传统Claus工艺由于受热力学平衡限制,尾气中硫化氢含量难以符合环保要求,企业常采用串联绝热反应器处理该部分尾气,但反应器处理量小,且对入口硫化氢的浓度有极严格的限制。随着硫化氢选择性氧化制硫磺高效催化剂的工业化,对该催化剂上反应动力学模型以及相关反应器设计的研究已成为研究的热点。本文基于中石化齐鲁分公司研究院所开发的硫化氢选择性氧化制硫磺高效催化剂LS-06,对该反应的热力学、动力学、工艺条件的优化以及反应器设计进行了研究。本文主要的研究内容和结论如下:(1)热力学计算结果表明:硫化氢选择性氧化是不可逆的强放热体系,反应平衡常数显示低温对于主反应是有利的。(2)本文在微型反应器(Φ10,L=110mm)中,采用LS-06催化剂,在压力0.1MPa,反应温度170-250℃,空速600-1200h-1的条件下,对不同组分的H2S 0.5%-4.5%,02 0.25%-2.25%,N2 93.25%-99.25%进行动力学实验。根据Langmuir-Hinshelwood理论,建立硫化氢选择性氧化的双曲线动力学模型,经统计检验和残差分析表明所建模型是适定的。基于工业运行的绝热反应器的工况条件进行模拟计算,验证了所建动力学模型在工业装置上的适用性。(3)提出了在两段装填的管壳式反应器中实现该反应过程,建立了一维拟均相数学模型。由于反应体系放出大量的热量,反应床层存在径向温度差,又建立了二维拟均相模型,采用Runge-Kutta法求解。对于工艺参数进行优化,研究表明:28mm管径,最佳进料温度205℃,最佳硫氧比为2,保持较小的空速70h-1,选择冷却介质温度在200℃是最适宜的。(4)基于两段装填的管壳式反应器中存在的比换热面小,床层飞温,操作稳定性差等缺点,提出了新型板式反应器的设计构想,计算结果表明:其具有传热效果显著、精确控制反应热点等优点。