S的转化率(即本身转化率)
①
式中:
(H2S+SO2+COS)%入1为一转入口分析数据之和。
(H2S+SO2+COS)%出1为一转出口分析数据之和。
②一反转化率=1-(1-H2S-SO2)/(1-H2S’-SO2’)×(H2S’+SO2’+COS’+2×CS2’)/(H2S+SO2+COS+2×CS2)
式中:H2S —— 一级反应器入口硫化氢体积含量
SO2 —— 一级反应器入口二氧化硫体积含量
COS、CS2 —— 一级反应器入口有机硫体积含量
H2S’—— 一级反应器出口硫化氢体积含量
SO2’—— 一级反应器出口二氧化硫体积含量
CS2’,COS’—— 一级反应器出口有机硫体积含量
4.二级转化器转化率
(1)对进料总H2S的转化率
式中:(H2S+SO2+COS)%出1为一转出口分析数据之和。
(H2S+SO2+COS)%出2为二转出口分析数据之和。
(2)对二转入口H2S的转化率:
①
式中:(H2S+SO2+COS)%出2为二转出口分析数据之和。
(H2S+SO2+COS)%入2为二转入口分析数据之和。
②二反转化率=1-(1-H2S-SO2)/(1-H2S’-SO2’)×(H2S’+SO2’+COS’+2×CS2’) / (H2S+SO2+COS+2×CS2)
式中:H2S —— 二级反应器入口硫化氢体积含量
SO2
—— 二级反应器入口二氧化硫体积含量
COS、CS2 —— 二级反应器入口有机硫体积含量
H2S’ —— 二级反应器出口硫化氢体积含量
SO2’ —— 二级反应器出口二氧化硫体积含量
CS2’,COS’—— 二级反应器出口有机硫体积含量
5.一级反应器有机硫水解率
1-(1-H2S-SO2)/(1-H2S’-SO2’)×(COS’+2×CS2’)/ (COS+2×CS2)
式中:H2S —— 一级反应器入口硫化氢体积含量
SO2 —— 一级反应器入口二氧化硫体积含量
COS、CS2 —— 一级反应器入口有机硫体积含量
H2S’—— 一级反应器出口硫化氢体积含量
SO2’—— 一级反应器出口二氧化硫体积含量
CS2’,COS’—— 一级反应器出口有机硫体积含量
6.二级反应器有机硫水解率
1-(1-H2S-SO2)/(1-H2S’-SO2’)×(COS’+2×CS2’)/ (COS+2×CS2)
式中:H2S——二级反应器入口硫化氢体积含量
SO2——二级反应器入口二氧化硫体积含量
COS、CS2——二级反应器入口有机硫体积含量
H2S’——二级反应器出口硫化氢体积含量
SO2’——二级反应器出口二氧化硫体积含量
CS2’,COS’——二级反应器出口有机硫体积含量
7.加氢段转化率
加氢段转化率=1-加氢段出口气体中除硫化氢外其余硫化物体积含量/加氢段入口气体中除硫化氢外其余硫化物体积含量。
例:加氢前气体含SO20.4% ,COS0.1% ,CS20.1% ,硫蒸汽0.2% ,加氢后气体含 SO20.005% ,COS0.01% ,CS2 0.01% ,硫蒸汽0%,则加氢段转化率为1-0.035/0.9=96.1%
(三)收率计算
收率:实际得到硫磺的量与硫磺理论产量的比值。
1.
式中:G酸
酸性气流量Nm3/h。
H2S%
酸性气中H2S含量。
22.40
1mol分子H2S在标准状态下的体积。
32
硫的原子量。
2.
