硫磺回收裝置恒溫反應(yīng)器反應(yīng)熱的回收利用

劉德尚 申坤 張建光 趙一樺 陳天華 谷利軍 王建榮

（長慶油田分公司第一采氣廠）

1 概述

第一采氣廠第五凈化廠硫磺回收裝置設(shè)計規(guī)模與900×104m3/d 的脫硫脫碳裝置匹配，于2015 年12 月30 日建成投產(chǎn)，采用選擇催化氧化法技術(shù)（SCO 工藝），處理凈化裝置分離出來的酸性氣體。設(shè)計硫磺回收裝置酸氣進氣壓力為40～60 kPa，溫度40～45 ℃， 額 定 工 況 酸 氣 流 量 13 380 m3/h（20 ℃， 101.325 kPa）， 硫 回 收 率 大 于 或 等 于98.5%，H2S 含量2.8718%（41.39 g/m3），日產(chǎn)硫磺12.3 t。恒溫反應(yīng)器中，H2S 同O2進行選擇氧化反應(yīng)，將95%以上的H2S 氧化成單質(zhì)硫，為防止床層溫升過高導(dǎo)致催化劑失活，恒溫反應(yīng)器采用內(nèi)插管換熱形式，采用鍋爐水汽化，產(chǎn)生3.0 MPa 蒸汽的方式帶走反應(yīng)熱。恒溫反應(yīng)器產(chǎn)生的3.0 MPa 蒸汽通過中壓蒸汽空冷器E-0705 冷凝后返回汽包，實現(xiàn)中壓蒸汽的循環(huán)利用。

2 運行中存在的問題

經(jīng)過2016 年硫磺回收開車及連續(xù)運行中發(fā)現(xiàn)，酸性氣體進恒溫反應(yīng)器的溫度偏低，而硫磺回收在運行過程中，酸性氣體中的H2S 在恒溫反應(yīng)器中與空氣中的O2在催化劑的作用下進行反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量，為了防止恒溫反應(yīng)器床層溫度超溫，通過鍋爐水汽化的方式，帶走恒溫反應(yīng)器的反應(yīng)熱，高溫蒸汽經(jīng)過空冷器降溫、冷凝后，進入汽包，恒溫反應(yīng)器產(chǎn)生的蒸汽溫度高，空冷器需要長期不間斷運行，大量的熱量通過空冷器散熱片被排放到空氣中，浪費了大量的熱量和電量，造成能源浪費[1-5]。若是在酸性氣體進恒溫反應(yīng)器反應(yīng)前增加一套換熱設(shè)備，提高酸性氣體進恒溫反應(yīng)器的溫度，最大限度的利用恒溫反應(yīng)器產(chǎn)生熱，進而降低生產(chǎn)運行成本，實現(xiàn)節(jié)約能源的目的。

3 回收利用工藝改造

為了最大限度的回收利用恒溫反應(yīng)器的反應(yīng)熱，分別在汽包出口，即蒸汽進空冷器前引出兩條蒸汽管線，用于提高酸性氣體進恒溫反應(yīng)器前新增換熱器的熱源和過程氣進絕熱反應(yīng)器前新增換熱器的的熱源。經(jīng)過換熱后的蒸汽進入新增的凝結(jié)水分離器，實現(xiàn)汽水分離，在通過凝結(jié)水泵加壓，進入汽包，完成一個閉式循環(huán)，進而達到蒸汽重復(fù)利用的目的[6-10]。硫磺回收恒溫反應(yīng)器反應(yīng)熱回收利用改造后工藝簡圖見圖1。

4 經(jīng)濟效益及運行效果分析

2016 年5 月份對硫磺回收裝置工藝進行調(diào)整改造，于2016 年12 月底投產(chǎn)運行，經(jīng)過一年多的運行，改造后硫磺回收裝置運行安全平穩(wěn)，有效的提高了蒸汽的利用率，節(jié)約了能源，降低了裝置生產(chǎn)運行成本。

按照2017 年全年運行，每天平均回收生產(chǎn)蒸汽9.6 t，扣除硫磺回收裝置年度停產(chǎn)檢修時間35 天，年累計可回收利用蒸汽約3 168 t。

而燃氣鍋爐理論上每產(chǎn)生1 t 水蒸汽，需要消耗約天然氣70～75 m3，取平均值72.5 m3，則硫磺回收工藝調(diào)整改造后每年可節(jié)約天然氣為22.96×104m3。

天然氣銷售價格按每方1.1 元計算：每年可降低生產(chǎn)運行成本25.26 萬元。

圖1 硫磺回收恒溫反應(yīng)器反應(yīng)熱回收利用改造后工藝簡圖

5 結(jié)束語

1）在硫磺回收進行工藝調(diào)整改造前，結(jié)合了原有的工藝流程，組織技術(shù)人員充分進行了論證報告，確保了工藝調(diào)整后硫磺回收裝置的安全平穩(wěn)運行。

2）工藝調(diào)整改造后，最大限度的回收利用了硫磺回收恒溫反應(yīng)器反應(yīng)熱，減少了熱損失。

3）在生產(chǎn)運行中，每天可回收利用蒸汽約9.6 t，每年可降低生產(chǎn)運行成本25.26 萬元，節(jié)能降耗效果明顯。