張文舉

（潞安化工煤基清潔能源有限責任公司，山西 長治 046200）

引言

本硫回收裝置是由制硫和制酸兩部分組成，制硫單元采用常規(guī)Claus 工藝制取硫磺，Claus 尾氣處理部分采用SOP 制酸。酸性氣進裝置后，先經酸性氣分液罐脫水后進入制硫燃燒爐烴類完全燃燒，在燃燒爐中三分之一的硫化氫完全燃燒成二氧化硫，為獲得最大轉化率，必須保證燃燒后的反應氣流中硫化氫與二氧化硫的分子之比為2∶1，反應的結果制硫燃燒爐內約60%（體積分數(shù)）的H2S 反應轉化為硫，余下的H2S中有1/3 轉化為SO2，2/3H2S 保持不變，送入一二級轉化器中進行催化反應進一步生產硫。Claus 尾氣進入制酸單元焚燒爐，將Claus 尾氣中的H2S 燃燒成SO2，經兩級反應器和兩級冷凝器產出濃硫酸，反應后的尾氣通過煙囪排放。

1 氧氣管線存在運行風險問題

在試車工作中經與國內行業(yè)專家及專業(yè)技術團隊現(xiàn)場研究討論，發(fā)現(xiàn)制硫單元氧氣管線設置及燃燒爐順控點火盡管滿足設計規(guī)范，但是根據(jù)實際運行經驗存在一定安全風險及隱患。

1）氧氣界區(qū)壓力是5.0 MPa，需要通過兩臺減壓閥（PV20401 和PV20402）降壓到0.3 MPa，兩臺減壓閥之間氣體緩沖容積?。s0.056 m3），氧氣管網壓力稍有波動，安全閥就會起跳。

2）氧氣管線界區(qū)和氧氣管線爐前無切斷閥，緊急或著火情況無法做到立即隔斷，存在安全風險。

解決措施：界區(qū)增設切斷閥HV20451；爐前增設切斷閥UV20451A/B，UV20451A/B 閥間增設放空閥UV20451C，并列入SIS 聯(lián)鎖觸發(fā)后，關閉切斷閥UV20451A/B。

3）氧氣管線界區(qū)閥無均壓旁路、也無均壓氮氣管線。

解決措施：增加8.6 MPa 氮氣均勻管線。

4）氧氣管線放空口朝向向下，下方有鋼構件和管線，氧氣放空時，下方鋼結構和管線有著火風險。

解決措施：氧氣管線放空口朝向改為斜向上45°。

氧氣管線改造后流程簡圖，如圖1 所示。

試驗場地選定為臨近河邊的場地，地層為回填土，地下超過5 m為濕泥，黏性比較大。選用的鉆具外徑為60 mm，鉆桿外徑51 mm，實驗深度為5 m時，通過液壓絞車起拔鉆桿順利提出。實驗深度超過8 m時，利用液壓絞車難以起拔，絞車的支撐架發(fā)生變形。液壓絞車額定拉力為10 kN，加裝一個動滑輪，使得實際拉力達到20 kN，質量60 kg。實驗深度達到15 m時，使用鋼球夾緊起拔器起拔鉆桿，順利提出，起拔出來的鉆桿裹滿黏性濕泥。由于只帶了17根鉆桿，最終實驗深度為17 m。利用鋼球夾緊液壓起拔器起拔鉆桿時，一次可起拔多根鉆桿，且省掉桅桿結構，進一步減輕鉆機整體重量。

圖1 氧氣管線改造后流程簡圖

5）氧氣管線導淋從管線底部引出，運行過程中導淋處易積聚焊渣、鐵屑，有碰撞著火風險。

解決措施：氧氣管線導淋改成從管線側面引出，減少積聚焊渣、鐵屑可能性。

6）制硫單元燃燒爐順控點火系統(tǒng)為DCS 系統(tǒng)，而點火時需要控制SIS 系統(tǒng)中的閥門，根據(jù)規(guī)范要求，SIS 系統(tǒng)中的閥門不允許DCS 系統(tǒng)控制，故順控點火無法運行。

解決措施：將DCS 順控點火系統(tǒng)刪除，在SIS 系統(tǒng)中制作成“順控”邏輯，通過聯(lián)鎖條件觸發(fā)，開關SIS閥門，達到“順控”點火目的。

2 過程氣取樣器堵塞問題

制硫單元過程氣取樣器共有6 臺，介質口接管都存在過長的情況（0.5 m 以上），且取樣器出口都有循環(huán)水冷卻器，運行過程中，出現(xiàn)介質口接管和取樣器出口管嚴重硫磺堵塞情況，取樣器改造前簡圖，如下頁圖2 所示。

