葉全旺 裴古堂 唐忠懷 張平喜 劉曉艷 王悅林

（1．中國石油獨山子石化公司煉油廠 2．中國石油西南油氣田公司天然氣研究院）

1 硫磺回收裝置尾氣處理單元概況

獨山子石化公司煉油廠硫磺回收裝置尾氣處理單元采用RAR處理工藝，主要處理兩級Claus制硫單元尾氣，其尾氣中含有較多單質硫及含硫化合物（H2S、SO2、COS等），在溫度220℃以上，經(jīng)低溫加氫催化劑的作用，使單質硫及含硫化合物等經(jīng)過加氫還原、水解生成 H2S［1，2］，在蒸汽發(fā)生器中冷卻至145℃后進入尾氣急冷塔冷卻至45℃以下，然后在尾氣吸收塔中與MDEA逆向吸收，最后進入尾氣焚燒爐焚燒后排放至大氣。尾氣處理單元工藝流程示意圖見圖1。

2 催化劑的裝填和預處理

2．1 低溫催化劑CT6－11的裝填

催化劑裝填由專人負責，組織好裝卸劑人員的培訓和考試，并按搬運、過秤、記錄、采樣、裝卸劑等做好分工，反應器裝填圖及數(shù)據(jù)記錄表格準備齊全。在裝填過程中必須做好防雨措施，并保持反應器內(nèi)及周圍環(huán)境干凈，嚴禁將泥土等雜物帶入加氫反應器R－301內(nèi)，并防止催化劑被壓碎。裝劑人員嚴禁攜帶無關物品進入反應器。對進出反應器的人員、工具數(shù)量應進行登記和檢查。在裝填催化劑和瓷球時，每裝填100mm高度必須進行耙平，并用水平尺進行測量。CT6－11催化劑裝填示意見圖2，催化劑及瓷球裝填情況見表1。

表1 CT6－11催化劑及瓷球裝填情況Table 1 Filling situation of catalyst CT6－11 and ceramic balls

2．2 CT6－11催化劑的低溫預硫化

CT6－11催化劑中活性金屬組分鈷／鉬為氧化態(tài)，需經(jīng)預硫化處理成硫化態(tài)后，才能對加氫還原反應起催化作用。

根據(jù)氣體來源的不同，煉油廠硫磺回收裝置對尾氣加氫催化劑的預硫化操作可以下述兩種方式進行：

（1）采用N2＋H2＋H2S作預硫化氣源。

（2）采用Claus過程氣尾氣＋H2作預硫化氣源。

本裝置開工時采用方法（2）進行預硫化。

在制硫系統(tǒng)開工正常后，調節(jié)配風，使y（H2S）∶y（SO2）≈4～6∶1，控制尾氣中的H2體積分數(shù)在2%～6%之間，同時調整加氫反應器床層溫度，當其達到150℃時開始進氣硫化，然后按20℃／h的升溫速率升高床層溫度至250℃進行恒溫硫化；當出口氣體中的H2S體積分數(shù)高于進口氣體中的（H2S＋SO2）體積分數(shù)時，表明預硫化操作完成，制硫裝置可恢復正常配風，圖3為R－301升溫曲線圖。

在進行尾氣加氫催化劑的預硫化操作時，獨山子石化公司硫磺回收裝置首次采用了低溫預硫化技術。為了使催化劑的硫化反應更為徹底，從而達到提高催化劑活性的目的，通常傳統(tǒng)尾氣加氫催化劑的預硫化操作在硫化末期需要將反應床層溫度提高至300℃，而當預硫化操作結束后又需要將加氫反應器的溫度降低到適宜的進料溫度，這樣的升溫和降溫操作將延長預硫化時間，并增加操作費用［1］。獨山子石化公司所采取的低溫預硫化技術則無需升降溫的過程，在硫化操作結束恢復配風后即可直接進氣，從而節(jié)約了開工時間和操作費用［2］。

