Claus工藝硫回收系統(tǒng)運(yùn)行中存在問題及技術(shù)改造

李建峰 李俊杰 張凱（新鄉(xiāng)中新化工有限責(zé)任公司，河南 獲嘉 453800）

Claus工藝硫回收系統(tǒng)運(yùn)行中存在問題及技術(shù)改造

李建峰 李俊杰 張凱（新鄉(xiāng)中新化工有限責(zé)任公司，河南 獲嘉 453800）

介紹了硫回收裝置在中新化工航天煤氣化工藝制甲醇項(xiàng)目的應(yīng)用現(xiàn)狀，通過分析開車來相關(guān)工藝數(shù)據(jù)和過程控制的各個(gè)環(huán)節(jié)，有針對(duì)性地總結(jié)硫回收裝置的操作方法，針對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行技術(shù)改造。

硫回收；運(yùn)行現(xiàn)狀；工廠風(fēng)；環(huán)保

硫回收裝置是低溫甲醇洗裝置的下游工序之一，其目的是對(duì)低溫甲醇洗裝置排出的克勞斯氣體進(jìn)行處理，回收硫磺，起到變廢為寶和保護(hù)環(huán)境的作用。本硫回收裝置生產(chǎn)技術(shù)采用江蘇晟宜環(huán)保科技有限公司的“C-C兩段法”，即單級(jí)常規(guī)克勞斯+H2S直接氧化組合式硫回收工藝。

1 工藝流程簡(jiǎn)述

（1）該工藝主要由酸性氣體部分燃燒轉(zhuǎn)化、單級(jí)常規(guī)克勞斯催化反應(yīng)、H2S直接氧化催化反應(yīng)和尾氣洗滌等過程組成。低溫甲醇洗來的酸性氣體經(jīng)分離后升溫，升溫后的酸氣去部分燃燒轉(zhuǎn)化，其中的H2S經(jīng)氧化燃燒部分轉(zhuǎn)化為SO2，工藝過程維持H2S/SO2比值稍高于化學(xué)計(jì)量值以滿足后續(xù)H2S氧化反應(yīng)需要，然后經(jīng)過單級(jí)常規(guī)克勞斯反應(yīng)使部分的H2S和SO2（包括部分COS）轉(zhuǎn)化為硫磺和水，剩余H2S也在氧化催化反應(yīng)段中直接氧化生成硫磺和水。降溫脫硫磺后的尾氣經(jīng)尾氣洗滌塔洗滌后送至鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)脫硫后達(dá)標(biāo)排放。

（2）在一級(jí)反應(yīng)器內(nèi)的主要反應(yīng)為:

2H2S+SO2→3/2S2+2H2O

（3）在二級(jí)反應(yīng)器內(nèi)的催化氧化反應(yīng)方程式為：

H2S+1/2SO2→3/4S2+H2O

2H2S+O2＝2H2O+2S

由此可知，系統(tǒng)的控制關(guān)鍵在于原料氣量和空氣配入量的比值，操作中要加強(qiáng)廢熱鍋爐后、一級(jí)反應(yīng)器后H2S含量以及酸性氣進(jìn)入系統(tǒng)的濃度變化情況，確保H2S轉(zhuǎn)化率最大化，保證尾氣中總硫控制在盡可能低的指標(biāo)范圍內(nèi)。

2 運(yùn)行中出現(xiàn)的問題

（1）尾氣中總硫含量超標(biāo)。原始設(shè)計(jì)尾氣中總硫含量為＜500ppm,實(shí)際運(yùn)行中基本在2000ppm左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)要求。

（2）開車過程中升溫時(shí)間太長(zhǎng)，影響接氣時(shí)間和環(huán)保要求。但原設(shè)計(jì)開車過程為合成系統(tǒng)開車后利用合成弛放氣進(jìn)行點(diǎn)爐升溫，由于時(shí)間太久不能及時(shí)接收酸性氣體。

（3）酸性氣通過酸性氣火炬放空時(shí)燃燒不充分，容易造成環(huán)境污染。

（4）尾氣分離器分離效果不好，硫磺粉末進(jìn)入尾氣洗滌塔，在經(jīng)過洗滌液洗滌后形成豆腐渣狀顆粒物，造成塔盤堵塞。

（5）尾氣洗滌塔塔底液酸性介質(zhì)含量高，造成管線腐蝕和污水處理難度較大，影響裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（6）由于硫回收洗滌塔洗滌水原設(shè)計(jì)沒有流量計(jì)，存在洗滌水不足造成硫回收尾氣大量攜帶硫磺粉塵堵塞后管道，設(shè)備現(xiàn)象。

