蔡 建
(河南龍宇煤化工有限公司河南永城476600)
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硫回收裝置點火系統(tǒng)問題處理及優(yōu)化
蔡建
(河南龍宇煤化工有限公司河南永城476600)
河南龍宇煤化工有限公司硫回收裝置采用C-C二段法延伸工藝。來自低溫甲醇洗工序的酸性氣經(jīng)酸性氣分離器去除液體后,由酸氣預熱器加熱至200 ℃,酸性氣分流后分別進入酸氣燃燒爐主燒嘴和酸氣燃燒爐主燃燒室。進入酸氣燃燒爐主燒嘴的酸性氣按一定比例配入氧氣混合燃燒,并與爐內(nèi)另一股酸性氣發(fā)生克勞斯反應:
H2S+3/2O2=SO2+H2O
H2S+1/2SO2=H2O+3/4S2
出爐后高溫氣體在廢熱鍋爐產(chǎn)0.5 MPa蒸汽,同時降溫至170 ℃,并在此分離出液硫。從廢熱鍋爐出來的氣體經(jīng)過1#再熱器升溫至230 ℃,然后進入一級反應器進行催化反應。一級反應器內(nèi)裝填鈦基催化劑,主要化學反應如下:
2H2S+SO2=3/xSx+2H2O
COS+H2O=H2S+CO2
CS2+2H2O=2H2S+CO2
反應后氣體進入第1硫冷凝器降溫至155 ℃回收硫黃,脫硫后的氣體預熱至190 ℃再進入還原反應器進行還原反應,主要化學反應如下:
SO2+2H2=S+2H2O
反應后氣體進入硫冷凝器降溫至170 ℃,回收硫黃;原料氣在燃燒爐燃燒反應產(chǎn)生的氫氣量能滿足催化還原反應的需要,無需其他氫源。通過H2S/SO2在線比值分析儀分析過程氣體H2S含量,配入空氣混合進入2#再熱器,加熱至220 ℃左右后再進入二級反應器進行反應,二級反應器內(nèi)裝填鈦基催化劑,主要化學反應如下:
2H2S+SO2=3/xSx+2H2O
COS+H2O=H2S+CO2
2H2S+O2=2/xSx+2H2O
反應產(chǎn)生的熱量由反應器內(nèi)置水冷系統(tǒng)通過汽包產(chǎn)2.5 MPa 蒸汽將其移出。反應氣出反應器后繼續(xù)進入硫冷凝器,冷凝出氣體中的硫后再進入硫分離器,出硫分離器的氣體進入尾氣焚燒爐進行焚燒,將氣體中的硫化物轉化成SO2,氣體經(jīng)余熱回收降溫后送入鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)高空排放。所有冷凝分離下來的液體硫黃先流入液硫封,再進入液硫池,通過液硫泵將液硫送至硫黃造粒機及包裝機進行造粒和包裝。
(1)由于點火用空氣和燃料氣的流量難以準確控制,造成點火困難,自動點火無法使用。
(2)長明燈(開車燒嘴)關閉后,燃燒器酸性氣流量加大至1 500 m3/h(標態(tài))時,出現(xiàn)爐膛前段溫度低、后端溫度高,且發(fā)生火檢熄滅的情況。
(3)長明燈火焰有時會因為開啟燃燒器助燃空氣而熄滅。
(1)根據(jù)現(xiàn)場情況來看,點火燃料為二甲醚,管道雖有保溫但未做伴熱,且管道最低處未安裝導淋閥,不排除管道長期積液的可能性,點火前將低處法蘭拆開,進行排水或安裝低點導淋。從點火槍前的壓力表來看,點火空氣路壓力表量程為0~0.6 MPa,點火燃料氣路壓力表量程為0~0.1 MPa。根據(jù)多次點火經(jīng)驗數(shù)據(jù),雙路壓力均降至10 kPa左右為較合適的點火成功壓力,因此,點火空氣路壓力表量程選取為0~0.1 MPa。
目前,點火雙路壓力和流量的調(diào)節(jié)依靠點火槍前截止閥,效果較差;改為節(jié)流孔板,安裝至截止閥法蘭處,如果點火燃料路和空氣路來源壓力不穩(wěn)定,變化較大,可將截止閥更換為減壓閥。點火系統(tǒng)改造示意如圖1所示。
圖1 點火系統(tǒng)改造示意
(2)查找基礎設計資料,燃燒器設計最大酸性氣流量為1 300 m3/h(標態(tài))左右(此數(shù)據(jù)為設計方提供),投入1 500 m3/h(標態(tài))左右的酸性氣已超出設計最大工況值,因此燒嘴出口流速大于設計值,造成火焰后移甚至發(fā)生脫火現(xiàn)象。為避免脫火現(xiàn)象的發(fā)生,應常開長明燈并控制酸性氣流量在設計值內(nèi);同時,控制好上游凈化裝置來酸性氣體積分數(shù)在設計指標范圍之內(nèi)(19%~34%)。
(3)根據(jù)分析,開車點火期間出現(xiàn)2次長明燈火焰熄滅的情況,均發(fā)生在較冷天氣;燃燒器中有積液,開啟助燃空氣后,積液飛濺至長明燈噴頭處將火焰澆滅。長明燈火焰最佳狀態(tài)應為富氧燃燒淡藍色剛性火焰,此時火焰不會因外界的風速而熄滅,而點火期間長明燈為黃色柔性火焰狀態(tài),為貧氧燃燒狀態(tài),通過調(diào)整空氣流量至富氧燃燒狀態(tài),可避免此種現(xiàn)象發(fā)生。
改造前,每次開車點火時間平均在3 h左右,甚至更長時間,點火成功與否全憑經(jīng)驗。改造后,大大縮短了開車時間,不必提前點火升溫,避免了長時間燃料氣升溫系統(tǒng)產(chǎn)生積碳進而堵塞液硫管線,同時也減少了積碳對系統(tǒng)液硫管線的影響,保證了裝置長周期穩(wěn)定運行。
按粒狀硫黃1 500元/t、年運行時間300 d、φ(H2S)為28%、硫黃轉化率99%計,年創(chuàng)造經(jīng)濟效益約214萬元;同時,每年可減少排放SO2量約2 000 t,經(jīng)濟和環(huán)保效益顯著。
2016-05-18)