(四) 空速计算:
空速 = 进入反应器气体流量(m3/h)/反应器催化剂体积(m3)。
三、加氢催化剂预硫化及钝化
(一)预硫化
加氢催化剂(CT6-5B)中活性中心金属组份钴/钼为氧化态,经预硫化处理成硫化态后,才对加氢还原反应起催化作用。
1.此操作在加氢反应器升温结束且还原气已引入后进行。预硫化期间催化剂上硫含量能达到3%(w)左右,完全硫化后硫含量约为6%(w)。预硫化是放热反应,应防止催化剂过热。
2.调节尾气加热器(E3510)旁路量,控制入R3503入口温度,使加氢反应器床层升温至≥200℃。
3. 在O2含量<O.4%后配入富氢(H2),缓慢打开酸性气入R3503阀,并控制入R3503气体中的H2含量至3%及H2S含量至1%~2%, H2S气体进入R3503后与Co/Mo氧化物发生反应,使催化剂进行预硫化。
4. 继续升温到250℃开始硫化,通过分析R3503进出口的H2S含量,确定催化剂预硫化程度,当进出口的H2S含量相等时,将富氢(H2)升至6%,继续升温至300℃,继续硫化,至进出口H2S相等时,再恒温4小时,硫化完成。
四、硫磺装置操作问答
1.克劳斯硫磺回收工艺有哪几种?
答:有三种:(1)直接氧化法:适用于酸性气中硫化氢浓度小于15%。(2)分流法:适用于硫化氢浓度在15-50%。(3)部分燃烧法:适用于硫化氢浓度大于50%。
2.我装置采用哪种制硫工艺?其基本原理是什么?
答:我装置采用部分燃烧法制硫工艺。
其基本原理是:将全部酸性气引入燃烧炉,按烃类全部燃烧和反应气流中H2S/SO2分子比为2进行配风,在全部H2S中约65%的H2S在炉内燃烧生成元素S,剩下的35%的H2S约1/3燃烧生成SO2,与另外的2/3的H2S进入转化器反应生成S。
3.部分燃烧法制硫的主要反应有哪些?
答:燃烧炉内的主要反应:
H2S+1/2O2
H2O+1/2S2+(0.61-0.72)MJ
H2S+3/2O2
H2O+SO2+(0.52-0.58)MJ
转化器内的主要反应有:
2H2S+SO2
2H2O+3/nSn+(0.09-0.15)MJ
COS+H2O
H2S+CO2-Q
4.酸性气燃烧炉内主要副反应有哪些?对制硫有何影响?
答:主要副反应有:
CO2+H2S
COS+H2O
CO+1/2S2
COS
CH4+2S2
CS2+2H2S
2COS
CS2+CO2
这些付反应的存在,降低了装置的硫收率,增加了环境污染,应尽量避免。
5.何谓气风比?如何控制?
答:空气与酸性气的比值叫气风比。它是由比值调节仪和H2S/SO2在线分析仪控制的。
6.硫磺主要物理性质有哪些?
答:(1)形态颜色:浅黄色晶体。(2)原子量:32.06。(3)溶解性:不溶于水,易溶于二硫化碳。(4)熔点:112-119℃。(5)沸点:444.6℃。(6)自燃点:248-266℃。(7)可燃性:空气中150℃遇明火可燃。(8)比重(固体):1.92-2.07。
7.液体硫磺具有什么独特的粘温性质?
答:136-160℃粘度最小,流动性好。160-190℃S8环断裂,粘度升高。190℃以上链长度缩短,粘度变小。
8.硫磺形态随温度变化有何特点?
答:硫磺在加热或冷却时,形态发生以下变化:
黄色晶体 112.8℃ (熔化)黄色流动液体
250℃
暗棕色粘稠液体
300℃
暗棕色易流动液体
444.6℃
橙黄色气体
650℃
草黄色气体
900℃
无色气体。
9.硫磺分子中的原子数目与温度有何关系?
答:(1)熔点以下硫分子为S8。(2)熔点至沸点为S6、S8共存,随温度的升高,S8逐渐减少,S6逐渐增加。(3)沸点(444.6℃)时S2开始出现,至700℃S8为零;750℃时S6为零,S2最多。
10.酸性气为什么要脱水?
