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改良克劳斯法硫回收工艺问题讨论


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I  

第 1 2卷

第 6期 

天 

然 

气 

工 

业 

改 良 克 劳 斯 法 硫 回 收 工 艺 问 题   论  讨

r />g   卜8
内容 提 要

(川 著 赢 气 究 ) 四  高 趸 _ 研 所  

朱利凯。  

1 I    嘻

本 文 系 统 地 讨 论 了 用 最 小 自 由 能 法 计 算 克 劳 斯 反 应 的 平 衡 组 成 、 催 

化 转化 克 劳 斯 反 应 的 速 率 及 克 劳 斯 法 制 硫 装 置 的娜 平 衡 .并 由此 提 出改 良克 劳 斯 法 

√ 制硫装置两个必然发展的   屯向 乏  / 主曩词 塞     堕 坚工艺 发展方向  
用 胺 法 处 理 酸 性 气 流 后 . 以 改 良克 劳  继 阶段 来 完 成 :  

斯 法 回 收 硫 。 是 石 油 天 然 气 工 业 中 的 传 统  这 甩 克 劳 斯 法 回 收 得 到 的 。我 国 仅 四 川 石 油 管 

火焰 反 应 阶 段  

技 。今 止世 上 硫 量 有 半   3 + 0 术 迄 为 .界 总 产 中 一 是 H 号I    
理 局用此法从天签 p   回收的硫· 占总硫  就
产量 的 2  。 0   18 8 3年 英 国 化 学 家 弗 莱 德 里 希 ·克 劳  斯 ( . .Cas 为 回 收 生 产 碳 酸 钠 的 路 布  c F l ) u
兰(   al) 中 消 耗 的 硫 . 开 发 了 H S氧  I 法 e 而 z 化制硫 的方法 。 即 

) 2sH +2  j H+  5¨ +  0
() 2  旦 S+


催化反应阶段 
2 S O  H2+S 2
2 O+ 9 k  H2 3J

() 3 
并 设 废 热 锅 炉 产 生 蒸 汽 可 回 收 约 8   的 化  0 学 反 应 释 出 的热 量 , 大 提 高 了 空 速“。实 际  大

s十。 n号    

詈+: z sn     :戛   童 票;   。。    s+ u 二    :    
() 1   是 为 了稳 定燃 烧 过 程


式 ( ) 习 称 克 劳 斯 反 应 · 一 经 典 反 应 由 于  1即 这 强 的 放 热 而 很 难 维 持 合 宜 的 反 应 温 度 · 能  只
借 助 于限 制 处理 量 ( 体 积 催化 剂 只处 理 2 每  


如 若 惰 性 气 体 多 不 易  维 持 这 一 温 度 则 按 “ 流 法 ” 工 。 一 改革  分 加 这 如 此 重 要 以 致 “ 良 克 劳 斯 法  今 几 乎 是  改 迄




唯 一 自酸 气 中 回收 硫 的 工 业 方 法
。 

3体 积 的 酸 气 ) 求 得 到 8  ~ 9  的 转  以 0 0

15 9 3年 甘 姆 森 等 ( B.W . Gm sn R 0



。  

化 率 。所 谓 的 催 化 剂 也 不 过 是 简 单 的 瓷 片 或 其 它 的 固体 颗 粒 ·   13 9 8年 德 国法 本 公 司 ( G ’F re 一 1. ab““  d s ) 其 怍 了 重 大 改 革 · 式 ( ) 两 个  u删e 对 将 】分

H .Ekn)  合 实验 数 据 甩 平 衡 常 数 法 系  lls‘结 统 地 研 究 了克 劳 斯 反 应 率 先 简 骇 地 从理 论  上 总结 了 克 劳 斯 制 硫 过 程 H, S的 平 衡 转 化 
。 。

率 与反 应 温 度 的关 系 如 图 l所 示

。 

·

.-

66 0 。 4 0 2 四川 省泸 州市 邻玉 场 。   G S r A推荐 空逮 为 1 0  ̄ 2 0 h 11 实 际上第 二十 转化 器空 逮《 1 O h P 0 0 0 0 I【 , ] OO 

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天 

然 

气 

工 

业 

1  

姗  球 
吒 

用 最 小 自 由能 法 计 算  反应的平衡组成。  
根 据 热 力 学 原 理 , 体 系 达 到 平 衡 时 其  当 总 自由 能 为 最 小 , 平 衡 时 应 受 体 系 的 物 料  又 平 衡 限 制 。 一 个 封 闭 的 体 系 中 . 应 前 后 的  在 反 摩 尔 数 不 一 定 守恒 , 其 原 子 数 是 守 恒 的 。 但 则  受 物 料 平 衡 限 制 的 总 自由 能 可 用 下 式 表 示 :  
(  , ( f, ∑ 。 ∑ .. A ) F) .一 G) .+ ^( nd    
反应 沮度 .   K