3 裝置運轉情況

由于裝置初次使用低溫加氫催化劑，為保證催化劑的使用效果及尾氣達標排放，在尾氣加氫單元開工初期，催化劑溫度控制采取逐步降低的方式，以保證裝置對催化劑的適應性。

2011年10月至2011年11月，加氫反應器入口溫度控制在240～260℃之間。

2011年11月至2012年2月，加氫反應器入口溫度控制在235～245℃之間。

2012年3月至4月，加氫反應器入口溫度控制在225～235℃之間。

2012年5月以后，加氫反應器入口溫度控制在215～230℃之間。

3．1 加氫反應器運行情況

經(jīng)過近1年的運轉，硫磺回收裝置尾氣低溫加氫處理單元催化劑床層壓降未出現(xiàn)明顯的增加，床層溫升基本保持穩(wěn)定。裝置尾氣加氫反應器工藝條件見表2，加氫反應器進出口氣體分析化驗數(shù)據(jù)見表3。

表2 尾氣加氫反應器的工藝條件Table 2 Process conditions of tail gas hydrogenation reactor

表3 硫磺回收裝置尾氣加氫反應器進出口的氣體分析化驗數(shù)據(jù)Table 3 Test data of inlet and outlet gas from tail gas hydrogenation reactor of sulfur recovery plant

2012年9月10日至2012年9月13日，獨山子石化公司煉油廠與催化劑生產(chǎn)單位西南油氣田公司天然氣研究院的技術人員一起對硫磺回收裝置的運行情況進行了聯(lián)合標定。

從表2中可以看出，CT6－11催化劑反應活性穩(wěn)定，反應器床層溫升基本保持在10～15℃之間，加氫反應器入口溫度保持在220℃左右，與裝填常規(guī)CT6－5B催化劑的反應器入口溫度相比降低了約60℃，床層溫升約降低10℃，尾氣中SO2的質量濃度也比常規(guī)CT6－5B催化劑降低約100mg／m3，表明低溫尾氣加氫催化劑CT6－11具有良好的低溫反應活性，能夠滿足裝置低溫運行的需要。

由表3的標定數(shù)據(jù)可以看出，尾氣加氫反應器使用低溫尾氣加氫催化劑CT6－11后，SO2加氫轉化率達到100%，反應器出口幾乎未檢測到除H2S以外的其他含硫化合物。在裝置運行期間，急冷塔的操作一直保持平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)急冷水顏色發(fā)渾的現(xiàn)象，也從另一方面證明CT6－11催化劑具有良好的低溫性能。此外，由于裝置的H2S／SO2比值分析儀損壞未投入使用，從二級反應器出口的氣體組成可以看出：H2S與SO2體積分數(shù)比值的變化較大，表明CT6－11尾氣低溫加氫催化劑的抗沖擊能力較強，裝置運行總體平穩(wěn)。

3．2 尾氣焚燒爐運行情況

硫磺回收裝置自2011年8月尾氣加氫反應器更換為低溫催化劑CT6－11后，在開工運行正常時尾氣焚燒爐運行數(shù)據(jù)與更換前情況對比見表4。

表4 尾氣焚燒爐運行參數(shù)對比表Table 4 Operation parameters contrast of tail gas incinerator

使用低溫加氫催化劑CT6－11后，尾氣焚燒爐前爐膛溫度平均下降約150℃，后爐膛溫度平均下降約30℃，可降低尾氣焚燒爐的熱負荷，提高設備的運行壽命［3］，同時燃氣耗量也由原來的42kg／h降低到目前的30kg／h左右，節(jié)約了裝置能耗。

4 結 論

使用CT6－11低溫加氫催化劑可使Claus尾氣加氫反應器入口溫度降至220℃以下，較常規(guī)尾氣加氫催化劑降低60℃左右，節(jié)能效果顯著。CT6－11低溫加氫催化劑的工業(yè)應用，可以充分利用裝置自身熱源而不需要設置在線加熱爐和其它外部熱源，節(jié)約了裝置投資，提高了裝置的能源利用率。

［1］Massie S．N．，Huffmaster M．，McGillycuddy P．Low temperature SCOT，a new horizon in tail gas treating［C］．Laurence Reid Gas Conditioning Conference，2006．

［2］李洋，溫崇榮，何金龍．低溫加氫水解催化劑的研制與開發(fā)［C］．全國氣體凈化技術會議，2011．

［3］李法璋，胡鴻，李洋．節(jié)能降耗的低溫SCOT工藝［J］．天然氣工業(yè)，2009，29（3）：98－100．