答:酸性气如果把水带入燃烧炉,水汽化会吸收大量热量,使炉温急剧下降,炉压上升,直接影响后部废热锅炉和转化器的操作,使硫收率下降,同时,系统压力升高,影响炉子寿命,故酸性气必须脱水。
11.酸性气分液后的酸性液有何特点?
答:酸性气分液后的酸性液属于H2S的饱和液,在40℃时,每100克水中溶有0.24克H2S,是剧毒液体,必须密闭排放。
12.酸性气为什么必须设专用火炬线?
答:在硫磺装置处于事故状态时必须使用火炬线。但全厂系统火炬线带有回收系统,如果将酸性气排往全厂火炬线,会造成高压瓦斯线带H2S,所以,必须给酸性气设专用火炬线。
13.开工时酸性气为什么要先放火炬后方可进炉?
答:开工时,酸性气管线中有水或杂质,通过放火炬可以把它排掉,同时在放火炬过程中应采样分析,使H2S与空气混合不在爆炸极限内方可引进燃烧炉,以免发生爆炸。
14.新砌好的炉子在烘炉前为什么要有一段时间自然干燥?
答:使耐火胶泥和耐火砖材料粘合在一起,并使之逐渐干固。
15.开工前为什么要进行烘炉?
答:开工前烘炉主要有以下目的:(1)缓慢除去炉内耐火材料在砌筑过程中积存的表面水和内部固有的结晶水,以免在开工时炉温上升很快,因内部水分汽化膨胀造成炉体裂缝、变形、倒塌。(2)使耐火材料充分烧结。(3)考验火嘴燃烧使用情况。(4)考察炉子各部在热状态下的高温性能如何。
16.炉子为什么要按烘炉曲线升温?
答:烘炉曲线是通过实践而总结出来的升温曲线,若温度升的太快,炉子砌筑处有明显裂缝,支座保温层可能会发生形变;若温度升的太慢,时间太长也达不到要求。按照烘炉曲线能使炉子缓慢、均匀地得到升温干燥。
17.点火前为什么要对瓦斯进行排凝?
答:瓦斯内带油带水,点火后会影响平稳燃烧。同时由于管线内残存空气,如果达到爆炸极限,一旦回火,就会引起爆炸。所以,开工时瓦斯要先接胶管排凝,待气流稳定,管线内空气置换完,分析瓦斯中氧含量小于1%时,方可点火。
18.燃烧炉点时,炉压调到多少?
答:点火时燃烧炉要调到微负压,即用小纸片放在点火孔处,刚能吸住即可,用负压计测量时,炉压为-2~-6mmH2O柱。
19.点火时为什么不能正视点火孔?
答:点火时,炉内气体膨胀,很容易回火,若正视点火孔,一旦躲闪不及,就会被烧伤,所以点火时不能正视点火孔。
20.当点火未着时,应采取什么措施?为什么?
答:当点火不着时,要立即关闭瓦斯阀,加大风量或N2吹扫15分钟后再继续调解炉压点火,以免炉内瓦斯积存,达到爆炸极限,遇火爆炸。
21.正常生产时,应根据什么来调解配风量?
答:正常情况下,应根据炉子火焰和化验分析数据来调配风量。
(1)根据一转入口分析数据:
当(H2S+COS)/SO2<2时,配风过大;
当(H2S+COS)/SO2=2时,配风合适;
当(H2S+COS)/SO2>2时,配风偏小。
(2)根据炉膛内火焰颜色判断:
当火焰呈红色时,花墙隐约可见,配风合适;
当火焰发暗呈暗红色,花墙可见,配风偏小;
当火焰发亮,花墙清晰,配风过大。
(3)根据二转出口过程气组成判断:
当(H2S+COS)/SO2>2时,配风过小;
当(H2S+COS)/SO2=2时,配风合适;
当(H2S+COS)/SO2<2时,配风过大。
总之,应将上述几种方法综合起来判断,使分析判断更准确。
22.当烟囱冒黑烟或黄烟时,是什么原因?应采取什么措施?
