1萬(wàn)噸/年硫磺回收裝置優(yōu)化運(yùn)行

何光濤 王亞軍 白曉寧（玉門油田分公司煉油化工總廠，甘肅 玉門 735019）

1萬(wàn)噸/年硫磺回收裝置優(yōu)化運(yùn)行

何光濤 王亞軍 白曉寧（玉門油田分公司煉油化工總廠，甘肅 玉門 735019）

在1萬(wàn)噸/年硫磺回收裝置運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)諸如原料氣帶氨、H2S/SO2在線分析儀故障、急冷塔堵塞、燃料氣硫化氫含量高等問(wèn)題，通過(guò)采取相應(yīng)措施，有效地避免了煙氣中SO2超標(biāo)、酸性氣排放至火炬等惡性環(huán)保事故的發(fā)生。1萬(wàn)噸/年硫磺回收裝置經(jīng)過(guò)半年的運(yùn)轉(zhuǎn)，排放尾氣中SO2質(zhì)量濃度小于400mg／m3，滿足GB31570-2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的400mg／m3的要求，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。

硫磺回收裝置；二氧化硫；達(dá)標(biāo)排放

1 原料氣帶氨

Claus硫磺回收工藝過(guò)程尤其是高溫反應(yīng)爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)非常復(fù)雜，如果用純的H2S氣體作為原料氣，又配入純O2一起在制硫燃燒爐內(nèi)燃燒，則反應(yīng)后的過(guò)程氣中僅含有H2S，SO2，H2O及不同形態(tài)的硫分子。然而在工業(yè)酸性氣中除了H2S外，通常還含有CO2，H2O，NH3，烴類等，因此實(shí)際的化學(xué)反應(yīng)十分復(fù)雜，使反應(yīng)后過(guò)程氣中的組分也相應(yīng)的更加復(fù)雜。其中，與氨有關(guān)的主要化學(xué)反應(yīng)有:

由于氨的燃燒需要O2，而從助燃空氣中帶入的大量氮?dú)狻⑺魵庖约叭紵a(chǎn)物（N2和H2O）會(huì)稀釋參加克勞斯反應(yīng)的有效反應(yīng)物，使之分壓降低。水蒸氣是克勞斯反應(yīng)的產(chǎn)物，又是惰性氣體，因此水分的存在能抑制反應(yīng)，降低硫的轉(zhuǎn)化率。其次，由于氨的存在，副反應(yīng)相應(yīng)增加，從而也降低了硫的轉(zhuǎn)化率和回收率。另外，酸性氣含氨還造成過(guò)程氣量變大，元素硫的挾帶量增加,加氫系統(tǒng)負(fù)荷增大，不能將尾氣中的SO2全部還原，導(dǎo)致煙氣中SO2排放量相應(yīng)增加。

原料氣通過(guò)制硫燃燒爐時(shí)，如果氨燃燒不完全，那么剩余部分的氨就會(huì)和工藝氣流中的各種酸性組分反應(yīng)，生成銨鹽,在裝置的低溫部位就會(huì)產(chǎn)生各種固體銨鹽沉積，增加系統(tǒng)壓降，嚴(yán)重時(shí)將堵塞下游設(shè)備，迫使裝置停產(chǎn)。

此外，氨在高溫下還可能形成各種氮的氧化物NOx。在有氧存在時(shí)，NOx會(huì)將SO2催化氧化為SO3，SO3與水反應(yīng)生成硫酸，從而帶來(lái)嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題。當(dāng)過(guò)程氣中有SO3或O2存在時(shí),會(huì)加速催化劑的硫酸鹽化，由于催化劑的活性中心被大量硫酸鹽占據(jù)，使之迅速喪失活性，從而導(dǎo)致催化劑中毒。

汽提單元改造需要將原焚燒爐改造為燒氨爐。焚燒爐停爐改造期間側(cè)線氨改高點(diǎn)火炬燃燒。由于側(cè)線氨壓力（0.25MPa）高于新裝置酸性氣壓力（0.065MPa），側(cè)線氨返至酸性氣分液罐，使原料氣帶氨，造成煙氣中SO2排放量超標(biāo)。

措施：1）將酸性氣改至新火炬，側(cè)線氨改至舊火炬，兩者隔離，防止氨氣回竄;