() 4 

式 ( ) n求 偏 导 并 令 其 为 0 引 入 化 学 位 “ d对 i ,  
圈 l Ht 化 率 与 反 应 疆 鏖 的 关 系    s转

的概 念 , 可 得 出如 下 方 程 组 : 则  
+ n '  ̄/ B) nn( ∑ 。  p+ ∑ .   ∑ ^d n一^   0   () 5  () 6 

图 1表 明 ; 焰 反 应 阶 段 H 的 转 化 率  火  

因反 应温 度 升 高而 升 高 I 化反应 阶 段 HS 催   
转 化 率 则 因 反 应 温 度 的 降 低 而 升高 。   由 此 , 引 出 一 个 重 要 的 结 论 , : 热  可 即 从 力 学 上 讲 , 劳 斯 法 制 硫 过 程 中 H 可 达 到  克   的平衡转 化率 , 只决 定 于 最 末 一 个 催 化 转 化 

式中: ^是 拉 格 朗 日因 子 ' 是 物 质 i 子 中    分 含 有 的 第  种 原 子 的 个 数 (一 1 2 … ,   j ; ,, N  
一12 . , ) , t.    联 解 式 ( ) ( ) 程 组 可 求 出  · 5 、6 方 平 衡 时 的组 分 n .  

此 法 有 如 下 优 点 : 先 需 了 解 过 程 中 具  ①
体 发 生 的 反 应 , 反 应 产 物 的 组 分 可 任 意 规  ②

器 出 口的 尾 气 温 度 。而 这 一 温 度 是 受 气相 硫  露 点限 制 的 。 意 味 着 , 规 的克 劳 斯 法 制 硫  这 常
装 置 因 H /O   S  难 以 维 持 为 2 故 受 硫 露 点  ,

定 , 受 限 制 I 易于 数值 解  而 , 广 泛 地  不 ③ 因 被 用 于 研 究克 劳 斯 反 应 。   1 改 盎 克 劳 斯 法 高 温 阶 段 的 仿 真  .
如 在 已 知 酸 气 组 成 及 压 力 情 况 下 , 们  我

的 限 制 , 回 收 率 大 多 数 情 况 下 难 以 达 到 足  硫 以 保 持 合 格 的 尾 气 排放 要 求 , 于 形 势 而 不  迫 得 不 另 设 尾 气 处 理 装 置 。饲 如 应 用 的 S O   CT
法。  

计 算 这 一 阶 段 的 平衡 反 应 为 :  
8 .2 9 S+ 1 .4 2 1 9 H    0 6 CO2 2 7 9 + . 0 CH. +  6 6  H2 . 1 6 O 
。 

+ 

d .  0  07 4

+ 

l 3 6 N2   .5 6   5

I 01   5 K

近 期 克 劳 斯 法 的 发 展 , 了 已 基 本 上 完  除 成 一 系 列 制 硫 催 化 剂 ( 有 机 硫 水 解 、 硫 酸  如 抗 盐等新型 催化剂) 的开 发 、 究 外 , 致 力 于 : 研 还   ① 突 破 硫 露 点 的 限 制 , 更 低 一 些 温 度 、 液  在 有 硫 生 成 的 情 况 下 延 伸 克 劳 斯 反 应 } 便 尾 气  ②
中 S  等 还 原 成 H。 在 低 温 下 再 次 催 化 氧  O S. 化 的 工 艺研 究 。这 两 者 都 是 专 注 于 突破 图 l  

1 - 9 H, + 7 6 0 S 5 2 81 S · 0 2 Ot 十   1 . 1 CO + 7 . 5 9 O +   7S   0 0 5 3 H2 2 . 6 9 2+  9 0 4S

0 1 9 CO + 8 6 .90 S . 6× 1 ~ C + 7 8 9 H2   0 S2 . 3  4 +

289C . 9 5 O+ 1 3 8 6 N 5 . 5 8  反 应 前 后 , 尔 数 增  摩
加 13 5 。 . 0 0 

计 算 的 C S C :和 文 献 报 道 的 装 置 实  O 、S 测值 相 当  , HzC 则 略 有 差 异  我 们 认  而 、O

为 没 有 必 要 再 用 串入 动力 学 修 正 项 来 修 正 计 
算 值  。  

曲 线 低 温 阶 段 硫 露 点 的 制 约 , 图 再 提 高 约  力
4 ~ 5 的转 化 率 , 免 另 设 尾 气处 理 装 置 。 %   以   本 文 对 上 述 有关 工 艺 问 题 讨 论 如下 。  

