楊 杰，閆璐璐

(河南晉煤天慶煤化工有限責(zé)任公司， 河南沁陽 454500)

河南晉煤天慶煤化工有限責(zé)任公司年產(chǎn)30萬t合成氨、52萬t尿素、副產(chǎn)5×108m3工業(yè)燃氣(LNG)項目中，硫回收裝置采用荷蘭荷豐技術(shù)公司(簡稱荷蘭荷豐)的超優(yōu)組合克勞斯硫回收工藝，設(shè)計最大酸性氣處理能力為5 021 m3/h。克勞斯硫回收系統(tǒng)主要由酸氣燃燒、四級克勞斯反應(yīng)、尾氣焚燒爐和復(fù)合胺法脫硫等環(huán)節(jié)組成，硫回收裝置產(chǎn)品為液體硫黃和固體硫黃顆粒。

1 克勞斯硫回收裝置工藝流程

低溫甲醇洗系統(tǒng)來的酸性氣，在主燃燒爐內(nèi)部分燃燒轉(zhuǎn)化，其中的H2S經(jīng)氧化燃燒部分轉(zhuǎn)化為SO2。工藝氣經(jīng)過第一、第二反應(yīng)器后，大部分H2S和SO2(包括部分COS)轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫和水，氣態(tài)單質(zhì)硫在硫冷凝器冷凝為液硫。在第二反應(yīng)器中增加超優(yōu)反應(yīng)器，在其中裝填還原催化劑，將工藝氣中的SO2還原生成單質(zhì)硫和H2S，工藝上維持第三反應(yīng)器出口H2S與SO2體積比為2∶1。經(jīng)過第三反應(yīng)器的工藝氣后進入第四反應(yīng)器(超級克勞斯反應(yīng)器)，在特殊催化劑的作用下，搭配氧化空氣和H2S，工藝氣直接被氧化成單質(zhì)硫和水。從第四反應(yīng)器來的尾氣以及從液硫池來的排放氣中含有一定的硫化物，這些硫化物需要在焚燒爐中進行燃燒反應(yīng)。尾氣經(jīng)余熱鍋爐和脫鹽水預(yù)熱器后，尾氣溫度降至145 ℃，進入復(fù)合胺法脫硫洗滌塔，經(jīng)過洗滌水冷卻降溫、除塵后，通過增壓風(fēng)機送入復(fù)合胺吸收塔脫硫，脫硫后的尾氣從塔頂排出，經(jīng)過玻璃鋼管道送至鍋爐脫硝，當符合排放標準后排放[1]?？藙谒沽蚧厥樟鞒桃妶D1。

圖1 克勞斯硫回收流程示意圖

2 處理措施

2.1 反應(yīng)器床層積碳，生成黑硫黃

2.1.1 問題描述

荷蘭荷豐設(shè)計主燃燒爐(F61501)采用液氮洗分離出的富甲烷氣(其中CH4質(zhì)量分數(shù)為91.19%、N2質(zhì)量分數(shù)為3.19%、CO質(zhì)量分數(shù)為2.13%、H2質(zhì)量分數(shù)為3.49%)摻燒，純氧和空氣助燃。實際運行中，由于酸性氣中夾帶甲醇以及富甲烷氣不完全燃燒時產(chǎn)生的積碳，導(dǎo)致硫黃產(chǎn)品發(fā)黑；同時，由于長時間積碳堵塞硫冷凝器、液硫管道和液硫封，導(dǎo)致主燃燒爐空氣壓力上漲，系統(tǒng)無法正常運行[2]。

2.1.2 處理措施

利用大修停車，清洗低溫甲醇洗熱再生塔冷凝器列管，降低富甲烷氣溫度(由清洗前溫度為32 ℃降至清洗后溫度為26 ℃)，減少酸性氣夾帶甲醇量。根據(jù)實際運行情況，將摻燒的甲烷氣全部退出，由酸性氣配氧氣和空氣燃燒，主燃燒爐溫度維持在1 050 ℃左右。調(diào)整后，主燃燒爐耗氧量降低，主燃燒爐空氣壓力明顯降低，液體硫黃產(chǎn)品質(zhì)量得到保證。