答:当烟囱冒黑烟时说明进炉风量小,瓦斯燃烧不完全,冒黄烟也是由于进炉风量小,过程气夹带的H2S、S等燃烧不完全所致,遇到这种情况,就要开大尾气炉上方蝶阀,加大进炉风量,使之完全燃烧。
23.烟囱超温是什么原因引起的?应采取什么措施?
答:烟囱超温一般是由于过程气夹带大量硫磺或硫化氢,在尾气炉内因空气不足,不能完全燃烧,进入烟囱后发生二次燃烧,引起超温。
遇到这种情况,应降低三级冷凝冷却器出口温度,使硫磺冷凝,减少夹带,或提高溶剂循环量及降低溶剂中硫化氢含量,同时开大炉上方蝶阀和炉后蝶阀及烟囱下蝶阀,使之在炉内完全燃烧,降低烟囱温度,若二次燃烧严重,可以从烟囱下方通蒸汽灭火降温,以免烧坏烟囱。
24.开工线装在什么地方?为什么?
答:开工线装在废热锅炉出口与一级冷凝冷却器管程进口之间。这样,开工时即可利用废热锅炉回收热能,又可使系统免造污染。
25.烘炉时烟气为什么要走开工线?
答:因为烘炉时用瓦斯做燃料,若燃烧不好就有碳黑生成,如果让烟气进入系统,就会使催化剂表面积碳,影响催化剂活性,因此必须装上开工管线,让烘炉产生的烟气走开工线由烟囱直接放空。
26.停工检修前为什么必须对酸性气管线进行吹扫?
答:因停工后酸性气管线尚有残存的H2S,它是易燃易爆的剧毒气体,不把H2S吹扫干净,动火时就会发生爆炸事故,所以,停工检修前酸性气管线必须进行吹扫。
27.酸性气燃烧炉内H2S转化率与温度有什么关系?
答:在酸性气燃烧炉内发生的反应,是克劳斯反应的热反应阶段,只要炉温高于500℃,反应的平衡转化率就随温度升高而增大,当炉温达1100℃时,转化率增加缓慢,到1300℃,转化率达75%,这是燃烧炉内H2S转化为硫的理论最大转化率。
28.当发现酸性气中烃含量超标时应采取什么措施?
答:应立即加大配风,使之完全燃烧,同时立即与产品精制及调度联系,若烃含量严重超标时,应立即将酸性气改放火炬进行紧急停工,同时与产品精制、污水汽提、调度联系处理。
29.尾气炉作用是什么?为什么要保持炉温600-800℃?
答:尾气炉作用是用瓦斯气燃烧维持炉膛温度,使尾气中的H2S、COS、CS2、硫磺等完全燃烧生产SO2。
只有维持炉膛温度600-800℃,才能保证尾气中H2S、COS、CS2、硫磺等完全燃烧,若温度过低,排放气中的水蒸气就会冷凝,溶解SO2、SO3后严重腐蚀烟囱,若温度过高,一方面会烧坏炉子及烟囱,另一方面,燃料用量大,造成浪费。
30.酸性气燃烧炉作用是什么?为什么要维持炉温1171-1400℃?
答:酸性气燃烧炉的作用是:(1)H2S在炉内部分燃烧,可有60-70%H2S转化为硫磺,大大减轻了催化反应阶段负荷。(2)为后步系统提供足够的热量和温度。(3)为催化反应阶段提供SO2。
由于酸性气燃烧炉内H2S转化率随温度升高而升高,到1300℃,转化率达75%,这是燃烧炉内H2S转化为硫的理论最大转化率,所以应尽量提高温度,使转化率接近热力学值(75%),同时保持较高温度还可使酸性气中绝大部分烃类和氨充分燃烧,不致在后部系统积碳而影响产品质量,但由于炉体材质有限,一般维持在1171-1400℃之间即可。
31.H2S有哪些物理性质?