2 s 转 化 率 与 风 比 ( 或 理 论 氧 耗 系  . 的  )
数 ( ) 关 系  口的

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第 6期 

朱 利 凯 : 良克劳斯 法 硫 回收工 艺 阿题讨 论  改

如 图 2所示 。 因有 副 产 物 生 成 , 以 和 理  所 论 上 不 同 { 应 产 物 中 H s s = 2时 。  的  反 2 / Oz S

化 { 可 导 致 H s s 比率 由 2 0 9 。这 些  即 zi     .3 都 强 调 了 克 劳 斯 制 硫 装 置 中 的 风 量 是 一个 重  要 的 参 数 。 也 反 映 出 在0  际 装 置 中悄韭v 保u+吕 )] ^实 链  很 难 0 持      催化 反 应 最 佳 H S S = 2的 要 求   / O: 4C S是 过 程 中 必 然 的副 产 物  .O
在 反 应 炉 内 生 成 的 C S和 C 因 酸 气  O O。

转 化 率 不 是 最 高  大 致 风 量 比 理 论 值 高 约  5 时 。z 转 化 率 最 高 。 由此 说 明 , 际 过    S的 实
程 中 . 劳 斯 反 应 是亚 当 量 的 氧化 反应 。 克  

、  
、 

c : 0 6    1 .4 2


中 Hz 度 而 异 , 图 d所 示  S浓 如

: l O   5.60“ 

\ 
昌  
\  

/ 反应产物中  
H : / O ̄ S S 2  

s 产率最高时.  : \ 反应产物 中   气  
… 0 3  9   、  

鼋 
Z 

2.   0

田 2    S 产率 与 空气 / 气 。 酸   mol l或 理论 耗 t 系数) lmo( 的关 系 

3 H2/ O 比 率 与 a的 关 系  . SS  ̄ 如 图 3所 示 要 保 持 Hz S =2  必 然  S/O: ,

< l 若 风 比  ( 气 mo , 空 w酸 气 to) l  变  o 1有 0

理 沌耗 氧 系舰 口  

田 4 在 反 应 炉 内 ( o +c 生 成 量   c s o)

与酸 气 中 H 浓 度 的关 系   

有 机 硫 的 生成 直 接 影 响 到 硫 收 率 与 尾 气  排放问题 。  

改 良克 劳 斯 法 催 化 反应 速 率 
1 H S的 反 应 速 率  .z

迄 今 改 良克 劳 斯 法 的 催 化 动 力 学 研 究 不  及 热 力 学 那 样 系统  如 对 改 良克 劳 斯 法 的 反  应 级 数 众 说 不 一 。克 尔 ( c ad K K r ) Ri r    er 等  h
按 可 逆 的 二 级 反 应 来 处 理 实 验 数 据 { 拉 拉  达 纳( I·G · l   a a 等  在 铝 矾 土 催 化剂  Dal L f ) a i 上 的研 究 结 果 为 , S S  分 别 为 1 0及 0 5 Hz 、 O . . 
酸 气 中 H: “ S  

级 I 治 ( · ·G og ) 据 钴 钼 催 化 剂 上  乔 z M e re  的 研 究 结 果 , 认 为是 1 0级 和 0 0级 。 文  则 . . 本

圈 3 H2/ o 比 例 与 a的 关 系    SS  

主 要 介 绍 有 实验 数 据 支 持 的 克 尔 报道 的 速 率 

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8  4

天 

热 

气 

工 

业 

表 示式 :  
d[   I - S' H,


血   :  .A .e p 一 且… 髓 t …… x( /… )  

相 同 的 催 化 剂 上 两 者 的 插化 能 相 当. 约  l . 4 2 . 3 /mo . 指 前 因子 不 同 。表  6 7 ~ 0 9 MJ k 1 唯 观 上 C 2 水解 反 应 速率 约 为 C S的 OS的 i 2 /  按 文 献 [ ]  7。

×一 ss +兰3 [ ]] {[]。  ;5 n [) m E: ;  t s  ] ; 。.
式 中 :—— 俄 化剂 床 层高 度 ‘     y —— 催 化剂 床层 的空 隙率 I   l  —— 表观线 建 1  ̄3 c s 5 0mf ,  
— —

, S:   e(4o ros (  , 3一 E C 2 x一 0l )o 8 p 5R E ] )
[   = ~  ep 一45 / )c   ( ) x ( 0o  ̄ [ s ] 9 

