克劳斯制硫工艺

酸性气工业制硫通常分为制硫炉内高温热反应和转

化器内低温催化反应两部分。

1、高温热反应

酸性气在制硫炉内高温条件下,部分先被O2 氧

化成SO2 ,其余的再与SO2 反应生成元素硫,主要进

行的反应如下:

H2S +3/2O2 =SO2 + H2O + 519. 2 kJ (1)

2H2S + SO2=3/2S2 + 2H2O - 42. 1 kJ (2)

高温条件下这两个反应的速度很快,一般可在

1 s 内完成,H2S 转化率可达60 %～70 %。

2、低温催化反应

低温催化反应是在转化器内的催化剂床层上进

行,反应式如下:

2H2S + SO2=3/xSx + 2H2O + 93 kJ (3)

由于该过程为放热反应,从理论上讲,反应温度

越低,转化率越高。但是,反应温度低于硫露点时,

会有大量液硫沉积在催化剂表面,使其失去活性,为

此催化反应温度一般控制在170～350 ℃。随着制

硫技术水平的提高,催化反应也可在硫露点以下进

行,如CBA 法和MCRC 法等。高温热反应和一级催

化反应的硫回收率一般在75 %～90 % ,为了提高硫

回收率,工业上常采用增加转化器数量、转化器之间

设置冷凝器分离液硫,以及逐级降低催化反应温度

等措施。

1. 2 硫的特性

元素硫有其特殊的复杂性,如液态和气态中的

硫都是不同硫组分的混合物。液态硫是S8 环状和

Sn 链状聚合物的混合物, n 值可以达到相当大。硫

蒸气是由S1至S8 八种组分组成,温度高于700 K时

气体中主要是S2 ,700 K以下时则以S6 、S8 为主[1 ] 。

在工程上以S2 、S6 、S8 三种组分的含量来描述硫已能

满足设计精度要求。各种硫组分间转化的反应热较

大,见化学方程式(4) ～ (6) 。

3S2 S6 + 272. 2 kJ (4)

4S2 S8 + 404. 4 kJ (5)

4S6 3S8 + 124. 5 kJ (6)