硫磺回收催化剂失活的判断及预防

1.硫磺回收催化剂失活的判断
由于造成催化剂失活的原因很多，如果能够对催化剂的活性做出正确的评估，对于节省操作费用和保证高硫回收率是非常有益的。用装置的硫回收率来判断催化剂活性的高低是*直接和明显的手段。催化剂临时性失活的通常都伴有床层压力降增加的现象，如果装置的硫回收率降低且反应器床层压力降增加，通常意味着催化剂已经发生临时性失活。如果催化剂床层压力降没有明显的变化，则意味着催化剂可以永久性失活。对于催化剂因永久性失活造成活性减弱的判断则比较困难。硫磺回收装置的反应器的床层高度通常约为900mm，但如果催化剂状态良好，实际的克劳斯反应通常在顶端至150mm处就可以达到平衡。
对于各个反应器进出口温差和反应器床层温差的综合判断可以帮助确定催化剂的状态。以一个三级克劳斯硫回收装置为例，对于某一催化剂，性能良好时反应器进出口温差大致应在一特定数值范围，如果反应器中温差不符合这一数值范围，则可能催化剂已失活。比如，某种型号催化剂活性高时，各反应器进出口温差为：一级反应器70℃，二级反应器22℃，三级反应器5℃。如果反应器进出口温差为下述情况：一级反应器50℃，二级反应器30℃，三级反应器11℃，则说明一级反应器内的催化剂已失活，克劳斯反应在一级反应器内已经反应很少。
2.硫磺回收催化剂失活的预防
通过正确使用以下几点可将催化剂的失活控制并保持在*低水平：
1）正确的设备设计；
2）优化克劳斯装置的操作条件及开停车程序；
3）选择合适的克劳斯催化剂及床层支撑填料；
4）选择正确的催化剂再生程序。
绝大部分硫磺回收催化剂使用前不需要进行活化处理，升温脱除吸附水后即可使用。酸性气燃烧炉烘炉完毕，将烟道气切入反应器，使催化剂床层按30℃/h的速度升温。升至120～150℃，恒温2h脱除吸附水。原则上先升二级反应器，后升一级反应器温度，避免一级反应器内脱除的水分在二级反应器中凝结，给后期升温带来困难。当一、二级反应器温度分别达到300℃和240℃，再恒温2h稳定操作，然后可引酸性气转入生产。
用烟道气开车升温预热处理催化剂时，应注意防止因氧气不足，燃烧不完全而使催化剂床层积碳。再者，催化剂升温过程中，要尽可能防止450℃以上的高温，以免催化剂的性能受到损害。反应器顶部设氮气或蒸汽保护管线，一旦床层温度失控，在情况允许下可直接通入氮气或蒸汽来降温，建议优先使用氮气。在打开蒸汽前，必须先排尽管线内存积的冷凝液。
在装置生产中，应尽量按照硫化氢/二氧化硫=2:1的比例关系进行操作，这是达到*高硫磺转化率的关键。从反应机理来看，床层温度应控制得比较低才有利于反应的进行，但催化剂床层任何部位都不应低于硫的露点温度，所以温度一般控制在220℃以上。
催化剂床层的操作温度，不仅要考虑热力学因素，也要考虑硫蒸汽的露点和气体组成。采用多段催化转化并设逐段冷凝流程，就是为了降低气相中的硫蒸汽分压，同时也降低了硫露点，反应器操作温度即可降低，从而提高了硫转化率。*佳反应器入口温度是一个使相应的反应器出口温差*大的值。反应操作温度至少应高于硫蒸汽露点30℃，以避免硫沉积在催化剂表面上。一般一级反应器可采用较高的操作温度如290～300℃之间，这既可提高反应速度，又利于气相中存在的有机硫水解成硫化氢，提高硫的转化率。后段转化温度可低一点以保证*终转化率，一般控制在230～260℃即可。催化剂的使用后期可适当提高操作温度，以弥补其活性的下降。