2.2 硫冷凝器列管內(nèi)漏，催化劑泡水

2.2.1 問題描述

硫冷凝器用于冷凝反應(yīng)生成氣態(tài)單質(zhì)硫，并副產(chǎn)0.6 MPa的低壓蒸汽。運行過程中，內(nèi)部換熱列管出現(xiàn)漏點，反復(fù)堵漏后未能處理，鍋爐水泄漏至第二反應(yīng)器，導(dǎo)致其中的催化劑泡水，影響系統(tǒng)正常運行。

2.2.2 處理措施

因硫會對硫冷凝器內(nèi)部換熱列管焊縫產(chǎn)生腐蝕，為了正常生產(chǎn)，將硫冷凝器原材質(zhì)Q345R更改為不銹鋼。更換后，硫冷凝器列管再無泄漏現(xiàn)象，設(shè)備運行穩(wěn)定。

2.3 酸性氣壓力波動大，燃燒爐爐溫不穩(wěn)定

2.3.1 問題描述

實際生產(chǎn)過程中，進主燃燒爐酸性氣因壓力周期性波動造成流量不穩(wěn)定，控制爐溫困難。經(jīng)多方面檢查并分析后，發(fā)現(xiàn)低溫甲醇洗酸性氣分離器(SO4)頂部出口氣相管線前后壓差高，底部排出的甲醇中氨質(zhì)量濃度高達50 mg/L。在SO4頂部設(shè)計有除沫器，銨鹽在此處聚集，導(dǎo)致了酸性氣排出不暢，影響系統(tǒng)正常運行。

同時SO4底部設(shè)計有“U”型彎，正常運行時會保持一定的液位，起到液封的作用。實際運行過程中，SO4液位有周期性波動現(xiàn)象，導(dǎo)致酸性氣壓力隨之波動。

2.3.2 處理措施

針對SO4頂部銨鹽結(jié)晶，調(diào)節(jié)水冷器循環(huán)水回水閥將水冷器氣相出口溫度提高到60 ℃，同時SO4出口溫度上漲至0 ℃以上，經(jīng)過10 min復(fù)熱，再將循環(huán)水回水閥恢復(fù)至正常開度，酸性氣管線壓差明顯降低。

針對SO4液位周期性波動，判斷是設(shè)備高度落差而產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象。利用系統(tǒng)停車大修，在SO4“U”型排液管線最高點和進口管線處增加聯(lián)通管線。投入使用后，SO4保持一定的液位，起到液封作用的同時，避免了酸性氣壓力周期性波動，保證克勞斯硫回收系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2.4 液體硫黃產(chǎn)品酸度高

2.4.1 問題描述

生產(chǎn)出的液體硫黃產(chǎn)品酸度不合格，嚴重影響液硫產(chǎn)品銷量和價格。

2.4.2 處理措施

利用停車大修，在液硫池內(nèi)加裝氮氣汽提管線，降低液體硫黃中酸性氣體的分壓，將酸性氣體釋放出來，達到降低液硫產(chǎn)品酸度的目的[3-4]。表1為技改后的液體硫黃產(chǎn)品酸度分析結(jié)果。

表1 液體硫黃產(chǎn)品酸度分析結(jié)果

3 結(jié)語

從全國石油化工、煤化工行業(yè)整體來看，大多數(shù)裝置處理酸性氣都采用克勞斯硫回收工藝。為保證克勞斯硫回收工段安全穩(wěn)定長周期運行，針對裝置中出現(xiàn)的不同問題，采取了相應(yīng)的處理措施后,硫回收裝置的連續(xù)運行時間得到了保證，為全廠的安全、環(huán)保工作打下了良好的基礎(chǔ)。