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ZSGZ-41-4200-05.0 2×7万吨/年硫磺回收联合装置操作规程 共31页第11页
H2+ 0.5 O2 → H2O + 2578Kcal/Nm3 n-C4H10
所有的反应几乎完全向右侧进行，也有少量烃类被完全燃烧成H20和CO2。 与主燃烧炉相关的H2S的克劳斯反应如下：
H2S → H2 + 0.5S2 －905 Kcal/Nm3 H2S ① H2S + 1.5 O2 → H2O + SO2 + 5531Kcal/Nm3 H2S ② H2S + 0.5O2 → H2O + 0.5 S2 + 1674Kcal/Nm3 H2S ③
分解反应①中的H2S耗量占进料酸性气H2S含量的约6％。热转化反应③进行的程度，主要由进料酸性气中H2S浓度和该浓度H2S燃烧反应所能达到的火焰温度决定，热转化反应也受到热反应器内气体停留时间的影响。
酸性气中所含的氨在以下反应中被氧化：
NH3 + 1.5O2 → N2 + 3H2O + 3380Kcal/Nm3 NH3
通过在燃烧器内将酸性气与助燃风适当混合，达到最低的火焰温度，并使被烧掉的气体在主燃烧炉内停留适当时间，可使氨全部被分解。还要考虑导致形成COS和CS2的副反应，COS和CS2的生成同酸性气中所含的CO2浓度和烃类有关。 （2）克劳斯催化转化阶段发生的反应
克劳斯反应是个平衡反应，低温利于该反应的发生，在氧化铝催化剂作用下此阶段分两步完成，首先在最佳的反应器入口温度下进行H2S和SO2的转化，转化完成后生成的硫再进行冷凝和分离。主要反应如下：
2H2S + SO2 → 2H2O + 3/8 S8 + 557Kcal/Nm3 H2S 8S8(气) → 4 S2 (气) + 4327Kcal/Nm3 S8 3S8(气) → 4 S6(气) + 444Kcal/Nm3 S8
气态硫的平衡反应同燃烧相、催化转化相和工艺气冷却相有关。
在第一个克劳斯反应器内还会发生COS和CS2水解生成和H2S的副反应，这一反应需要在高温的催化剂上完成，由于影响到总的H2S转化深度，该反应尤为重要，反应如下：
COS + H2O → H2S + CO2
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CS2 +2 H2O → 2H2S + CO2
（3）硫磺的液化
热转化阶段和催化转化阶段产生的硫磺在硫冷凝器内液化，主要反应如下：
S8(气) → 8 S1 (液) + 1117Kcal/Nm3 S 8
S6(气) → 6 S1 (液) + 1171Kcal/Nm3 S 6 S2(气) → 2 S1 (液) + 1372Kcal/Nm3 S 2
（4）硫磺产品脱气
硫磺回收装置产生的硫含有可溶性的H2S和H2Sx（多硫化氢），液体硫中含有的H2S会发生以下问题：
在装卸液体硫时H2S有毒性
在硫的运输和装卸过程中会因接触硫磺发生危险。
因此，要使液态硫磺脱气并把H2S含量降低到安全程度（50mg/l以内）。液体硫在液硫池内鼓泡脱气，加剧多硫化物发生以下转化反应，可以达到液硫脱气的目的。
H2Sx → H2S + S (X-1)
（5）工艺气还原阶段
在加氢反应器中，混合的热气体主要进行以下反应：
CO + H2O → H2 + CO2 ① SO2 + 3 H2 → H2S + 2 H2O ②
Sx + xH2 → x H2S ③
COS + H2O → H2S + CO2 ④ CS2 + 2H2O → 2H2S + CO2 ⑤
加氢反应器中装有钴—钼催化剂，具有加氢和水解功能，可以使反应①～③和⑤基本完成，反应④为COS的水解反应，会受到平衡的限制（10－40mg/l）。 （6）胺溶液的吸收与再生
利用N-甲基二乙醇胺来吸收H2S，然后再通过汽提把含H2S的富溶液再生。这一机理的依据是溶
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于水的H2S和CO2具有微酸性，会与胺（弱碱性）起反应，生成会在高温中分解的盐类。用于脱硫的胺溶液至少有一个羟基团和一个氨基团的作用是使水溶液达到必要的碱性度，促使酸性气的吸收。 利用N-甲基二乙醇胺（MDEA）来吸收H2S和CO2发生的主要反应如下： 2R3NH + H2S → (R3NH)2S