2）優(yōu)化汽提單元操作，減少汽提原料氣中氨含量。

2 H2S/SO2在線分析儀故障

開(kāi)廠階段，H2S∕SO2在線分析儀故障頻發(fā)，表現(xiàn)為在線分析儀頻繁反吹以及分析數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。車間討論分析后認(rèn)為造成故障的直接原因是H2S∕SO2在線分析儀取樣管束夾套伴熱溫度低，在線分析儀低溫報(bào)警，導(dǎo)致分析儀頻繁反吹，同時(shí)由于反吹效果不明顯，采樣探頭內(nèi)積硫，導(dǎo)致分析數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。間接原因是上游裝置處理量波動(dòng)大，造成原料氣量波動(dòng)大。

措施：1）將伴熱蒸汽溫度由140℃提高到180℃后在線分析儀頻繁反吹現(xiàn)象消失，運(yùn)行狀況好轉(zhuǎn)；

2）由于總廠2號(hào)線蒸汽壓力不穩(wěn)定，造成伴熱溫度波動(dòng)大，建議將H2S∕SO2在線分析儀夾套伴熱改為1.0MPa蒸汽；

3）穩(wěn)定上游操作，適當(dāng)穩(wěn)定制硫系統(tǒng)處理量。

3 急冷塔堵塞

H2S∕SO2在線分析儀故障后只能按照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行配風(fēng)，由于配風(fēng)量過(guò)小，過(guò)程氣中SO2含量過(guò)高，導(dǎo)致過(guò)程氣中SO2及單質(zhì)硫不能在加氫反應(yīng)器中完成還原成H2S，SO2及單質(zhì)硫穿透加氫反應(yīng)器后進(jìn)入急冷塔，造成急冷塔堵塞。

措施：(1）嚴(yán)格控制制硫系統(tǒng)配風(fēng)量，提高硫磺回收率，減少過(guò)程氣中SO2含量，減輕加氫反應(yīng)器負(fù)荷；

(2)氫氣濃度適當(dāng)過(guò)量，防止氫氣不足導(dǎo)致SO2及單質(zhì)硫不能完全還原；

(3)H2S∕SO2在線分析儀故障時(shí)，本著“寧可配風(fēng)不足，也不要過(guò)量配風(fēng)”的原則，根據(jù)氫氣在線分析儀數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合焚燒爐溫度、加氫反應(yīng)器床層溫度、急冷水pH值等參數(shù)來(lái)協(xié)同調(diào)節(jié)配風(fēng)。

4 燃料氣中硫化氫含量超標(biāo)

由于瓦斯站沒(méi)有配套的瓦斯脫硫裝置，當(dāng)瓦斯站壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，未脫硫的瓦斯進(jìn)入高壓瓦斯管網(wǎng)，會(huì)造成高壓瓦斯中H2S含量超標(biāo)。

硫磺回收裝置尾氣焚燒爐使用高壓瓦斯伴燒，當(dāng)高壓瓦斯中H2S含量超標(biāo)時(shí)，瓦斯中的H2S燃燒生成的SO2會(huì)造成煙氣中SO2含量超標(biāo)。

措施：新接青西天然氣至硫磺回收裝置燃料氣系統(tǒng)，焚燒爐改天然氣伴燒，避免燃料氣中帶H2S導(dǎo)致煙氣中SO2含量超標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

1萬(wàn)噸∕年硫磺回收裝置是煉油總廠最為關(guān)鍵的環(huán)保裝置，該裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行不但關(guān)系到全廠上游多套裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)，而且擔(dān)負(fù)著全廠大氣環(huán)境指標(biāo)是否達(dá)標(biāo)的重要責(zé)任。尾氣排放中的SO2質(zhì)量濃度小于400 mg／m3。滿足GB 31570—2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》400 mg／m3的要求，為新安全環(huán)保法的實(shí)施奠定基礎(chǔ)。裝置運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題也得到了有效的解決，確保了裝置長(zhǎng)周期安全平穩(wěn)運(yùn)行。

[1]金洲，降低硫磺回收裝置煙氣中SO2排放問(wèn)題探討，石油與天然氣化工，2012，41(5)：473-478.

[2]王會(huì)強(qiáng)，四川石化100 kt／a硫磺回收及尾氣處理裝置運(yùn)行總結(jié)，石油與天然氣化工 ，2015,44（4）：33-38.