指 前因 子 }  

丑—— 活 化能 J  

3 转 化 器 的 化 学 平 衡 问 题  . 在 低 温 阶段 , z H S的 转 化 率 因 温 度 降 低 

[ ] —— 反 应 后产 物 的摩 尔分率 I  

[ ]—— 平 衡反 应产 物 的摩 尔分率 。 .  
经实 验数据 处理 后 为 :  
;  ep一 22 /   x( 5 6 T)

而 提 高 , 需 催 化 剂 以提 高 其 反 应 速 率 。 化  但 催 加 速 反 应 而 不 改变 平 衡 时 反应 物 的 组 成 。 从  理 论 上 讲 . 以 用最 小 自由 能 法 ( 其 它 平 衡  可 或 计 算 方 法 ) 解 出反 应温 度 下 的 产物 组 成 。 来 事  实 不 然 , 化 器 的 进 料 中 有 C 、 :H 、 O 转 S O   、  C  
等 副 产物 的 存 在 , 其 是 H“C 尤 O不 是 惰 性 的  而 是 参 与 反 应 的 , 就 对 出 口气 体 的 温 度 和  这 组 成 的估 计 会 有 相 当大 的 差 异 , 表 1 示 。 如 所  

× ( H  E o ] 一[ s   + [ 0 [ J } ( ) Ht ] s]  7  式 中  是   .式 ( ) 值 积 分后 一 可得  7数 即

H S转 化率 与 床层 高 度 的关 系 。 2  

2 C S C : 水 解 反 应 速 率  . O 、S 的

目前 研 究 都 一 致 认 为是 一级 反 应 。 。 。 在 
’   裹 1 某 § 进袭 量设 计数 据和 量小 自由能法 计算 结果 比较  l
一  

转 

= 

转 

出 口气体  项目   进 料  设  计 
度( ) ℃  
Nl  

出 口气体  进 料  设  计 
20 2 
l  _4l 05  

计  接 C S、S  O C2 算  水解 HjC   平衡 计算  、 O按 不 变计 算  30 0 
1 0.9 O  

计  按 C S C 2 O 、S  算  HlC 、 O不变  按平衡 计算  计算  29 3 
1 .4l   05  

20 6 
1 00.   9

3 0『 9   2 25
1 00.9  

392 1 . 
10 9   O.  

2 5 22 3   3 
1 .4I 05  

25 5 
1 .41   05  

H2   S S   Ol H2 0  C   O: o0   S c  C0 
Hl  

6 7l .   3 76 .   6 .5 O2  O 3l .   0 7 .0   O0 4 . 0  00 2 . 8 
2.   35


3 0  .2 1 6  .2 64 1  3   04  .4 0 0    .1 3 00 2 .0  00 9 . 0 
1 60 .  

3 0  . 2 19  . 2 6. 4 3 9  0 1  3   0 06 . 3  0 02  . 09 0 8   0 2
2.35  

4 8  .9 1 5  .6 6.2 44  04   . 66 < 1    0 < 1  0     0 < 】  0
0.0O】   4

3  2 l   3 17  . 8 6.  7 0 04 7 .5  0 0 6 . l  0 02 . 0  0 09 . 0 
1 70 .  

134 . 9  0 7 3 . 0  6 .   9 26 047 +5  007 .0  00 2 . 0  009 . 0 
1.   70

135 . 3  0 78 .9  6 .9 89  0 47 .5  0 06 . 1  0 02 .0  0 09 . 0 
1 0 .7  

24 l . 9  04 0 . 8  6. O 9 6  04 4  .8 0 < l  0 < 1  1   0 0   < l一 O 
< 1  0

j l f= 2   0 34



2 S_ ~  

3  2

1 1    . 1 3

1 1 4    .  3’ 0

0 9 6    . 5 6’

O2  .0

0 0  .6 9

0 6 1  . 0l

0 57  . 0 7 ̄ s  

∑k l 7 . 6 mo 1 4 7  

l 3 0  7 .3


l3 6  7.7
6.0 05 

l 3 1  7 .9
{.8 98 

1 9 9l   .   7

l95  7 .5
0 7  6 . j .3 6 5 

193  7 .2
6.6 7 5 

189  7 .7
5. 4 5 8 

障化) ” ( 率      

5 6   6 .4l 5 6 4  

压 1 ; i 西 工 霹 罢      —j 2 0 8 s0 4  l。2 3 2 02& 注:  百 干     干   誉 j ;  }) . 2  l 3 s0 8 } S0 6    ) 再 工 干   匿 j   0 3 9 ‘ 4 4 ‘  0 )  5  蔹 西 曩   干   u 。 .  6 u . .
0 2 1 S . 6 3} ) j0 0 2 1   S . 7 4 S自 . 21 I S   . 0 7 4 S   .1 6   S . 2 6   .4 7   |0 4 4 4 S   . 0 4   6 。0 1 7   0 4 3   z0 0 4 9   B0 7 3 5) |0 3 6 .

