克勞斯硫回收穩(wěn)定運(yùn)行因素探討

金林林 李金國(guó)

摘 要：克勞斯硫回收技術(shù)是化工生產(chǎn)中較為高效的一種回收技術(shù)。通過(guò)對(duì)硫回收工藝指標(biāo)的分析，重點(diǎn)探討了影響硫回收穩(wěn)定性的有關(guān)因素，提出了必要的優(yōu)化措施，希望能夠?yàn)楦纳莆覈?guó)的硫回收技術(shù)提供一定借鑒，進(jìn)而能夠在化工生產(chǎn)中減少環(huán)境污染，并回收高質(zhì)量的硫，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：克勞斯；硫回收；穩(wěn)定運(yùn)行

引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越重視，而我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)我國(guó)的大氣環(huán)境造成了較為嚴(yán)重的污染，考慮到國(guó)家對(duì)污染氣體排放的管理越來(lái)越嚴(yán)格，高效能的硫回收技術(shù)成為未來(lái)發(fā)展的重要趨勢(shì)。自20世紀(jì)以來(lái)，克勞斯硫回收技術(shù)在氣體凈化生產(chǎn)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，本文對(duì)克勞斯硫回收穩(wěn)定運(yùn)行因素展開(kāi)探討。

1 概述

隨著含硫原油和含硫天然氣的開(kāi)發(fā)利用，用克勞斯法從酸性氣中回收單質(zhì)硫元素的工藝已成為加工含硫天然氣或煉廠氣的一種重要形式?？藙谒狗ɑ厥諉钨|(zhì)硫元素主要分兩個(gè)階段，一個(gè)是高溫?zé)岱磻?yīng)階段，主要在酸性氣燃燒爐內(nèi)完成，控制爐膛溫度一般不低于980℃，爐內(nèi)H2S的轉(zhuǎn)化率為65%一70%；另一個(gè)是催化反應(yīng)階段，控制酸性氣燃燒爐出口過(guò)程氣中H2S和S02的摩爾比為2：1，在反應(yīng)器內(nèi)克勞斯催化劑參與下，H2S和S02完成氧化還原反應(yīng)，生成單質(zhì)硫，該階段單質(zhì)硫元素收率約25%一30%。一般認(rèn)為，在合適的操作條件下，克勞斯制硫部分總硫轉(zhuǎn)化率約95%。為提高催化反應(yīng)階段單質(zhì)硫元素的轉(zhuǎn)化率，利用硫冷凝器冷卻去除過(guò)程氣中的單質(zhì)硫蒸汽，降低生成物分壓，促進(jìn)H2S和S02的反應(yīng)向正方向進(jìn)行。硫蒸汽冷凝成液硫后，由液硫回收系統(tǒng)統(tǒng)一回收到硫池，進(jìn)一步脫氣、成型處理。圖1為克勞斯制硫工藝原則流程。液硫回收系統(tǒng)由硫封罐、液硫管線、地下硫池組成。若硫封罐或硫池設(shè)置不合理，容易出現(xiàn)液硫管線布置不集中、占地面積大、液硫凝固堵塞，甚至?xí)霈F(xiàn)液硫池中液硫倒竄、硫池著火等安全事故，影響裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。

2 克勞斯硫回收的工藝指標(biāo)

2.1 爐膛溫度的控制

克勞斯法的應(yīng)用，要求硫化氫與氧氣具有一定的比例，因此，相應(yīng)的反應(yīng)過(guò)程所形成的熱量是固定不變的，燃燒爐的溫度也就是確定的。若是通過(guò)增加空氣來(lái)提升溫度，那么不只是會(huì)生成硫磺，還會(huì)生成一定量的二氧化硫。所以說(shuō)，影響爐膛溫度的因素有生產(chǎn)工藝、酸性氣的濃度及其包含的可燃物質(zhì)的量。

2.2 空氣量的控制

當(dāng)前，在硫回收生產(chǎn)中對(duì)空氣量的控制多是由專(zhuān)業(yè)性的儀表來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一般來(lái)說(shuō)，是將配風(fēng)流量與酸性氣的比例進(jìn)行自動(dòng)化控制。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，這種方法的應(yīng)用效率并不高，主要是因?yàn)椋核嵝詺饨M成、流量存在較大波動(dòng)，使得儀表無(wú)法完成高效的自動(dòng)追蹤。

