第41卷第17期2013年9月广州化工Guangzhou Chemical Industry Vol.41No.17September.20133万吨/年脱硫及硫磺回收装置克劳斯催化剂运行分析王强，徐平民(中国石油辽阳石化公司炼油厂，辽宁辽阳111003)摘要：硫磺回收装置开车两年后运行较平稳，长期以来催化剂运行状况良好，但装置经历多次紧急停工后硫磺回收克劳斯催化剂的运行状况较差，需要更换催化剂。
尾气反应器中加氢催化剂性能良好，无需更换。
本文章介绍克劳斯催化剂和尾气回收催化剂相应性能参数，失效量，换剂方案与装填量。
关键词：硫磺回收；催化剂；温升；转化率；运行中图分类号：TH69文献标识码：A文章编号：1001－9677（2013）17－0182－03作者简介：王强，（1986－），男，主要从事炼油生产和技术管理工作。
Klaus Catalyst Operation Analysis of 30000tons /year ofDesulfurization and Sulfur Ｒecovery DeviceWANG Qiang ，XU Ping －min（Liaoyang Petrochemical company Ｒefinery Petrochina ，Liaoning Liaoyang 111003，China ）Abstract ：Sulphur recovery unit to drive a car after two years running a smooth ，long catalyst was running in good condition ，but as the experience of multiple operation condition of the device after emergency shutdown ，the Klaus catalyst for sulfur recovery was poorer ，the catalyst need to be replaced．Exhaust gas in the reactor hydrogenation catalyst performance was good ，need not change．Klaus catalyst recycling and exhaust catalyst performance parameters ，the corresponding failure quantity ，change agent and loading quantity．Key words ：sulfur recovery ；catalyst ；temperature rise ；conversion rate ；run辽阳石化炼油厂加氢三车间3万吨/年脱硫及硫磺回收装置［1］是一套吸收转化硫化氢的环保型装置，它处理各上游装置送来的酸性水，含硫干气，含硫液化气等。
并将硫化氢转化为硫磺，促进节能环保。
装置由气体脱硫单元，污水汽提单元和硫磺回收单元三大部分组成。
气体脱硫单元包括气体脱硫，液化气脱硫醇及碱液再生，溶剂再生。
设计处理能力为富氢气体： 2.24ˑ104t /a ，混合干气：7.210ˑ104t /a ，加氢液化石油气： 6.3ˑ104t /a ，焦化液化石油气：10.6ˑ104t /a 。
酸性水汽提部分采用流程简单、投资省、蒸汽耗量最低的单塔常压汽提工艺。
酸性气送硫磺回收部分生产硫磺。
酸性水汽提设计处理量为80t /h ，操作弹性70% 120%。
硫磺回收部分生产能力为年产硫磺30000t ，装置操作弹性40% 135%，硫磺回收部分由硫磺回收、尾气处理和公用工程共3个部分组成。
硫磺回收率99.8%。
装置于2010年10月建成中交，于2011年4月投产运行。
截止今日已经连续运行两年，从以往的硫磺产量及硫回收率来说，生产情况比较稳定［2］。
1硫磺单元详细工艺原理硫磺回收单元采用外掺合、两级转化Claus 工艺+还原－吸收尾气处理工艺，由二级克劳斯、尾气加氢还原－吸收和焚烧三部分组成。
（1）反应炉酸性气与空气混合，高温下在反应炉内，硫化氢与空气中的氧反应，总反应为：3H 2S +1.5O 2=3S +3H 2O +Q ；这是可逆反应。
在高温和CO 2环境下，发生一些副反应，生成COS 、CS 2，这将影响装置的硫回收率。
（2）催化转化反应过程气进入一、二级克劳斯反应器，在催化剂［3］的作用下，在上述过程中未能转化的H 2S 与SO 2继续进行催化转化反应，以加深反应。
2H 2S +SO 2=3S +2H 2O +Q COS +H 2O =H 2S +CO 2（3）加氢还原经过反应炉和一、二级催化转化反应［4］后，由于平衡反应不完全和SO 2或H 2S 的过剩，转化率达不到足够高，在克劳斯尾气中还存在着一定数量的SO 2、H 2S 及未被捕集的S x 。
为进一步提高硫的回收率，必须进一步回收这部分过程气中的剩余硫化物以及元素硫。
因此，在加氢还原反应器［5］内进行加氢还原反应，将SO 2、S x 还原成H 2S ，COS 、CS 2水解成H 2S ，在下一步用溶剂吸收H 2S ，H 2S 进一步得到回收。