圖2 取樣器改造前簡圖

解決措施：介質口接管改到5 cm 以內，取消取樣器出口冷卻器，并給介質口接管和取樣器整體增加蒸汽伴熱，防止外伴熱溫度不能融硫可加導熱膠泥。

3 轉化器緊急降溫管線問題

制硫單元轉化器緊急降溫氮氣和蒸汽，管徑均為DN25，氮氣和蒸汽合并到一根DN25 管線后，進入轉化器（即兩種氣體無法同時進入），降溫效果較慢。

解決措施：緊急降溫氮氣和蒸汽管徑增加至DN50，緊急降溫氮氣和蒸汽管線單獨進入轉化器。

4 硫封罐堵塞及檢修問題

1）硫封罐基坑滲水，積水淹沒硫封罐底部，使硫封罐底部溫度低于119 ℃，液硫凝固堵塞，因硫封罐基坑位置和內部空間較小，進行傳統(tǒng)的防滲工作困難較大。

解決措施：從經濟性和實用性的角度，在硫封罐外部增加了套筒，用來隔絕積水，達到給硫封罐保溫防凝的目的，改造后簡圖，如圖3 所示。

圖3 硫封罐基坑防水改造后簡圖

2）制硫單元停車后，用氮氣“破硫封”的方式對硫封罐檢查是否堵塞，檢查后開車，硫封罐蒸汽凝液出口溫度在119 ℃（融硫溫度）以上，但硫封罐出口無硫磺流出；出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是硫封罐“破硫封”時吹出一部分液硫，使液硫未充滿硫封罐，存在空腔，空氣傳熱能力差，硫封罐夾套伴熱熱量無法傳到硫封罐中間插入管，插入管溫度低硫磺凝固堵塞。

解決措施：開大硫封罐伴熱蒸汽，打開硫封罐蒸汽凝液出口法蘭就地直排，增大硫封罐夾套蒸汽通過量，硫封罐蒸汽凝液出口溫度提高至140 ℃以上，使硫封罐中間插入管達到融硫溫度。

3）制硫單元開車過程中硫封罐堵塞，制硫裝置硫封罐基坑無檢修口，硫封罐無法檢修，需將硫封罐吊出后檢修，但硫封罐上方無合適吊點（設備阻擋吊車無法靠近），且硫封罐上方的管線和平臺影響硫封罐吊出。

解決措施：在硫封罐構架上方增加橫梁吊點，硫封罐上方的管線改成可拆卸管線，平臺切除。

5 冷凝器排硫問題

三級硫冷凝器E103 出口無放硫閥門，停車期間無法正常排硫，只能通過強拆法蘭的方法放硫，易出現(xiàn)燙傷風險。

解決措施：在三級硫冷凝器E103 出口增加隔離閥門，拆法蘭放硫前先進行隔離，三級硫冷凝器E103出口增加隔離閥門簡圖，如圖4 所示。

圖4 三級硫冷凝器E103 出口增加隔離閥門簡圖

6 克勞斯尾氣管線凝堵問題

克勞斯尾氣管線至制酸單元的切斷閥處形成U型彎，從尾氣捕集器V104 出來的克勞斯尾氣溫度為132 ℃，氣體中存在夾帶液硫的情況，在U 型彎處出現(xiàn)積硫堵塞，切斷閥UV41015（蝶閥）和UV41017（蝶閥）無法開關。

解決措施：兩個切斷閥（蝶閥）卡死是因為U 型彎處積聚的液硫凝固，采取的措施是在U 型彎處增加伴熱防止液硫凝固，并通過導淋定期排硫，防止液硫積聚過多堵塞管道，克勞斯尾氣U 型彎處增加伴熱簡圖，如圖5 所示。

圖5 克勞斯尾氣U 型彎處增加伴熱簡圖

7 液硫產品發(fā)黑問題

制硫開車初期，酸性氣中H2S 濃度低，爐膛提溫困難，酸性氣中的CH4、C2H4等烴類燃燒不完全，析碳使硫磺產品發(fā)黑。

解決措施：調整酸性氣濃度在22%以上，確保爐膛中部溫度900 ℃以上，酸性氣中的烴類充分燃燒，硫磺顏色轉為正常。

8 硫磺造粒成本高問題

硫磺造粒工藝流程長、操作復雜、安全隱患多、管理難度大、成本費用高，其中硫磺造粒成本費用包括硫磺包裝袋費、電耗、脫模劑費、人工費、儀表空氣消耗、造粒機折舊和檢修費用等約111.27 元/（t 硫磺）；使得硫回收經營成本居高不下。

解決措施：技改增加液硫裝車管線，直接外賣液硫；從液硫池到造粒機主管線上引液硫管線至液硫裝車平臺，通過閥門控制，實現(xiàn)液硫裝車，液硫裝車改造簡圖，如圖6 所示。

圖6 液硫裝車改造簡圖

9 結語

硫回收裝置3 年來在開車過程中遇到的主要問題有：氧氣管線存在運行風險、取樣器介質口接管過長且有冷卻裝置使取樣管堵塞、轉化器氮氣降溫管線管徑小、硫封罐堵塞、三級硫冷凝器排硫困難、克勞斯尾氣管線U 型彎積硫堵塞、硫磺產品發(fā)黑、硫磺造粒成本費用高等，通過有效的分析和采取正確的措施，使這些問題得到有效的解決，為裝置運行消除了重大的安全生產隱患，為硫回收裝置平穩(wěn)運行打下良好基礎。