(R3NH)2S + H2S → 2R3NHHS R2NH + H20 + CO2 → (R3NH)2CO3 (R3NH)2CO3 + H20 + CO2 → 2R3NHHCO3
虽然这些产物都是化合物，但在正常条件下具有明显的蒸汽压，使平衡溶液中的组分随着酸性气分压而变化。当这些化合物的蒸汽压随着温度的变化而加剧时，就可以利用热量将吸收的气体从溶液中汽提出来。
从前两个反应可以看出，H2S能够直接、快速地和胺起反应，生成胺硫化物和氢硫化物。从后两个反应可以看出，CO2也参与反应，产生取代氨基甲酸的胺盐。
2.3.1.2瓦斯升温及停工吹扫操作
在进行酸性气方案操作前将克劳斯部分由冷加热，或在酸性气操作之后将克劳斯部分的积硫吹扫掉以及在克劳斯部分进行检查或长期停工时，都要进行瓦斯操作。在这种操作方式期间，要将绝热火焰温度保持低于主燃烧炉衬里材料的最高温度，利用急冷蒸汽将火焰温度调节到1300℃左右（不得高于1400℃），急冷蒸汽被喷入燃烧器，进入酸性气喷头。
当装置中由少量硫存在时（硫一般在酸性气操作中出现在克劳斯反应器的催化剂床层上），要按化学计量进行瓦斯的燃烧，如果过量氧气情况下燃烧瓦斯，烟气中所含有的游离氧会与装置中所含有的硫起反应，而无法控制局部温度和SO2与SO3的生成。反应过程如下：
S + O2 → 2SO2 + 3165Kcal/Nm3 S
如果瓦斯燃烧时氧气严重不足，瓦斯中所含的烃就不能完全被燃烧，会形成一些炭。炭会在克劳斯反应器的催化剂床层上被吸附，使催化剂受到污染、活性降低，硫磺质量变差、转化率下降。当操作中O2不足超过5％，瓦斯中所含甲烷的一部分会按以下方程式参与反应：
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CH4 + 1.5O2 → CO2 + 2H2O + 5538Kcal/Nm3 CH4
如果缺氧很多，甲烷会按以下反应参与燃烧：
CH4 + O2 → C + 2H2O + 4630Kcal/Nm3 CH4
在同样方式中烃类的反应比CH4更为剧烈，化学计量燃烧条件的定义是将瓦斯中所含的全部烃都燃烧转变为H2O和 CO2，烟气中很少发生氧过量/不足（O2 0.4%以下，CO 0.4%以下）问题。瓦斯在化学计量条件下燃烧过程中，化学计量条件下燃烧时绝对火焰温度高于1800℃，必须用急冷蒸汽来调节火焰温度，通过主燃烧器的酸性气喷头喷入急冷蒸汽。
瓦斯组分发生的燃烧反应如下：
H2 + 0.5O2 → H2O + 2578Kcal/Nm3 H2
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + 8560Kcal/Nm3 CH4 C2H6 + 3.5O2 → 2CO2 + 3H2O + 15225Kcal/Nm3 C2H6 C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O + 14170Kcal/Nm3 C2H4 C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O + 21800Kcal/Nm3 C3H8 C3H6 + 4.5O2 → 3CO2 + 3H2O + 20600Kcal/Nm3 C3H6 C4H10 + 6.5O2 → 4CO2 + 5H2O + 28350Kcal/Nm3 C4H10
2.3.1.3尾气焚烧
克劳斯部分和RAR部分中产生的尾气必须加以焚烧，将其中所有的硫化合物转变为SO2，焚烧所产生的烟气经烟囱排入大气。由于过程尾气中的燃料组分浓度非常低，尾气的点火温度大大高于尾气的实际温度，因此，必须用瓦斯来促进尾气燃烧。
焚烧炉的燃烧室温度为700℃，这一温度值能够确保尾气中所含的H2S（要求残留的H2S体积比低于10mg/l）和其它硫化物完全燃烧，温度高于700℃会显著加大瓦斯的消耗，并使安装在燃烧室下游的蒸汽过热器盘管出现机械稳定性问题。
盘管的设计温度在没有流动介质的情况下为650℃。如果确保盘管内连续有蒸汽流量，排出燃烧室的烟气温度更高一些也不会影响盘管的机械稳定性，如果温度升高时盘管内没有蒸汽或蒸汽流量很低，