武 潭，葛志躍，張學(xué)信

(河南龍宇煤化工有限公司，河南商丘 476600)

硫回收常出現(xiàn)的問題及解決措施

武 潭，葛志躍，張學(xué)信

(河南龍宇煤化工有限公司，河南商丘 476600)

簡述了硫回收工藝流程，研究分析裝置在運行過程中常出現(xiàn)的幾個問題和造成的影響，并提出了合理的解決措施和改進方法，保證了機組安全穩(wěn)定長周期的運行。

硫回收;系統(tǒng)阻力;一級轉(zhuǎn)化器溫度控制

河南龍宇煤化工有限公司硫回收裝置是煤制年產(chǎn)50萬t甲醇配套環(huán)保裝置，其作用是將來自凈化低溫甲醇洗裝置中含有25%左右H2S的酸氣通過配比燃燒，經(jīng)催化劑轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫黃。即減小SO2的排放，創(chuàng)造巨大的環(huán)保效益，同時產(chǎn)生純度達到99.5%的商業(yè)成品硫黃，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。該裝置采用目前主流的常規(guī)克勞斯工藝，由山東三維設(shè)計院設(shè)計，2008年8月份進行原始試車，在將近6年的試運行期間經(jīng)操作技術(shù)人員的不斷探索和創(chuàng)新后，對裝置實施了系列性的技改。現(xiàn)裝置以高負荷(110%～130%)安全穩(wěn)定運行。

1 工藝流程簡介

來自低溫甲醇洗的酸性氣體經(jīng)過流量控制，約1/3(體積比)的酸性氣體進入制硫燃燒爐的火嘴，與來自制硫鼓風機的一定量空氣在制硫燃燒爐內(nèi)發(fā)生燃燒反應(yīng)，燃燒后的氣體，一部分經(jīng)余熱鍋爐的管程，加熱殼程的除鹽水，產(chǎn)生低壓飽和蒸汽，回收余熱;余熱鍋爐內(nèi)捕集分離下來的液硫進入液硫封A。

出余熱鍋爐的氣體，溫度約160℃，根據(jù)反應(yīng)溫度要求，與另一部分未經(jīng)過制硫余熱鍋爐的燃燒氣體在高溫摻合閥內(nèi)混和，混和后氣體溫度為319℃左右，與另外2/3(體積比)原料酸性氣混和，混和后溫度達198℃左右。

然后，混和氣體進入一級轉(zhuǎn)化器，在催化劑的作用下，氣體中的大部分H2S和SO2進行Claus反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為元素硫，自一級轉(zhuǎn)化器出來的高溫過程氣，進入過程氣換熱器管程，被殼程介質(zhì)冷卻到270℃左右，冷凝為液態(tài)的液硫經(jīng)捕集分離后進入液硫封B。

最后過程氣進入一級冷凝冷卻器的管程，被殼程介質(zhì)冷卻到160℃左右，元素硫冷凝為液態(tài)，液硫經(jīng)捕集分離后進入液硫封C。

由一級冷凝冷卻器出來的過程氣，再經(jīng)過程氣換熱器E05104殼程被管程介質(zhì)加熱到220℃左右后，進入二級轉(zhuǎn)化器，在催化劑的作用下，使過程氣中剩余的H2S和SO2進一步發(fā)生催化轉(zhuǎn)化，從二級轉(zhuǎn)化器出來的過程氣進入二級冷凝冷卻器的管程，被殼程介質(zhì)冷卻冷凝到160℃左右，元素硫冷凝為液態(tài)，液硫經(jīng)捕集分離后進入液硫封D。

二級冷凝冷卻器出來的過程氣經(jīng)過過程氣加熱器殼程，被管程所用的中壓過熱蒸汽加熱到190℃左右，進入三級轉(zhuǎn)化器，在催化劑的作用下，使過程氣中剩余的H2S和SO2再進一步發(fā)生催化轉(zhuǎn)化;三級轉(zhuǎn)化器出口過程氣進入三級冷凝冷卻器的管程，被殼程除鹽水冷卻到130℃左右，氣體元素硫冷凝為液態(tài)，由三級冷凝冷卻器產(chǎn)生的0.1 MPa(g)飽和蒸汽經(jīng)過空冷器冷凝后返回三級冷凝冷卻器重復(fù)使用;出三級冷凝冷卻器(E05103)的液硫被捕集分離進入硫封罐E;由三級冷凝冷卻器出來的過程氣進入尾氣分液罐繼續(xù)分離液硫后去循環(huán)流化床焚燒爐，分離下來的液硫被捕集分離進入液硫封F。其中液硫封A、B、C、D、E和F中的液硫通過溢流進入液硫罐。

通過往液硫中注入氮氣并用液硫脫氣輸送泵的回流管線將液硫循環(huán)噴灑，使溶于液硫中的硫化氫逸出，然后用吹掃氮氣及噴射器將廢氣抽送至循環(huán)流化床鍋爐焚燒。

液硫罐中的液硫經(jīng)脫氣后，用液硫脫氣輸送泵送至硫黃成型機MC-05201冷卻固化制成為3～5 mm半圓形固體硫黃顆粒，進入硫黃下料斗進行人工稱重、包裝，碼垛后運入硫黃庫棚存放，產(chǎn)品外運出廠。

2 常見問題和解決措施

2.1 系統(tǒng)阻力大

硫回收在正常運行中，出現(xiàn)了幾次因系統(tǒng)阻力大被迫做應(yīng)急處理甚至停車問題，對系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)備、管道進行研究分析，總結(jié)了原因及造成的危害，并提出解決措施。

