高含硫氣田尾氣二氧化硫超標(biāo)原因分析及應(yīng)對措施

胡海光

(中國石化達(dá)州天然氣凈化有限公司，四川達(dá)州 635000)

高含硫氣田尾氣二氧化硫超標(biāo)原因分析及應(yīng)對措施

胡海光

(中國石化達(dá)州天然氣凈化有限公司，四川達(dá)州 635000)

硫磺回收 高含硫氣田 二氧化硫超標(biāo) 原因分析 應(yīng)對措施

中國石化達(dá)州天然氣凈化有限公司天然氣凈化廠處理原料為高含硫天然氣，整個裝置包括6套聯(lián)合(12個系列)的天然氣處理及配套工程，工藝技術(shù)從美國B&V公司引進(jìn)，包括脫硫、脫水、硫磺回收、酸性水汽提、尾氣回收5個單元，通過加氫還原及尾氣吸收，使外排尾氣SO2濃度達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)(SO2質(zhì)量濃度小于960 mg/m3)[1]。

自開車以來，6套聯(lián)合裝置多次出現(xiàn)尾氣SO2濃度超標(biāo)的現(xiàn)象。天然氣凈化廠結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，分析和查找SO2濃度超標(biāo)原因并制定相應(yīng)對策，確保裝置平穩(wěn)運(yùn)行和尾氣SO2達(dá)標(biāo)排放。

1 尾氣SO2來源

硫磺回收裝置制硫單元產(chǎn)生的過程氣經(jīng)加氫單元還原處理，產(chǎn)生的硫化氫經(jīng)過極冷水系統(tǒng)循環(huán)冷卻后進(jìn)入尾氣吸收塔，大部分硫化氫被貧液吸收，凈化后尾氣中φ(H2S)<0.025%；尾氣進(jìn)入尾氣焚燒爐燃燒，煙氣直接排空。正常生產(chǎn)過程中，過程氣直接送至加氫單元還原處理，但由于硫磺凝固卡塞，加氫單元至尾氣焚燒爐的閥門無法關(guān)嚴(yán)，導(dǎo)致過程氣直接送至尾氣焚燒爐焚燒處理。

2 尾氣SO2濃度超標(biāo)原因分析

2.1 原料氣處理量大

生產(chǎn)中原料氣量增大時，酸性氣量也會隨之波動，導(dǎo)致制硫單元生產(chǎn)波動；特別是當(dāng)酸性氣量突然增大時，極易造成排放尾氣中的SO2濃度增加，甚至出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象[2]。

2.2 胺液品質(zhì)差

貧胺液作用是選擇性吸收原料氣中的H2S和CO2。胺液的品質(zhì)影響最終的吸收效果，胺液品質(zhì)差時，會使產(chǎn)品氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，尾氣中的SO2濃度也會隨著H2S含量增加而超標(biāo)。影響胺液品質(zhì)的因素較多，主要是再生不合格所致(包括再生塔的塔底、塔頂溫度及壓力不達(dá)標(biāo)等)。

2.3 制硫單元配風(fēng)不合理

制硫單元的空氣主要來源于克勞斯風(fēng)機(jī)。當(dāng)酸性氣進(jìn)入制硫單元正常生產(chǎn)時，必須根據(jù)酸性氣量調(diào)整好配風(fēng)，防止尾氣焚燒爐超溫，尾氣SO2濃度超標(biāo)等問題。當(dāng)克勞斯風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障(如防喘閥波動)，引起出口風(fēng)壓不穩(wěn)，導(dǎo)致操作調(diào)整嚴(yán)重滯后，風(fēng)量不停波動，給后續(xù)反應(yīng)帶來影響，進(jìn)一步影響尾氣SO2濃度。

2.4 液硫池著火

來自各級硫冷凝器的液硫中一般含有w(H2S)0.025%～0.030%。為提高液硫品質(zhì)，向液硫池中通入空氣鼓泡攪動，使溶解在液硫中的H2S釋放到氣相；但由于閃爆或硫化亞鐵發(fā)生自燃的原因，導(dǎo)致液硫池著火，使H2S燃燒生成SO2；抽射器將生成SO2送至尾氣焚燒爐，導(dǎo)致尾氣SO2濃度迅速上升，甚至發(fā)生超標(biāo)現(xiàn)象。

2.5 閥門內(nèi)漏

H2S是一種酸性氣體，在生產(chǎn)中存在管線、閥門腐蝕等問題，最終導(dǎo)致部分閥門卡死或關(guān)不嚴(yán)等情況，使得反應(yīng)中產(chǎn)生的H2S及SO2直接進(jìn)入尾氣焚燒爐，有可能造成煙氣SO2濃度超標(biāo)；其中，常見的有克勞斯反應(yīng)器至尾氣焚燒爐閥門內(nèi)漏、急冷塔至焚燒爐閥門內(nèi)漏。

2.6 尾氣在線儀表故障

硫磺回收裝置需安裝尾氣在線分析儀表進(jìn)行監(jiān)控，但是由于儀表自身故障(如伴熱效果差、部件老化損壞、誤報等)造成SO2在線分析儀表數(shù)值波動，甚至超過正常排放值。