加氢还原主要反应为：SO 2+3H 2=H 2S +2H 2OS 8+8H 2=8H 2S（4）急冷、吸收在该单元是利用MDEA 溶剂在低温下对硫化氢的选择吸收特性，吸收克劳斯尾气中的硫化氢，硫化氢随溶剂进入再生第41卷第17期王强等：3万吨/年脱硫及硫磺回收装置克劳斯催化剂运行分析183塔。
在MDEA 溶剂吸收前需急冷，降低过程气温度，过程气中水的水蒸气被冷凝。
克劳斯尾气经吸收成为净化尾气，净化尾气进入焚烧炉。
2克劳斯催化剂及尾气加氢催化剂详解表1催化剂型号及数量名称型号或规格一次装入量/t预期寿命/年漏“O 2”保护型催化剂PSＲ－417.25Al 2O 3催化剂PSＲ－117.65尾气加氢催化剂PSＲ－518.45瓷球Φ168（m 3）4其中序号1和2中的漏“O 2”保护型催化剂和Al 2O 3催化剂是按不同比例装填在一级反应器和二级反应器中做克劳斯催化剂，详见图1、图2。
图1一级反应器和二级反应器催化剂装填示意图PSＲ－1和PSＲ－41催化剂混合装入一级，二级反应器中，催化剂预计寿命6年。
图2加氢催化剂装填示意图PSＲ－51尾气加氢催化剂装填在加氢反应器上，预计使用寿命6年。
表2PSＲ系列硫磺回收催化剂的化学组成PSＲ－1PSＲ－41PSＲ－51Al 2O 3Fe 2（SO 4）3MoO 3Na 2OAl 2O 3CoO Na 2OAl 2O 3由表2可以看出，三种催化剂都含有Al 2O 3，只不过含量不同，其中PSＲ－1Al 2O 3催化剂含量最高，据技术协议提供数据，其含量可达到92%。
PSＲ系列硫磺回收催化剂是以活性Al 2O 3或TiO 2为活性组份或载体，负载金属氧化物为活性组份的球形或条形无机化工产品。
该催化剂不燃烧、不爆炸、无味、无臭、无毒、无腐蚀性，溶于强酸和强碱、不溶于水和有机溶剂。
装填入一级反应器，二级反应器和加氢反应器，承载在瓷球上，可持续促进床层上硫化氢和二氧化硫的转化，生成大量的单质气态硫。
3催化剂运行情况分析装置开车至今已经两年多的时间，期间由于外在和内在因素硫磺装置发生数次紧急停工，在开工过程中催化剂性能发生一系列变化。
表32012年运行平稳时主炉负荷项目时间酸性气流量/（m 3/h ）空气流量/（m 3/h ）2012.2.1227153602012.3.1228858812012.4.1224757912012.5.124096135均值2303.755791.75表42013年主炉负荷项目时间酸性气流量/（m 3/h ）空气流量/（m 3/h ）2013.2.1237255852013.3.1228454782013.4.1222458392013.5.121945332均值2268.55558.5由表3和表4可以看出选取二月、三月、四月和五月四个月的时间统计，从2013年开始负荷明显降低，主炉处理酸性气量明显下降，全年累计处理量大幅度降低。
表52012年运行平稳时一反、二反温升项目时间一反床层上层温度/ħ床层中层温度/ħ床层下层温度/ħ二反床层上层温度/ħ床层中层温度/ħ床层下层温度/ħ2012.2.12592892922272502532012.3.12542862892262512542012.4.12582922952322502542012.5.1260291294228230255均值257.75289.5292.5228.25245.25254温升34.7525.75表62013年一反、二反温升项目时间一反床层上层温度/ħ床层中层温度/ħ床层下层温度/ħ二反床层上层温度/ħ床层中层温度/ħ床层下层温度/ħ2013.22252262272122232242013.32252252272122222232013.42242252272112242242013.5219221237212223225均值223.25224.25229.5211.75223224温升6.2512.25由表5和表6可以看出，2013年前后克劳斯反应器床层温升大幅度下降，温升下降，硫磺回收率会受到严重影响。
说明克劳斯催化剂性能受到损害。
184广州化工2013年9月表72012和2013年加氢反应器温升情况2012上层温度中层温度下层温度2013上层温度中层温度下层温度2月2813103112823073063月2943113122833153184月2943113132813033055月290318319281306307均值289.75312.5313.75281.75307.75309温升2427.25由表7可以看出，2013年前后尾气加氢反应器床层温升变化不大，PSＲ－51型加氢催化剂活性良好。
4换剂方案图3计划催化剂装填示意图克劳斯催化剂性能受到严重影响，需要更换。
尾气回收催化剂预计寿命6年，还可使用3年以上。
本硫磺回收装置计划于2013年8月份停产大检修过程中进行克劳斯催化剂更换工作，装填量如图3所示，其中PSＲ－51不做更换。
5结论装置在长期运行过程中容易受到非计划停车等各种因素的影响，催化剂性能容易受到损坏，与其设计使用寿命不相符。
应当长期检测克劳斯催化剂和尾气回收催化剂温升情况和硫磺转化率，对催化剂运行状况实时监测，出现问题及时解决。
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