2.1.1 原因分析

①酸氣濃度高，進入硫回收的氣量超過了設(shè)計負荷。②尾氣管線及尾氣分液罐不暢通。進入尾氣分液罐的溫度控制不當，尾氣溫度低，大量液硫進入尾氣分液罐內(nèi)造成絲網(wǎng)堵塞;尾氣溫度高，使尾氣夾帶的部分液硫以氣體的形式進入尾氣分液罐內(nèi)不能進行氣液分離，造成向熱電輸送尾氣管線帶液硫嚴重(由于后續(xù)管線伴熱不佳易發(fā)生硫黃凝固堵塞管線)。③液硫管線堵塞。來自低溫甲醇洗的酸性氣體中帶有甲醇液，進入制硫燃燒爐內(nèi)燃燒反應(yīng)生成的有機物與液硫混和后容易堵塞管線。反應(yīng)生成的液硫在管線輸送中容易凝固，管線上增設(shè)的夾套蒸汽伴熱輔助受到低壓蒸汽壓力波動，使疏水閥冷凝液排放不暢，造成液硫溫度低，使管線堵塞嚴重。

2.1.2 造成的危害

系統(tǒng)阻力大，設(shè)備處于不安全運行狀態(tài)，硫回收負荷過量，配風比調(diào)整幅度跟不上，尾氣出現(xiàn)環(huán)保指標不易控制，甚至出現(xiàn)超壓、損壞設(shè)備的危險。

2.1.3 解決措施

①聯(lián)系低溫甲醇洗適當調(diào)整降低酸氣濃度，同時根據(jù)系統(tǒng)壓力流量降低硫回收負荷。②檢查夾套蒸汽系統(tǒng)，根據(jù)夾套腐蝕程度，更換夾套材質(zhì)為耐腐蝕的金屬材料，保證蒸汽暢通與壓力溫度。定期打開夾套冷凝液疏水閥的后閥及排污閥，保證冷凝液出入正常。同時調(diào)控好三級冷卻器的汽包液位、溫度與壓力，增設(shè)蒸汽空冷器運行狀態(tài)的監(jiān)控，以便及時準確地監(jiān)控好蒸汽空冷器運行情況，從而使尾氣溫度穩(wěn)定在120～123℃，以防止尾氣分液罐堵塞及尾氣管線排放不暢。③加強與低溫甲醇洗崗位溝通，使進硫回收前的酸氣分離器液位在正常指標內(nèi)，防止去硫回收的酸氣體帶液，進入到制硫燃燒爐內(nèi)，生成有機物質(zhì)，堵塞設(shè)備與管線，造成系統(tǒng)壓力高影響硫回收的正常運行。

2.2 一級轉(zhuǎn)化器溫度低

2.2.1 床層溫度低原因分析

①高溫摻合閥出現(xiàn)故障使摻合量小，使制硫余熱鍋爐出口酸氣與脫鹽水有效換熱供熱不足，進入轉(zhuǎn)換器的溫度偏低。②制硫余熱鍋爐換熱管漏，碳鋼中的碳和鐵在硫化氫燃燒二氧化硫環(huán)境中因有水生成容易形成亞硫酸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起腐蝕，蒸汽(水)進入系統(tǒng)，急冷水量增加。③制硫燃燒爐配風不當，使進入轉(zhuǎn)換器的酸氣成分H2S/SO2比例失衡。④催化劑活性下降。

2.2.2 造成的危害

床層發(fā)生垮溫的危害有:①容易造成催化劑的粉化，從而破壞表面結(jié)構(gòu)，降低活性，影響其使用壽命;②溫度過低，影響催化的活性，降低催化劑的轉(zhuǎn)化率，加劇二級、三級轉(zhuǎn)化器的負荷，環(huán)保指標很難調(diào)控。

2.2.3 解決措施

①通知現(xiàn)場查看高溫摻合閥閥門開度，如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)卡立即通知儀表，必要時現(xiàn)場通過手輪將閥門打手動調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時幅度不要太大，避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)化器垮溫。②余熱鍋爐進行改造，換熱器材質(zhì)進行升級，原換熱管材質(zhì)由20#鋼升級為09CrCuSb，后管板厚度由20 mm增加至25 mm，在高溫管板一側(cè)采用剛玉澆注料和陶瓷套管相結(jié)合的形式保護前管板和換熱管，以避免出現(xiàn)高溫硫腐蝕。在低溫管板一側(cè)，采用后端管板噴鋁和后管箱殼體施加隔熱耐火材料的方式，來避免開工、停工時低負荷工況下管程介質(zhì)出口溫度較低時出現(xiàn)低溫露點腐蝕，確保設(shè)備安全運行。③根據(jù)分析數(shù)據(jù)，合理調(diào)控制硫燃燒爐爐配風比，以保證一級轉(zhuǎn)化器內(nèi)的催化劑活性達到最佳狀態(tài)。④對催化劑進行性能評估，及時更換催化劑。

3 結(jié)束語

經(jīng)過對硫回收的實際運行情況深入分析研究，提出一系列的整改與解決措施，使裝置高負荷穩(wěn)定運行。對夾套蒸汽系統(tǒng)材質(zhì)改進后，管線的液硫堵塞問題得到很好解決，對余熱鍋爐進行改造后，一直處于安全穩(wěn)定運行狀態(tài)，而且將近三年運行穩(wěn)定，改造比較成功。

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1003-3467(2014)05-0048-02

2014-02-14

武 潭(1987-)，男，助理工程師，從事化工安全管理工作，電話:13837021750。