凱洛格工藝的脫硫

一、 脫硫

各種原料製取的粗原料氣，都含有一些硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生產過程催化劑中毒，都必須在氨合成工序前除去，習慣上稱原料氣中硫化物的脫除為“脫硫”，凱洛格工藝的第一道工序是脫硫用以保護轉化催化劑。

二、 脫硫方法的分類

工業脫硫方法種類繁多，但是歸納起來可分為溼法和幹法兩種。

（1） 溼法脫硫

溼法脫硫的特點：吸收速度或化學反應速度快，硫容大，適合於脫除氣體中高硫；脫硫液再生簡便，且可循環使用，還可以回收硫磺。但是因為受到物理或化學反應平衡的制約，其脫硫精度不及幹法。

溼法脫硫包括物理法、化學法、物理-化學法三種

① 物理法：在吸收過程中無化學反應，純屬擴散、溶解（吸收）的物理過程。其氣液平衡一般服從亨利定律。如低溫甲醇法、聚乙二醇二甲醚法等。

② 化學法：按其作用原理課分為中和法和氧化還原法脫硫兩種。中和法是利用酸鹼中和原理將呈弱酸性的H

（2） 幹法脫硫

幹法脫硫是採用固體脫硫劑。最大的優點是脫硫的精度高，可將硫化物脫至0.1～0.5cm3/m3，絕非一般的溼法所可以比擬。

幹法脫硫的缺點：脫硫設備機組龐大，更換脫硫劑工作笨重，再生能耗大，因其工業應用受到限制，僅適用於脫除低硫或微量硫。近代大型化工生產對脫硫精度要求越來越高，使得幹法脫硫技術重新獲得了發展

凱洛格工藝中的脫硫工序便是幹法脫硫中的氧化鋅法。

三、 氧化鋅法脫硫

氧化鋅脫硫劑被公認為幹法脫硫中最好的一種以其脫硫精度高、硫容量大、使用性能穩定可靠等優點，被廣泛用於合成氨、制氫、煤化工、石油精製等行業以脫除天然氣、石油餾分、油田氣、煉廠氣、合成氣（CO+H₂

由於它可以將原料氣中的硫化物脫除到0.5～0.05cm3/m3數量級，從而可以保證下游工序所用含有鎳、銅、鐵及貴金屬催化劑免於中毒。

四、脫硫的工藝過程

天然氣首先在原料氣預熱器中被低壓蒸汽預熱，流量由流量計記錄，溫度有溫度記錄儀進行記錄，壓力由壓力控制閥調節，預熱後的天然氣進入活性碳脫硫槽進行初脫硫。然後再用蒸汽透平驅動的單缸離心式壓縮機，壓縮到所要求的操作壓力。

壓縮機設有防喘振保護裝置，當在低於正常流量的條件下進行操作時，它可以把某一給定量的氣體返回氣水冷器，冷卻後送回壓縮機的入口。經壓縮後的原料天然氣在一段爐對流段低溫段加熱到230℃左右與壓縮機段間來氫混合後，進入Co-Mo加氫和氧化鋅脫硫槽，經脫硫後，天然氣中的總硫含量降到0.5ppm以下。

五、脫硫的設備及控制要點

氧化鋅脫硫過程所用的主要設備為脫硫槽。

脫硫槽為鋼板製成的圓筒形設備，高徑比約為3:1。脫硫劑分兩層裝填，上層鋪設在由支架支撐的箅子板上，下層裝在耐火球和鍍鋅鋼絲網上。是氣體分佈均勻槽上部設有氣體分佈器，下部有集氣器氧化鋅在脫硫槽內的脫硫過程如圖 所示

評價ZnO性能的一個重要的指標是硫容，氧化鋅的平均硫容為15～20%，最高可達30%，接近入口的飽和層硫容一般為20%～30%。通常ZnO裝在兩個雙層的串聯設備裡，每年更換一次入口測得的ZnO，而將出口測的ZnO移裝於入口測，新的ZnO用作保護層，確保淨化氣中硫含量達到指標要求。

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