（7）燃燒爐配風(fēng)用鼓風(fēng)機(jī)每小時(shí)設(shè)計(jì)功率為75KW,實(shí)際運(yùn)行時(shí)功率為50KW，而我廠空分裝置每小時(shí)有大約20000Nm3/h富裕，該風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量1800Nm3/h，最大3500Nm3/h，足夠硫回收系統(tǒng)的使用。按照正常生產(chǎn)一年運(yùn)行8000小時(shí)計(jì)算，每年可節(jié)省電量達(dá)40萬度。

（8）空分停車時(shí)不能對(duì)硫回收系統(tǒng)進(jìn)行充分掃硫，易造成系統(tǒng)管線堵塞。

3 針對(duì)裝置出現(xiàn)的問題開展技術(shù)探討和改造方案的可行性分析評(píng)估，提出如下解決方案

（1）將硫回收尾氣引至鍋爐爐膛二次焚燒，以降低氣體中的H2S含量，然后通過氨法脫硫脫除氣體中的SO2，確保環(huán)保達(dá)標(biāo)排放。

（2）增加了一級(jí)反應(yīng)器氮?dú)馍郎毓芫€，在工藝氣加熱器進(jìn)口增加低壓氮?dú)夤芫€，通過加熱氮?dú)饨o反應(yīng)器升溫，提前達(dá)到反應(yīng)溫度，縮短了系統(tǒng)升溫時(shí)間。

（3）考慮到在裝置異常時(shí)，有效規(guī)避酸性氣被迫放空至酸性氣火炬時(shí)由于酸性氣焚燒不徹底造成周邊大氣環(huán)境氣味污染的風(fēng)險(xiǎn)，增加了酸性氣去主火炬放空的管線。這樣能夠保證酸性氣在焚燒時(shí)能夠有足夠量的煤氣配燒。

（4）考慮到尾氣中夾帶的都是硫磺粉末，粒度很小，常規(guī)分離效果差，將分離器由常規(guī)絲網(wǎng)除沫器改成了高效分離器，該分離器是慣性分離＋聚結(jié)長(zhǎng)大＋離心分離＋捕集鉤捕捉。氣體進(jìn)入分離器后先經(jīng)過慣性、撞擊，使其大部分粉塵、水溶液得到分離。

（5）尾氣洗滌液中含有大量的H2S和SO2在水中形成酸性環(huán)境，該股廢液在本系統(tǒng)無法處理，統(tǒng)籌考慮后送到鍋爐氨法脫硫裝置，脫除酸性成分后再進(jìn)污水處理裝置進(jìn)行處理。

（6）在尾氣洗滌塔洗滌液進(jìn)液總管上增加流量計(jì)，準(zhǔn)確計(jì)量洗滌水量，中控達(dá)到監(jiān)護(hù)運(yùn)行目的，確保硫回收尾氣洗滌效果，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行。

（7）針對(duì)燃燒爐配風(fēng)量的情況，結(jié)合我廠空分系統(tǒng)每小時(shí)富裕20000Nm3的工廠空氣，完全能夠滿足硫回收裝置運(yùn)行需求，改造效果較為理想。

（8）低溫甲醇洗C2201塔保壓，作為燃燒爐燃燒的氣柜，保障掃硫時(shí)間。

4 結(jié)語

開車以來對(duì)裝置出現(xiàn)的問題逐一進(jìn)行了原因剖析，提出并實(shí)施了優(yōu)化和改造方案，裝置運(yùn)行質(zhì)量大大提高，可靠性、穩(wěn)定性的提升確保了系統(tǒng)運(yùn)行的安全高效。廠區(qū)周邊的生產(chǎn)生活環(huán)境有效改善，為企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

[1]肖春輝，楊瑞華 硫回收技術(shù)選擇淺析 化工進(jìn)展 2012年第31卷增刊.

[2]劉懷軍，王高興 Claus工藝硫磺回收裝置優(yōu)化改造 工業(yè)、生產(chǎn) 2015年第10期.

[3]陳賡良，肖學(xué)蘭等 克勞斯硫磺回收技術(shù)[M]北京 石油工業(yè)出版社 2007年.