答:H2S是无色有臭鸡蛋味的气体,比空气略重。有毒是一种大气污染物,空气中含有微量的H2S就会使人感到头痛、头晕、恶心,吸入大量的H2S就会使人昏迷甚至死亡。
32.SO2有哪些物理性质?
答:SO2是无色而有刺激性气味的有毒气体,它的密度比空气大,容易液化,易溶于水而生产亚硫酸,亚硫酸是一种中强酸,对设备腐蚀比H2S更严重。
33.为什么要控制酸性气中的NH3含量?
答:酸性气中含氨,会与硫化氢结合生成硫化胺盐,堵塞酸性气脱液线;另外,当燃烧炉内氧气不足,温度也不够高时,酸性气中的NH3不能完全反应生成N2和H2O,大部分生成硫氢化铵和多硫化铵,堵塞冷凝设备的管子,增加系统压降,甚至无法继续生产。此外,未完全燃烧的氨生成各种氮的氧化物,对设备产生腐蚀,氨还能使催化剂失活中毒。所以酸性气中的氨含量应严格控制。
34.本装置设计的尾气中SO2排放量为多少?国家标准是多少?
答:本装置设计SO2排放量为:≤6.34kg/h,浓度为657mg/Nm3,
国家标准为:90m烟囱允许SO2排放量≯960mg/Nm3。
35.余热锅炉与一级冷凝冷却器间手动蝶阀起何作用?
答:手动蝶阀作用有:(1)开工时切断废热锅炉与系统联系,使系统免受过程气的污染。(2)正常生产时调解手动蝶阀开度,可维持酸性气燃烧炉压力,平稳操作。
36.酸性气燃烧炉炉温突然降低的原因有哪些?
答:主要原因有:(1)酸性气量小;(2)酸性气中H2S浓度低;(3)配风小;(4)酸性气带水。
37.余热锅炉为什么要排污?
答:排污的目的是排除炉内的杂物和脏物,保持水质合格并产生合格的蒸汽。定期排污是排除锅底的污垢、脏物,连续排污是排除炉内水面悬浮的杂物、脏物。
38.锅炉的八大附件是什么?
答:是安全阀、压力表、液面计、放空阀、温度计、单向阀、液面警报器、流量控制阀。
39.锅炉缺水的原因和注意事项有哪些?
答:锅炉严重缺水是由于锅炉漏水、换热管内漏、排污失灵、给水设备故障或运行人员疏忽大意造成,这是锅炉最危险现象之一。应当牢记绝对禁止再向锅炉进水,因为当锅炉严重缺水时,换热管已烧红,如果进水,冷热温差太大,锅炉就会突然冷缩爆裂。
40.锅炉满水事故是怎样造成的?
答:锅炉满水事故,多是操作人员责任感不强,或因汽水共腾处理不当而造成的,此时要严格防止汽管内发生水冲击,致使法兰盘、汽管附属件破裂。要将汽管上所有疏水阀打开排水。
41.汽水共腾是怎样发生的?
答:汽水共腾是炉水起泡沫。它的原因多是由于给水品质不良或排污量不够造成的。汽水共腾的现象是水位剧烈波动或突然升高。使锅炉负荷、压力、水位难以控制,失去协调,遇到这种现象应立即进行排污、换水,保持水位不低于标准线下2-3cm,打开汽管上的排水阀,注意作好汽水分离。
42.为什么蒸汽管道会发生水击?发生水击时怎么办?怎么避免?
答:蒸汽管道发生水冲击,多因疏水不彻底,没有很好暖管,使蒸汽变为凝结水,或者锅炉水位过高,湿蒸汽或低温过热蒸汽送入管道,或因锅炉起泡沫带水造成的。
当发生水击时,应立即打开管道上排水阀进行疏水,检查锅炉水位或温度是否正常,不正常进行调解,并检查管架是否脱落。
为了防止管道发生水击,必须注意暖管和疏水工作。稳定负荷,保持锅炉水位,汽温正常,注意避免汽水共腾。
43.废热锅炉的液面计为什么要定期检查?
