【摘要】：傳統(tǒng)Claus工藝由于受熱力學(xué)平衡限制,尾氣中硫化氫含量難以符合環(huán)保要求,企業(yè)常采用串聯(lián)絕熱反應(yīng)器處理該部分尾氣,但反應(yīng)器處理量小,且對入口硫化氫的濃度有極嚴格的限制。隨著硫化氫選擇性氧化制硫磺高效催化劑的工業(yè)化,對該催化劑上反應(yīng)動力學(xué)模型以及相關(guān)反應(yīng)器設(shè)計的研究已成為研究的熱點。本文基于中石化齊魯分公司研究院所開發(fā)的硫化氫選擇性氧化制硫磺高效催化劑LS-06,對該反應(yīng)的熱力學(xué)、動力學(xué)、工藝條件的優(yōu)化以及反應(yīng)器設(shè)計進行了研究。本文主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)熱力學(xué)計算結(jié)果表明:硫化氫選擇性氧化是不可逆的強放熱體系,反應(yīng)平衡常數(shù)顯示低溫對于主反應(yīng)是有利的。(2)本文在微型反應(yīng)器(Φ10,L=110mm)中,采用LS-06催化劑,在壓力0.1MPa,反應(yīng)溫度170-250℃,空速600-1200h-1的條件下,對不同組分的H2S 0.5%-4.5%,02 0.25%-2.25%,N2 93.25%-99.25%進行動力學(xué)實驗。根據(jù)Langmuir-Hinshelwood理論,建立硫化氫選擇性氧化的雙曲線動力學(xué)模型,經(jīng)統(tǒng)計檢驗和殘差分析表明所建模型是適定的。基于工業(yè)運行的絕熱反應(yīng)器的工況條件進行模擬計算,驗證了所建動力學(xué)模型在工業(yè)裝置上的適用性。(3)提出了在兩段裝填的管殼式反應(yīng)器中實現(xiàn)該反應(yīng)過程,建立了一維擬均相數(shù)學(xué)模型。由于反應(yīng)體系放出大量的熱量,反應(yīng)床層存在徑向溫度差,又建立了二維擬均相模型,采用Runge-Kutta法求解。對于工藝參數(shù)進行優(yōu)化,研究表明:28mm管徑,最佳進料溫度205℃,最佳硫氧比為2,保持較小的空速70h-1,選擇冷卻介質(zhì)溫度在200℃是最適宜的。(4)基于兩段裝填的管殼式反應(yīng)器中存在的比換熱面小,床層飛溫,操作穩(wěn)定性差等缺點,提出了新型板式反應(yīng)器的設(shè)計構(gòu)想,計算結(jié)果表明:其具有傳熱效果顯著、精確控制反應(yīng)熱點等優(yōu)點。
【圖文】：

其他大部分用于生產(chǎn)磷肥，，其余用途包括制造殺菌劑、農(nóng)藥和其他精細化學(xué)品等。逡逑由于資源枯竭，硫磺的生產(chǎn)成本較高且質(zhì)量低下，天然硫磺的生產(chǎn)量正在穩(wěn)步下降。逡逑２０１７年我國硫磺產(chǎn)量約５９４０ｋ噸。如圖１．１所示，未來硫磺進口的局面仍將持續(xù)。逡逑一當期進Ｕ價格一N奇同期進Ｕ價格逡逑１５００邐期進口Ｗ邋灥丨：．年Q婻G進口eA邋１８０逡逑ｉｌｉＨｉ逡逑令ｆ邐ｆ令令子＃邋＃邋＃令＃逡逑圖１．１邋２０１７年我國硫磺進口情況逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｃｈｉｎｅｓｅ邋ｓｕｌｐｈｕｒ邋ｉｍｐｏｒｔｓ邋ｉｎ邋２０１７逡逑以Ｃｌａｕｓ工藝為核心的硫磺回收裝置已成為最普遍的石油化工和煤化工裝置的基本逡逑單元通過燃燒爐將有機硫轉(zhuǎn)化為８０２和＾＾８，最終轉(zhuǎn)化為硫磺反應(yīng)方程式如下所逡逑示。目前最流行的從含硫化氫氣體回收硫磺的技術(shù)之一是多級Ｃｌａｕｓ工藝［｜】：逡逑Ｈ２Ｓ＋ｌ／２ＳＯ，邋＾－３／２ｎＳｎ＋Ｈ２０邋Ａ／／邋＝邋－ｌｌｋＪ／邋ｌＶ0ｌ邐（１－１）逡逑

２．１．１邋傳統(tǒng)Ｃｌａｕｓ工藝逡逑１９３６年Ｉ．邋Ｇ．邋Ｆａｒｂｅｎ改進了最早的Ｃｌａｕｓ工藝，大部分Ｃｌａｕｓ工藝以Ｈ２Ｓ、Ｃ０２和逡逑Ｈ２０為主要組分，Ｎ２、ＮＨ３和烴類為次要組分。如圖２．１所示，Ｃｌａｕｓ工藝分為兩個階逡逑段：逡逑ＲＮ0！￡＾ＨＰＳｔ—逡逑ＨＰ邋Ｓｔｅａｍ邐ｆ邐｜逡逑個邐ｙ邐備邐邐ｔ＿＿逡逑Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ邐Ｗａｓｔｅ邋Ｈ＾ａｔ邐／Ｔ邋Ｒｅａｃｌｏｒ＾ｖ邐ＡＲｅａｃｔｏｒＰＮ邐／ＴＲｅａｃｔｏｒＰ＼逡逑＾邋Ｂｏｉｌｅｒ邐＾邋Ｎｏ．邋１邋＼Ｊ邐Ｎｏ邋２邋＼Ｊ邐Ｎｏ．邋３邋Ｊ邋了⑷丨邋Ｇａｓ逡逑ＡＣｉｄ邋Ｇａｓ，ｒ邐ＭＰ邋Ｓｔｅａｍ邐

本文編號：2649723