2.7 地罐H2S反竄

生產(chǎn)中少量H2S通過火炬反竄至地罐，由于地罐與尾氣焚燒爐相連，存在泄漏的可能，反竄的H2S燃燒生成SO2。

3 應(yīng)對措施

實(shí)際生產(chǎn)中，引起尾氣SO2濃度超標(biāo)的因素很多，根據(jù)天然氣凈化廠實(shí)際情況，在以下幾方面采取應(yīng)對措施。

3.1 源頭控制

采氣廠將采出的原料氣經(jīng)過減壓處理輸送至集氣總站進(jìn)行分液等相關(guān)處理，最后送至凈化裝置進(jìn)行凈化處理，生成產(chǎn)品氣和硫磺。在實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)常采氣量相關(guān)操作(批處理、升降量、壓縮機(jī)故障等)造成原料氣量波動，如果調(diào)整不及時，給后續(xù)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響。因此，采氣廠進(jìn)行相關(guān)操作時及時通知凈化廠做好調(diào)整，防止生產(chǎn)波動帶來不利影響。

3.2 過程控制

影響尾氣SO2濃度超標(biāo)的主要因素為工藝參數(shù)調(diào)整不到位，或者是個別設(shè)備、儀表故障所致。因此，在后期調(diào)整中應(yīng)加強(qiáng)各單元工藝參數(shù)的監(jiān)控，并及時做好調(diào)整。

1)加強(qiáng)脫硫單元重點(diǎn)參數(shù)(如原料氣流量、胺液再生的溫度及壓力、胺液循環(huán)量及蒸汽流量、閃蒸罐壓力、液位及流量等)的監(jiān)控。

2)加強(qiáng)制硫單元重點(diǎn)參數(shù)(如克勞斯風(fēng)機(jī)出口壓力、酸性氣量、克勞斯配風(fēng)量、克勞斯?fàn)t溫度、高壓汽包液位及壓力、硫冷凝器液位、催化劑床層及入口溫度、硫比值分析儀表)的監(jiān)控。

3)加強(qiáng)加氫尾氣單元重點(diǎn)參數(shù)(如加氫反應(yīng)器床層溫度及氫含量、尾氣吸收塔液位、塔頂分析儀表、尾爐溫度及尾氣分析儀表等)的監(jiān)控。

4)定期對在線分析儀表進(jìn)行檢查和校表，防止儀表誤報故障的出現(xiàn)；同時對一些重要閥門進(jìn)行定期維護(hù)，確保閥門能夠靈活動作，對于內(nèi)漏閥門及時進(jìn)行排查維修，嚴(yán)重的要進(jìn)行更換，防患于未然。

4 實(shí)例分析

裝置運(yùn)行過程中，由于各種動態(tài)因素的影響，尾氣SO2濃度存在超標(biāo)現(xiàn)象。天然氣凈化廠凈化裝置某運(yùn)行系列胺液品質(zhì)較差，經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)泡及吸收效果不好的現(xiàn)象，導(dǎo)致尾氣SO2濃度隨著尾氣吸收塔頂H2S含量的升高而升高，外排尾氣ρ(SO2)最高值超過400 mg/m3。采取處理措施有：

1)內(nèi)操調(diào)控。①關(guān)閉空氣鼓泡，降低原料氣負(fù)荷；內(nèi)操在DCS上發(fā)現(xiàn)尾氣SO2濃度持續(xù)升高，通過參數(shù)優(yōu)化無法下降，首先將空氣鼓泡關(guān)閉，減少液流中硫化氫的析出量，同時申請降低原料氣量，減緩SO2濃度的增長趨勢；②提高再生效果，胺液品質(zhì)差，導(dǎo)致吸收效果不好，尾氣吸收塔頂H2S含量持續(xù)上漲，內(nèi)操及時調(diào)整胺液再生塔的蒸汽量，保證再生溫度在118～122 ℃；③如果尾氣SO2濃度很高，首先通知儀表人員將在線分析儀表摘除，再進(jìn)行相關(guān)調(diào)整。

2)外操調(diào)控。如果內(nèi)操進(jìn)行參數(shù)調(diào)整后，尾氣SO2濃度沒有下降，及時通知外操現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)整，常見操作包括兩方面：①視情況加注阻泡劑；②蒸汽反吹操作，反吹前通過調(diào)度，并對現(xiàn)場喊話進(jìn)行反吹操作；首先關(guān)閉抽射器出口，視現(xiàn)場液硫池窗口蒸汽情況調(diào)整蒸汽量，反吹時間大概30 min左右，將液硫池中的少量H2S吹出，內(nèi)操觀察尾氣SO2濃度變化，經(jīng)過反吹后，尾氣ρ(SO2)降至178 mg/m3，恢復(fù)到正常范圍。

[1] 焦玉清.天然氣凈化裝置工藝技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，2014：3-5.

[2] 鄭理富.硫磺回收裝置二氧化硫排放超標(biāo)原因分析[J].石油石化與節(jié)能減排,2014(4):38-41.

2017-01-14。

胡海光，男，中國石化達(dá)州天然氣凈化有限公司助理工程師，主要從事天然氣凈化工作。電話：15228028433；E-mail:807417698@qq.com。

硫磺回收

TQ111.16;TQ125.1+1

B

1002-1507(2017)05-0019-02