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第 1卷 2

第 6 期 

朱利 凯  良克劳 斯法 硫 回收工 艺问题 讨 论  改

8  5

4 催 化 剂 床 层 高度 问 题  . 某 引进装 置的设 计参数 经折算 后 如图 5  
所示 。  

体温度 不变 , 到 C S C : 解到 规 定 的程  直 O 、S 水 度。  
*  辞 

眯 层 高度.n 町 

圈 7 =转 H= 转化 事与 库层 高度 的 关系  S的



转 按 C S C t 解 率 ≥ 8  计 , 床  O 、S 水 0 则

层 高度约 为 dc 其 中径高 比约 为 15H 8m( / , 
豳 5 装置 设 计鲁敷 示意 田 

即 达 到 设 计 转 化 率 ) 相 当 于 设 计 值 的 6  , 0 左 右 l 转 按 H: 到 设 计 转 化 率 所 需 高 度  二 S达 为 3c 约是 设汁的 1 %。 6m。 6   逐 日积 累的 催 化 荆 中 毒 即相 当 于 有 效 床  层的缩短 . 较 富裕地一次投 入量 , 需 以保 证 一 
定 周 期 的运 行 。  

计 算 结 果 如 图 6 7所 示 。 、  

改 良克 劳 斯 法  硫 回 收 装 置 的橱I 衡   平
1生 产 蒸 汽桶   .
见 表 2所 示 。  

某 天 然 气 净 化 厂配 套 的 改 良克 劳 斯 法 硫  
回收 装 置 约 产 硫 2 ot 。过 程 中 产 生 的总 热   ̄ ,d
催 化 荆庠 居 高 崖 铷  

量 为 9 . 6 7 J h 其 中高 温 位 ( 热 锅 炉 发  845G / 。 废 生 2 5 a蒸 汽 ) 热 量 为 6 . 7 9 / · .MP 的 0 4 5 GJh 占  6 % } 温 位 ( 生 0 MP 2 低 发 .5 a蒸 汽 ) 量 为  热 3 . 8 8 J h 占 3  。 可 变 温 度 热 源 的 卡  7 99 G / , 8 按
诺 系 数 折 算 ( x = 口( E 1一 T, / 一       L ) = 

圈 6 一转 H=、 O   S 转 化事 与库 层高 度关 幕  SC S Ct

本 文 计 算 的 原 则 是  含 有 生 成 热 的 热  用 焓 计 算 热 平 衡 , 决 定 任 一 H, 化 率 下 过  以 S转
程 气 的 温 度 } C S C :量 比 H S S 2小 2 因 O 、S a 、O  


T - | 的 斓 分 别 为 4 · 3 / 和    T  I 17G  h 1. 4 / 已 知 天 然 气 净 化 装 置 ( uf o 5 3 GJh。 S lnl i   法 ) 尾 气 处 理 装 置 (C T 法 ) 别 耗 堋   和 SO 分 1 .GJ h 9 3 GJ h 若 不 计 其 它 非 工 艺 消  53 / 和 . 4 / ,

3个 数 量 级 , 绝 热 反 应 器 估 计 的 出 口 温  按

度 。 决 定 于 Hz 转 化率 。 O C : 水 解  只   S的 C S、S 的 温 度 应 遵 循 过 程 气 的 温 度 与 床 层 高 度 的 关  系 。 Hz 到 设 计 转 f率 后   层 中 过 程 气  唯 S达 { : 床

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天 

然 

气 

工 

业 

裹 2 克劳 新法 镧硫 装置 的 热浇 
3 0 ℃原 料 气  反 应平 衡温 度 
一 1 2 ℃  20

出废热 情炉 
l 30   一 1℃

出装置 的 尾 气 
l9 5 ℃ 

组 分  k

r ol n  

△ ⅣI  

0 

kmo   [

△ 

k ol m  

△ 

kmol  

△ 
MJ k l / mo  

口I  
Ⅲ  

M3 kn l MJ /r   o  
CH .   48 .  一 9- 6 .  一 4 .  37 9

M / m l MJ J k o   

M / r   MJ J X,  ̄  

H2   3 卫 1 s 6  
C  H, o  02  
N2  

—2 .   — 9   .  7 .   58 38 9 2 4
— 39 9.4  

3. 1  

2 7 .  7 .   一 - . 2 3O 24 2 

—8 5O 9 . 