3 運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

3.1 伴熱疏水效果差，堵塞管線

對(duì)硫磺進(jìn)行加熱時(shí)，其分子結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)一定的變化。一般在130～160℃，液體硫磺的流動(dòng)性是最為理想的。因此，需要根據(jù)相應(yīng)指標(biāo)對(duì)液硫進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訜崽幚?，在這一過(guò)程中應(yīng)盡量減少能耗損失，若是伴熱疏水效果差，溫度達(dá)不到相應(yīng)要求，會(huì)使得硫磺出現(xiàn)一定程度的凝固，進(jìn)而對(duì)管線造成堵塞，影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2 酸氣帶甲醇較多，引發(fā)溫度波動(dòng)

如果換熱效果不理想，會(huì)造成酸性氣的溫度升高，其中帶甲醇也會(huì)增加，使得甲醇進(jìn)入到回收系統(tǒng)中。這時(shí)候，甲醇會(huì)與其中的氧發(fā)生反應(yīng)，為確保后續(xù)生產(chǎn)的順利運(yùn)行，就需要適當(dāng)增加配風(fēng)量，由于甲醇的燃燒熱值較高，會(huì)引發(fā)溫度波動(dòng)。若是爐溫超出了最初的設(shè)計(jì)值，設(shè)備將會(huì)遭到損壞。若是配風(fēng)量不足，則進(jìn)入的甲醇得不到完全燃燒。

3.3 生產(chǎn)裝置易腐蝕

在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)設(shè)備都會(huì)造成一定程度的腐蝕。因此，就需要在關(guān)鍵裝置及相應(yīng)管道中進(jìn)行防腐蝕設(shè)計(jì)，但是考慮到系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的溫度非常高，防止硫化物的腐蝕一直是生產(chǎn)中首要解決的問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，主要有以下兩種腐蝕類(lèi)型：第一，低溫硫腐蝕，指的是生產(chǎn)過(guò)程中凝結(jié)的水滴附著在金屬結(jié)構(gòu)的表層，再加上其他酸性物質(zhì)，對(duì)其造成的腐蝕。第二，高溫硫腐蝕，指的是240℃以上環(huán)境下的硫、硫化氫等造成的腐蝕。

4 克勞斯硫回收穩(wěn)定運(yùn)行的有關(guān)措施

4.1 對(duì)伴熱管線進(jìn)行優(yōu)化

為盡可能降低液硫聚集的可能性，生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)趨于緊湊；用到的管線應(yīng)盡量短。同時(shí)，嚴(yán)格遵照操作流程進(jìn)行生產(chǎn)，并加強(qiáng)日常巡視，確保生產(chǎn)中所有位置的溫度都得到合理的控制，以免引發(fā)堵塞，并確保不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境的變化而引發(fā)硫磺的固化。要盡量避免出現(xiàn)事故性的操作，并對(duì)管線中的積硫進(jìn)行及時(shí)的清理，減輕系統(tǒng)壓力。要加強(qiáng)疏水，避免伴熱管線的水擊。

4.2 對(duì)原料氣的溫度進(jìn)行控制

對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)中的溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，增強(qiáng)其冷卻效果，降低壓力波動(dòng)。對(duì)于相應(yīng)的回收裝置來(lái)說(shuō)，若是出現(xiàn)氧氣不足的情況，就會(huì)使得其中含有的烴類(lèi)燃燒不充分。所以說(shuō)，對(duì)于其中所包含烴類(lèi)的含量有著一定的要求，結(jié)合過(guò)往經(jīng)驗(yàn)，烴類(lèi)的含量一般不能超過(guò)3%。同時(shí)，為了防止析碳，溫度不能過(guò)低。此外，可以對(duì)分液罐進(jìn)行技術(shù)上的優(yōu)化，通過(guò)增設(shè)管線，對(duì)酸性氣進(jìn)行再處理，以盡量減少其中甲醇的含量。

4.3 對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化，防止腐蝕

為了防止腐蝕，可以對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行如下優(yōu)化：首先，要對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，防止出現(xiàn)水滴凝結(jié)。其次，確保燃燒爐等裝置防腐蝕襯里的完整性，避免生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生物質(zhì)對(duì)設(shè)備的損害。在運(yùn)行階段，應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行升溫，以防出現(xiàn)任何意外。對(duì)脫硫設(shè)備入口溫度進(jìn)行控制，防止出現(xiàn)劇烈的熱沖擊，以此來(lái)保護(hù)設(shè)備免受損傷。

結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)的化工產(chǎn)業(yè)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。為了降低化工生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響，硫回收技術(shù)也獲得了迅速的發(fā)展與進(jìn)步。當(dāng)前，我國(guó)在硫回收領(lǐng)域較多的應(yīng)用克勞斯法，但在其運(yùn)行過(guò)程中存在較多不穩(wěn)定因素，影響到生產(chǎn)效率的提高。因此，對(duì)克勞斯硫回收穩(wěn)定運(yùn)行因素展開(kāi)研究。

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