答:为了了解锅炉内液面的高低,保持液面在操作参数内,防止烧干锅炉发生事故。
44.什么叫腐蚀?锅炉腐蚀主要有那几种形式?
答:材料表面与外部介质(如水、氧气等)发生化学变化和电化学变化作用,遭到损失的过程,称为腐蚀。
炉腐蚀的方式主要有局部腐蚀和均匀腐蚀两种。
45.废热锅炉内漏的原因是什么?
答:主要是由于操作不当或事故引起废热锅炉干锅,然后未冷至150℃以下,及加入凝结水,管束剧烈收缩,引起焊缝及罐壁破裂,此外,加水过猛,温度大幅度波动、设备超压、腐蚀严重也是设备内漏的原因。
46.废热锅炉内部发生轻微泄漏为什么会急剧恶化?
答:因为一旦发生轻微内漏,水蒸气混入过程起中,溶解H2S、SO2、SO3形成强腐蚀性的氢硫酸、亚硫酸、硫酸等,使管束承受强腐蚀,管壁迅速变薄甚至穿孔,在水冲击下,造成大面积裂缝,使内漏急剧恶化。
47.废热锅炉干锅E3501有什么现象?
答:主要现象是废热锅炉无液面,出口温度飞速上升,两个转化器床层温度也迅速上升,与此同时,一级冷凝冷却器出口温度也急剧上升。
48.发现废热锅炉E3501干锅应如何处理?
答:一旦发现废热锅炉干锅,应立即紧急停F3501。酸性气燃烧炉灭火焖炉,酸性气放火炬,使废热锅炉自然降温,当出口温度低于150℃时,再缓慢加水,重新开工。
49.废热锅炉的设计压力、操作压力、安全阀定压值在数量上有什么关系?
答:它们的关系是:设计压力>安全阀定压值>操作压力。
50.使用废热锅炉时应当注意些什么?
答:(1)注水时阀不能开的过大;(2)设备不得超温超压运行;(3)不应当为了节约用水而减少排污;(4)设备不得干锅运行。
51.废热锅炉注水时为什么阀不能开得过大?
答:废热锅炉注水时阀开的如果过大,可能发生:(1)蒸汽压力超标;(2)废热锅炉出口温度降低;(3)设备急剧冷热变化而产生应在经常的应力变化中,设备容易受损,甚至破坏到报废的程度。
52.为什么转化器床层温度必须严格控制?
答:H2S与SO2反应生成硫是放热反应,其转化率随反应温度的降低而增加,所以降反应温度可以提高转化率,但温度降的太低时,反应速度极慢;同时,如果转化器的床层温度低于硫蒸汽的露点,则硫蒸汽凝结生成液硫而覆盖在催化剂的表面上,使催化剂失去活性,降低转化率,甚至使系统压降增大,故床温也不能降的太低,为了最大限度的提高硫化率,转化器的床温必须严格控制。
53.什么叫空速?它对生产有什么实际意义?
答:单位数量催化剂在单位时间内通过的反应物的数量叫空速。单位以重量计的叫重量空速。单位以体积计的叫体积空速。
空速的转化器本身所具有的一种性质,空速越大,处理量越大;反之空速越小处理量越小。
54.影响转化率的因素有哪些?
答:(1)配风大小;(2)硫磺蒸汽分压的高低;(3)催化剂的活性;(4)气体流过催化剂的速度;(5)烃类、二氧化碳等杂质的干扰;(6)转化器床温。
55.转化器床层温度的高低受什么因素的制约?
答:一是受反应速度影响,当床层温度越低时,反应速度越慢。而是受硫蒸汽露点限制,其露点越高所需床温也越高。另外,转化器内为放热反应,温度越高,转化率越低,故床温也不可太高,以上因素决定了转化器床层温度必须高于硫蒸汽露点,但又不可太高。
56.为什么床层温度要高于硫蒸汽露点?高出多少合适?