85 . 

—1.  一-7 4 96 6 . 

69   .4

7 2 一 32 .  一 24 6  74   一 3 .   一 2 5 .目 9 .   一 ∞ O  — 58 8.    .   22 63 .: .2 83 6 84 0   7 5 .2 02 9 — 23 .  一 80 03 7 5 - — 2 38 2 .  4 8.    O.  —1 O- 9 j 4 - - . 

4 .8 — 2 6  一 - 77 .   3 3 一 -  2 3   4 .O O 15 4  94  一 66 6   3   59 .5  3 1O   9 .6
71  O 7  

一22 . 
— 2 l    

— 4I .7 】  
7- .   7 O 3 .   8 2 2 5 .3 71 .   73 4   7 O 5   .1 31 3   8 6   5 .4 2 3 .  - 6 7 9 9.  

SO t  
S  2 SI  

3 2 — 2 .  6.    3 6
-67 2.  18   6 .2 0l 2-     3

56 2 . 

一J O33   7.

.  3

— 29 .9 — 1 7 .8 3   2   

J .    9 4

20 4   6 .4

O   .2

1 .8 23  

- .9 7  

S  |
’ H2   CO 

2.  05

- .   2 7

2 2 .  9 92

07 . 
-   6.- 2.   7

J 29 2. 
33 . 

8.  89
5 1    

一 J 8.   — 29 .   0 3 74

c岛 
CO S  

O9 . 
O.   6

l l9 2_ 
一 l3 .    8 7

26 0 O . 
—8. 0 



5Ol  :   64  

一 4 O .f 91 6  

一 - 5   O9 8-

一 1 76 3   4 3  

耗 , 量是 有余 的。 能   2改 良克 劳 斯 法 硫 回 收装 置 的佣 平 衡  .
见 表 3所 示 
.  

放 标 准 。 恰 恰 这 部 分 尾 气 处 理 的堋 效 率 是 最 
低 的。  

3 化 学 溶 剂 法尾 气 处 理 单 元 的 炯 效 事  . 如 下 统 计 数 据 很 有 意 义 : 述 天 然 气 净  上 化 厂 中 , 然 气 净 化部 分 以 2 2 / 天 4 m‘h溶 液 吸 
收 , 生 3 4 mo 酸 气 耗 媚 为 1 . 7 J h 再 7k l S 2 G / 。而  SO C T法 尾 气 处 理 部 分 以 1 9 { / 2 . m h溶 液 吸  收 , 生 了 5 . 6mo 酸 气 耗 堋 9 3 G /   再 15k l .  ̄ Jh 生 产 酸 气 量 之 比 为 7 z1 而 耗 斓 之 比 1 6:    , .  
1。  

由于 Hz 转 化 率 可 高 达 9  ( 衡 时  S的 6 平

约为 9  )如 此装置的堋 效率可高达 8  8 , d 合 成 氨 工 业 中 , 然 气 加 压 催 化 转 化管 式 炉  天
的蛹 效 率 也 不 过 7   左 右 “ 可 见 此法 是 合  5  。 理 的  是 , 个 气 体 净 化 装 置 是 由酸 性 气 流  但 一 的 吸 收 再 生 , 良克 劳 斯 法 回 收 装 置 、 硫 尾  改 含

气 处 理 的 吸 收 再 生 等 三 个 环 节 组 成 的 , 使  即 有 如 此 高 的 硫 收 率 , 于 不 断 提 高 的 环 保 要  对 求 来 说 , 尾 气 不 处 理 , 不 能 达 到 合格 的 排  其 将

如按 最小 分离功 ( w) 衡薰 , 前者  一/ 来 则 的堋 效 率 为 2 . 7 , 者 仅 为 5 1  。 根  d 5  后 .  d 其

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第 1 2卷

第 6期 

朱 利凯 t 良克劳斯 法 硫 回收工 艺 问题 讨论  改

8  7

本 原 因 是 常 压 下 尾 气 吸 收 的 溶 液 酸 气 负 荷 甚 
低 , 入 能 量 除 了 小 部 分 用 于 化 学 可 逆 反 应  输

解 吸 之 外 , 部 都 以 显 热 形 式 被 环 境 温 度 下  大
的 冷 却 水带 走 了 ( 表 d 。 见 ) 

