凯洛格工艺的脱硫

一、 脱硫

      各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂中毒，都必须在氨合成工序前除去，习惯上称原料气中硫化物的脱除为“脱硫”，凯洛格工艺的第一道工序是脱硫用以保护转化催化剂。

二、 脱硫方法的分类

      工业脱硫方法种类繁多，但是归纳起来可分为湿法和干法两种。

（1） 湿法脱硫

      湿法脱硫的特点：吸收速度或化学反应速度快，硫容大，适合于脱除气体中高硫；脱硫液再生简便，且可循环使用，还可以回收硫磺。但是因为受到物理或化学反应平衡的制约，其脱硫精度不及干法。

湿法脱硫包括物理法、化学法、物理-化学法三种：

      ① 物理法：在吸收过程中无化学反应，纯属扩散、溶解（吸收）的物理过程。其气液平衡一般服从亨利定律。如低温甲醇法、聚乙二醇二甲醚法等。

      ② 化学法：按其作用原理课分为中和法和氧化还原法脱硫两种。中和法是利用酸碱中和原理将呈弱酸性的H₂S脱除。大部分属于飞速化学吸收反应。如氨水中和法、乙醇胺法等。氧化还原法的特点是借助于伴有电子得失的化学反应来进行脱硫的。如对苯二酚、ADA法等。还有金属络合物脱硫法如EDTA络合铁法。

（2） 干法脱硫

      干法脱硫是采用固体脱硫剂。最大的优点是脱硫的精度高，可将硫化物脱至0.1～0.5cm3/m3，绝非一般的湿法所可以比拟。

      干法脱硫的缺点：脱硫设备机组庞大，更换脱硫剂工作笨重，再生能耗大，因其工业应用受到限制，仅适用于脱除低硫或微量硫。近代大型化工生产对脱硫精度要求越来越高，使得干法脱硫技术重新获得了发展

      凯洛格工艺中的脱硫工序便是干法脱硫中的氧化锌法。

三、 氧化锌法脱硫

      氧化锌脱硫剂被公认为干法脱硫中最好的一种以其脱硫精度高、硫容量大、使用性能稳定可靠等优点，被广泛用于合成氨、制氢、煤化工、石油精制等行业以脱除天然气、石油馏分、油田气、炼厂气、合成气（CO+H₂O）、以及二氧化碳原料气中的硫化氢和多种有机硫

      由于它可以将原料气中的硫化物脱除到0.5～0.05cm³/m³数量级，从而可以保证下游工序所用含有镍、铜、铁及贵金属催化剂免于中毒。

四、脱硫的工艺过程

      天然气首先在原料气预热器中被低压蒸汽预热，流量由流量计记录，温度有温度记录仪进行记录，压力由压力控制阀调节，预热后的天然气进入活性碳脱硫槽进行初脱硫。然后再用蒸汽透平驱动的单缸离心式压缩机，压缩到所要求的操作压力。

      压缩机设有防喘振保护装置，当在低于正常流量的条件下进行操作时，它可以把某一给定量的气体返回气水冷器，冷却后送回压缩机的入口。经压缩后的原料天然气在一段炉对流段低温段加热到230℃左右与压缩机段间来氢混合后，进入Co-Mo加氢和氧化锌脱硫槽，经脱硫后，天然气中的总硫含量降到0.5ppm以下。

五、脱硫的设备及控制要点

      氧化锌脱硫过程所用的主要设备为脱硫槽。

      脱硫槽为钢板制成的圆筒形设备，高径比约为3:1。脱硫剂分两层装填，上层铺设在由支架支撑的箅子板上，下层装在耐火球和镀锌钢丝网上。是气体分布均匀槽上部设有气体分布器，下部有集气器氧化锌在脱硫槽内的脱硫过程如图   所示

      评价ZnO性能的一个重要的指标是硫容，氧化锌的平均硫容为15～20%，最高可达30%，接近入口的饱和层硫容一般为20%～30%。通常ZnO装在两个双层的串联设备里，每年更换一次入口测得的ZnO，而将出口测的ZnO移装于入口测，新的ZnO用作保护层，确保净化气中硫含量达到指标要求。

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