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2、烃类和醇胺类溶剂
酸性气体中烃类的主要影响是提高反应炉温度和废热锅炉热负荷,加大空气的需要量,致使设备和管道相应增大,增加了投资费用。
更重要的是过多的烃类存在还会增加反应炉内COS和CS2的生成量,影响硫的转化率。
没有完全反应的烃类则会在催化剂上形成积碳,尤其是醇胺类溶剂在反应炉高温下和硫反应而生成的有光泽的焦油状积碳,即使少量积碳也会降低催化剂的活性。
3、NH3的危害主要表现为:
必须在高温反应炉内与O2发生氧化反应而分解为N2和H2O,否则会形成(NH4)2SO4结晶而堵塞下游的管线设备,使装置维修费用增加,严重时将导致停产。
NH3在高温下还可能形成各种氮的氧化物,促使SO2氧化成为SO3,导致设备腐蚀和催化剂硫酸盐中毒。
为了使NH3燃烧完全,反应炉配风需随着含NH3气流的组成及流量而变化,因而使H2S/SO2的比例调节更加复杂,NH3氧化生成的附加水份,还可能会因质量作用定律而导致生成元素硫的反应转化率降低。
4、水
H2S含量低的贫酸性气受此影响的程度远大于H2S含量高的富酸性气。
一般情况下酸性气中的水含量约为2%~5%。
另外,过程气中也含有水,且含量变化很大,特别是在夏天暴雨或冬天暴雪的情况下,将会有相当的水分进入过程空气中。
在日常生产时则还要注意避免在风机的吸入口处排放水蒸汽。
5、风气比
风气比:空气和酸性气的体积比。
在原料气中H2S、烃类及其他可燃组分的含量已确定时,可按化学反应的理论需O2量计算出风气比。
在克劳斯反应过程中,空气量的不足和过剩均使转化率降低。
空气不足比空气量过剩对硫转化率的影响更大。
6、H2S/SO2的比例
理想的克劳斯反应要求过程气H2S/SO2的比例是2﹕1的化学计量要求,才能获得高的转化率,这是克劳斯装置最重要的操作参数。
若反应前过程气中H2S/SO2比值有任何微小的偏差,均将对反应后装置的总硫转化率产生更大的偏差,而且转化率越高偏差越大。
目前多数克劳斯装置都采用紫外分光光度计或气相色谱在线分析仪连续测定尾气中H2S与SO2之比。
7、反应器操作温度
反应器的操作温度不仅取决于热力学因素,还要考虑硫的露点温度和气体组成。从热力学角度分析,操作温度越低,平衡转化率越高,但温度过低,会引起硫蒸汽因催化剂细孔产生的毛细管作用而凝聚在催化剂的表面上,使其失活。因此过程气进入反应器床层的温度至少应比硫蒸汽露点温度高20℃~30℃。由于过程气中产生COS和CS2等有机硫,工业上一般采用提高一级反应器床层温度的办法以促使COS和CS2的水解,并通过二级或三级反应器来弥补因前述温度提高而引起的平衡转化率的下降。例如在350℃操作温度下,Al2O3催化剂对水解率大约在50%左右,但其克劳斯理论转化率却要从300℃下的74.3%下降至350℃下的57.6%,因此第一反应器的最佳操作温度应是能够达到COS和CS2最高水解率的最低的反应温度。TiO2催化剂即使在300℃以下对CS2的水解率也可以达到90%以上。第二和第三反应器使用尽可能大的比表面积和孔体积的催化剂。
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