表 3 克 劳 斯 法 制 硫 过 程 的可 用 能 平 衡 

酸 ,气 气空  

.l  燃 天 气 苎 慝 料然  ^

尾 气 

竺 
cj   d


三     …
7  1 2 38 8 802   .7


G   3 HI S  8 5 0   35


—^ 
l   、   ] /  

7 87 6 7 8  8. 9   2 8 0 7  8   0 8   0 4

H|  s

3 2 8 78 . 8 2 4 6  0   6 2  8

7  O

o0,

" -5 4  8   8 58 3  

c n 
Hl   O

6  9 8 3 
4 .2   3 8 1 60 0 9  6   86  .2 38  .7 0 62  


1 0 8 11 5   3 2   . 1 7 9 2  4 1 0  4 7  3 8   2 5 8  3 7 5   3 .5 -8 4 2 5 9   0 70 9 5  6 . 3  2 1 1  1 2 3   8 .9 . 6 8

0 3  8


H2 0  8 8 05 5 .   H·   CO   1  0   6 5 2 5  7   ● 4 .3  

O 4  7   0 ●  . d

N|  

77 1 .0   2

l   宙出 蒸 汽 

S z O  

台计 支 出 

1 4.  4 35

1  j 8 D 

收入 

进 料 酸气 . 气  空 燃 料 天 然 气  燕汽 
小计

2 0 1G   9 .   8. 3 3 4 鲥 6 3G   2 目 .9J .D   9 0 G   2.8   .8 J 7
35 5 J 0. G  
l 0 0 

1 8 Ⅻ 8 -7

 

66 0   . 3
5 9  8   J .7 86  10 41 .   10     0

尾 气  蒸汽  损 耗 

1  1   8 0 G3 5.7J 70G  3. 9 J 17G 

表 4 克劳 斯法 嗣硫 回收 装置 生 产 的蒸汽 分配 
项  J 9 K一   a 4 人 目   E G) x( J  4. 3 17  l. 4 5 3 
5 7.0 7 

百 分古 量 ( )     7 、2 3 1  2.8 68  
1 、00   00  

5 3 热 流  8K

项  53 8 K一 一 4 2( 流  3l热

J S l n t 工 艺 过 程 用于 最 小分 离 功  、 u ̄ o 法 i
( ~  ) 耗   损

l.7 5 2 
3 7  .8
11 .49  

2.6 6 7 
66  、3
20、14   



项  2 S O 、 C T法 工 艺 过 程 用 于 最 小 分 离 功 
( , 损 耗   ~ 1) .

9 3  .4
04  .8
8、   86

1. 7 6 3 
0 8  .4
l 53   5-  

3 用 于 其 它 辅 助 设 施  、

3. 6 2 4 
57、97  

5 .7 6 8 
10 0.00  

热 平 衡 和 蜩I 率 两 个 方 面 的 分 析 都 说 明  效
化学溶剂法 处理尾 气是 很不经济的 。  

克 劳 斯 法 延 伸 发 展 的 必 然 途 径 
上 述 讨 论 必 然 导 出 要 改 革 能 耗 大 的 尾 气 

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天 

然 

气 

工 

业 

处 理 部 分 , 经 济 的 措 施 是 进 一 步 地 提 高 克  最 劳 斯 法 的 转 化率 , 求 达 到 】 0 的 转 化 。 力 0  近 

面 的 研 究 , 结 合 生 产 实 际 数 据 , 形 成 一 套  应 以 较 严 密 的克 劳 斯 法 制 硫 工 艺 的 评 价 方 法 .  
● 考 文 t 

年 来 。 良克 劳 斯 法 制 硫 工 艺 的 改 进 主 要 是  改
按 如 下 两 个 方 向发 展 , 另行 处 理 尾 气 : 不   ( ) 进 曾 用 过 的 冷 床 吸 附 法 ( B 。固  1改 C A)

1 G PSA F-Zne I  Bet Bo   -z l *znS . a  ok.1 987, 1 1   Vo .  I

定 床 吸 附 转 化 法 (uf e ) 进 一 步 发 展 成   S l en 而 r 在 更 低 一 些 温 度 下 操 作 的 , 过 程 气 为 再 生  以
介 质 的 亚 露 点法 ( MCR 法 ) 。增 加 少 量  C … 

( 2— 9   2 )
2 Ganao B W , El i   - n k n*R   ̄tJt fom    l[r r Z1 l h 0  _

E r u f e  e-s li . d
20   5

. lr r g s 9 l4 E| .P o h .1 53  9(‘ { 0 g ) 2 3~  

( 1  ) 投 资 , 排 了 常 规 改 良克 劳 斯 法  约 0 的 重
装 置 流 程 , 总 硫 收 率 > 9  。 使 9   ( ) 常 规 的 克 劳 斯 法 制 硫 装 置 的 末 端  2在

