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)

1　工藝流程

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(yù)熱器加熱至200 ℃，酸性氣分流后分別進(jìn)入酸氣燃燒爐主燒嘴和酸氣燃燒爐主燃燒室。進(jìn)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(yīng)：

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(jìn)入一級反應(yīng)器進(jìn)行催化反應(yīng)。一級反應(yīng)器內(nèi)裝填鈦基催化劑，主要化學(xué)反應(yīng)如下：

2H2S+SO2=3/xSx+2H2O

COS+H2O=H2S+CO2

CS2+2H2O=2H2S+CO2

反應(yīng)后氣體進(jìn)入第1硫冷凝器降溫至155 ℃回收硫黃，脫硫后的氣體預(yù)熱至190 ℃再進(jìn)入還原反應(yīng)器進(jìn)行還原反應(yīng)，主要化學(xué)反應(yīng)如下：

SO2+2H2=S+2H2O

反應(yīng)后氣體進(jìn)入硫冷凝器降溫至170 ℃，回收硫黃；原料氣在燃燒爐燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣量能滿足催化還原反應(yīng)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(jìn)入2#再熱器，加熱至220 ℃左右后再進(jìn)入二級反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，二級反應(yīng)器內(nèi)裝填鈦基催化劑，主要化學(xué)反應(yīng)如下：

2H2S+SO2=3/xSx+2H2O

COS+H2O=H2S+CO2

2H2S+O2=2/xSx+2H2O

反應(yīng)產(chǎn)生的熱量由反應(yīng)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(yīng)氣出反應(yīng)器后繼續(xù)進(jìn)入硫冷凝器，冷凝出氣體中的硫后再進(jìn)入硫分離器，出硫分離器的氣體進(jìn)入尾氣焚燒爐進(jìn)行焚燒，將氣體中的硫化物轉(zhuǎn)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(jìn)入液硫池，通過液硫泵將液硫送至硫黃造粒機(jī)及包裝機(jī)進(jìn)行造粒和包裝。

2　硫回收裝置點火系統(tǒng)存在的問題

(1)由于點火用空氣和燃料氣的流量難以準(zhǔn)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(guān)閉后，燃燒器酸性氣流量加大至1 500 m3/h(標(biāo)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。

3　解決措施

(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(dǎo)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(jìn)行排水或安裝低點導(dǎo)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(chǔ)設(shè)計資料，燃燒器設(shè)計最大酸性氣流量為1 300 m3/h(標(biāo)態(tài))左右(此數(shù)據(jù)為設(shè)計方提供)，投入1 500 m3/h(標(biāo)態(tài))左右的酸性氣已超出設(shè)計最大工況值，因此燒嘴出口流速大于設(shè)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(yīng)常開長明燈并控制酸性氣流量在設(shè)計值內(nèi)；同時，控制好上游凈化裝置來酸性氣體積分?jǐn)?shù)在設(shè)計指標(biāo)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(yīng)為富氧燃燒淡藍(lán)色剛性火焰，此時火焰不會因外界的風(fēng)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。

4　改造效果及效益分析

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(jìn)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(zhuǎn)化率99%計，年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約214萬元；同時，每年可減少排放SO2量約2 000 t，經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益顯著。

2016-05-18)