答:当床层温度低于硫蒸汽露点时,硫蒸汽会冷凝成液硫而沉积在床层上,减少催化剂表面,降低转化率,增大床层压降,甚至堵塞床层,所以床温要高于硫蒸汽露点。
一般床层操作温度至少要高于硫蒸汽露点20-30℃。
57.为什么要设法降低硫蒸汽露点?如何降低?本装置反应部分为何要设两级转化器?
答:因为硫蒸汽露点直接影响H2S转化率,露点越高所需床温就越高,则反应转化率就越低,所以降低硫蒸汽的露点,就能降低床温,提高平衡转化率。
由于硫蒸汽露点高低与其在过程气中的分压大小有关,及风压越高,露点越高,就要降低硫蒸汽的分压,及采取两级反应,逐级冷凝回收液硫措施。
58.为什么一转床温比二转床温高?
答:一转床温较高即可提高反应速度,又可提高过程气中COS的水解率,提高硫磺回收率;二转床温较低,则可以保证最终转化率。
59.为什么转化器排污口有液硫排出?
答:因为在转化器内产生的硫蒸汽分压较高,有时排污点局部温度达到露点温度,往往有少量的硫蒸汽冷凝为液硫从排污口排出来。
60.引起反应器内催化剂失活的原因有哪些?
答:引起催化剂失活的原因有两类:(1)改变催化剂基本性能的物理失活,包括磨损、烧结、热老化和水热老化损失比表面积,在运转良好的装置中,这类损耗尽管不可逆,但非常缓慢,不构成失活的主要原因。(2)由于化学反应或杂质沉积阻碍气体通路造成的活性中心大量损失,包括硫酸盐化中毒、“漏氧”中毒、硫沉积和积炭等,尽管通过再生可恢复部分活性,但再生还会引起第一类失活。
61.如何减缓催化剂床层积炭?
答:(1)及时调节炉子配风,保证烃类完全燃烧,当烃含量超标时,更要保证有足够的风量使其燃烧,而当烃含量超标严重时,应当机立断做紧急停工处理。(2)在开工升温及停工进行烟气置换吹扫时,要控制适当配风比,防止燃烧不完全而积炭。(3)在酸性气来量中断或来量很小,不能保证后部供热时,要做焖炉处理,严禁用瓦斯供热。
62.正常生产时,床层超温着火的原因是什么?应如何避免?
答:正常生产时床层超温着火主要是由于床层积硫太多,当炉子配风太大时,因氧过剩,使积硫自燃而引起的。
要避免着火,首先要保证床层经常排污,减少积硫量。其次一旦发现床层温升较快,要及时调节配风,保证过程气中无游离氧存在,还要保证烃类能完全燃烧,一旦发现床层严重超温着火,应立即通入氮气或饱和蒸汽降温灭火。
63.停工后床层超温着火原因是什么?应如何避免?
答:停工时床层着火是由于床层内沉积的硫化亚铁遇氧自燃引起的;要避免停工后床层着火,首先要等床层温度降至100℃以下,再打开人孔;其次,严禁通风降温,一旦床层着火,要立即隔绝空气,并通入氮气或饱和水蒸汽灭火。
64.停工时为什么要等床层温度降至100℃以下方可打开人孔?为什么不能通风降温?
答:因为在生产过程中,过程气中的硫化物与金属管线、设备等起作用,生成硫化亚铁沉积在床层上,硫化亚铁自燃点很低,在高于100℃与氧就会自燃,且放热量很大,会使床层迅速着火、升温,造成催化剂热老化,甚至烧坏床层,所以停工时,要等床层自然降温至100℃以下方可打开人孔通风,同时,降温过程中不能通风冷却。
65.床层着火超温,引N2或饱和水蒸气时应注意些什么事项?
答:引N2时,先将转化器前排凝打开,以免串进油或水,同时检查是否含烃类,,以免将油气带入上床层,火上浇油;引饱和水蒸气时,先排凝,将管内的冷凝水排净,再引入转化器,以免冷凝水进入炽热床层,急剧汽化使催化剂粉化。
66.冷却器液面为什么要控制在1/2-2/3处?