3 朱 利凯 等. 最 小 自由 能法 计算 克 劳斯 反 应  用 的平 衡组 成. 石油 学报 . 9 0 1 < ) 7  ̄7   1 9 ;O 5 ,2 7   4 朱 利凯 等. 劳斯 法 制 馥过 程 中最 小 自由髓  克 法 的应 用 问题 . 然 气工业 .9 0 ( ) 7  ̄7   天 19 I 5 , 2 7 5 雷 秉 义等 . 流 法 克 劳 斯 反 应 炉 计 算 探 讨 . 直   天 然 气工 业 . 9 6 ( ) 8  ̄9   1 8 I4 ,9 5
6 W e  T    n C  吐 ClI s A ̄   on w i H nc,s    t h  ̄ . c

加 设 一个 加 氢 反 应 器 , 尾 气 中 的 S t等 都  使 O
转 化 成 Hz (  ~ 2 to) 但 不 是 用 化 学 溶  s1   o 1, 剂 吸 收 。 是 配 入化 学 计 量 的 氧 , 特 定 的 催  而 在

化剂 上按式 () 1 直接 氧 化 成 元 素 硫 。 总 硫 收  使 率 > 9  , 一 即 为 “ 克 劳 斯 法 ” S pr 9 其 超 ( ue 
Ca s e  这 样 , 隔 几 乎 一 个 世 纪 经 典 的 克  l )r u a 相 劳 斯 法 。 新 的 历 史 情 况 下 又一 次 得 到 了 创  在 新 的应 用。  

e eg  fo n r y p0 瞄 n   l d . 9 7; 9( l 1 )I 5 3   B nB 。 1 8 7 1 ~ 2 2  ̄ 1
7 l h d K  e r一 吐 Clu P r 嘣 I Cae y i  -    ̄ ̄ ar K r as o t tl  ̄c ki 

n   p r l mo f e   l s ra t n e e l d at -   l t C a   eci . n r t d u o w 
C a =, 9 6I 9 9 l )t 6 7   emd 1 7   ( ~ 0   ~ 2 6 6

∞ /  

8  DeL   a a a L na 1G —  . ̄ er c ]y M o fe Cam - (n cd al diid  

结 论 及 建议  
本 文 较 系 统 地 讨 论 了 改 良克 劳 斯 法 制 硫  有 关 工 艺 问 题 及 其 必 然 发 展 的 方 向 。所 报 道   的 催 化 剂 床 层 高 度 的 计 算 , 是 一 个 供 今 后  仅 开 展 这 方 面 工 作 参考 的示 倒  国 内 克 劳 斯 法 制 硫 装 置 已形 成 一 定 的 规  模 。 引进 了 多 套 装 置 , 四 川 石 油 管 理 局 引  也 如 进 的 MC C亚 露 点 法 制 硫 装 置  但 相 应 对 改  R 良克 劳 斯 法 制 硫 工 艺 的 研 究 似 少 见 报 道 , 尤 
其 是 催 化反 应 阶 段 因 缺 乏 有 关 动 力 学 研 究 数 

l时 F n   u e ir a P 0 嘲d B Qm 血 . 9 1 1 2 y u dS pr . l r0 n / o 锄 1 7 I~  
9 Oe  ̄ Z M . Ef e tof t ii of t   a a ) t   or fc  msc竹 he c t 1,   s on Cl m  e 6o i Sul ̄ Re ov   nd  o ov  ̄ f m     ax rac n n| f m ala ro e or
l us r nd t  Pr o o 嚣s.3.n   e f e .Ed.A i .c I m . Pf i f r l n lc  

l9   75

l 袁 一 , 德 生. 工 过 程 的热 力 学分 析 .   0 胡 化 化 学工业 出版社 , 9 5 19 
11   l e B d  E.Pi e Ri e  u - i ol R  l n  vr % f rc w   anve  ̄   rer

M cRc  w tlwl i t p1 s xe  ̄ n   ∞

[   x f v-rc or sf c x e ove y.0 33· l r  

1 83 8 < 7  5   9 l 1 3 )l 6 1
1   La ∞ J A  一 .Cl s pr c  ̄ B t   x竹- t 2 g     au   o c e se  ̄ce . t 

h rcz o  r csi8, 9 9I 8 4  0 4   州 oa b n po esn 1 8   ( )I  ̄ 2 6 4

据, 目前 尚 未 形 成 严 密 的 设 计 方 法 。实 际 上 ,  


转 、 转 是各有特 征的 。 二   为 此 建 议 催 化 剂 的 开 发 。 有 动 力 学 方  应

( 文 收稿  本

19— 0— 2 ) 9 2 3 7 


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