答:当液面低于1/2处时,一部分管束暴露出来,减少换热面积,则过程气温度上升,高于2/3处时蒸发空间减少,可能使凝结水带入蒸汽管网造成蒸汽带水,所以冷却器控制在1/2-2/3处。
67.硫封罐的作用是什么?
答:收集液硫封住系统气流,不让过程气从排硫系统跑掉。
68.夹套管线为什么要用0.3MPa蒸汽保温?
答:因为液硫在130-160℃时粘度最小,流动性最好,而0.3MPa蒸汽温度为143℃左右,所以用0.3MPa蒸汽作为系统的保护蒸汽。
69.如何判断夹套蒸汽是否畅通?
答:利用硫磺的熔点低于夹套管蒸汽温度的特点,拿一小片硫在夹套管上划一下,如果硫块熔化,说明夹套蒸汽线畅通,否则为不畅通。
70.原料气中含烃较多时对硫磺质量有什么影响?
答:因为烃类是可燃性气体,易发生如下反应:
CH4+2O2
CO2+2H2O
而硫化氢燃烧时反应为:H2S+1/2O2
1/nSn+H2O
从以上两个反应式可以看出烃类燃烧所需的氧气量远大于硫化氢燃烧时的需氧量。当烃含量高时燃烧不完全,会使硫磺的颜色变黑,强度降低。
71.酸性气中的N-甲荃二乙醇胺来自什么地方?对操作有何影响?
答:溶剂再生装置用N-甲荃二乙醇胺做溶剂脱硫,当操作不正常时,就会有部分N-甲荃二乙醇胺进入酸性气中。
N-甲荃二乙醇胺在燃烧炉内不完全燃烧,会产生结晶胺盐,堵塞系统和设备。
72.酸性气中的氨及烃类杂质主要来自什么地方?
答:酸性气中的杂质氨主要是污水气提装置主汽提塔操作不良带来的,酸性气中的烃类杂质主要是由于产品精制再生系统操作不良所致。
73.液硫管线安装有什么要求?
答:所有的液硫管线向液硫贮槽倾斜度不小于2%。
74.蒸汽喷射器起什么作用?
答:将液硫贮槽内含有硫化氢、二氧化硫、硫蒸汽等的废气送入尾气炉焚烧,减少环境污染。
75.硫磺颜色发暗甚至发黑是何原因?
答:是由于床层及捕集器冷凝器中的积炭而引起的。
76.硫磺有臭味且有机物含量超标是什么原因造成的?
答:是由于酸性气中烃含量尤其是烯烃含量高且炉F-3501温度较低 ,在炉内生成少量硫醇造成的。
77.过程气中COS高的原因是什么?
答:(1)原料气中烃含量高造成;(2)催化剂活性降低,COS水解效果差。
78.为保证安全生产,本装置主要采取了什么措施?
答:(1)带压容器设置安全阀,对于酸性气燃烧炉,设置炉膛压力高高联锁停车装置,防止设备超压;(2)设置H2S有毒气体报警仪,并配备一定数量防毒面具,防止H2S中毒;(3)设置可燃气体报警仪,防火防爆。
79.在实际操作中怎样判断仪表故障?
答:(1)记录曲线的前后对比,如记录曲线突变,记录曲线突然大幅度波动,记录曲线呈直线形等;(2)一次表和二次表对比,若相差甚远,说明其中有一仪表有故障;(3)仪表同仪表之间比较(限定同一参数),若相差甚远,说明其中有一仪表有故障。
80.本装置在环保方面采取了什么措施?
答:(1)硫磺尾气经焚烧后排烟囱,降低污染;(2)酸性液经压送罐密封送至污水汽提,减轻了装置内环境污染;(3)液硫储罐顶部的硫蒸汽通过蒸汽喷射器抽送至尾气焚烧炉。(4)燃烧炉空气进出口,放空点设置消音器,降低装置内噪声污染。 |