2萬(wàn)噸/ 年硫磺回收裝置加氫反應(yīng)器預(yù)硫化過(guò)程中硫穿透原因分析

徐明彬（濰坊弘潤(rùn)石化科技有限公司，山東 濰坊261000）

1 開(kāi)工過(guò)程

某公司硫磺回收裝置為了配合公司新項(xiàng)目的建設(shè)開(kāi)工，將長(zhǎng)期停用的2萬(wàn)噸/年硫磺回收裝置進(jìn)行了一個(gè)月的檢修后，于6月16日10:00制硫爐點(diǎn)火升溫，裝置進(jìn)入開(kāi)工階段。6月20日9:00 點(diǎn)焚燒爐，14:00 進(jìn)行加氫反應(yīng)器循環(huán)升溫。6 月22 日10:00制硫爐升溫至1250℃，一轉(zhuǎn)床層溫度為270℃，二轉(zhuǎn)床層溫度為240℃，系統(tǒng)達(dá)到開(kāi)工引酸性氣條件。同時(shí)加氫反應(yīng)器床層升溫至220℃，恒溫4小時(shí)，達(dá)到預(yù)硫化條件。

6月22日18 ：30，停加氫反應(yīng)器循環(huán)氣升溫，尾氣部分切除悶床，通氮?dú)獗Ｗo(hù)。22日19:00制硫部分開(kāi)始引酸性氣，引入再生酸性氣1000Nm3，調(diào)整配風(fēng)至（H2S+COS）/SO2的比值在（4～6），穩(wěn)定操作。22日20:00制硫尾氣并入尾氣加氫系統(tǒng)，開(kāi)始對(duì)加氫反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)硫化操作，控制入口溫度為220℃，加氫后出口氫氣含量在（4～6）%。預(yù)硫化期間，急冷水pH下降很快，間斷通入液氨控制急冷水pH值；同時(shí)定期進(jìn)行急冷水置換，檢查反洗急冷水發(fā)黑。22 日23:00 各硫冷器排硫正常，逐漸并入硫封器，各部分運(yùn)行正常后，制硫爐前系統(tǒng)壓力為0.017MPa。

2 處置過(guò)程

6 月23 日5:00 發(fā)現(xiàn)制硫爐前系統(tǒng)壓力在0.022MPa,調(diào)取曲線查看，壓力一直在逐漸上漲。于是立即檢查現(xiàn)場(chǎng)各排硫口排硫是否正常，檢查排硫正常，排除硫冷器堵塞造成系統(tǒng)壓力高的原因；檢查急冷水情況，發(fā)現(xiàn)急冷水中帶有硫磺粉末，后又從加氫出口取樣，發(fā)現(xiàn)尾氣帶有液硫，斷定為加氫反應(yīng)器硫穿透造成急冷塔填料堵塞，從而系統(tǒng)壓力不斷上漲。針對(duì)硫穿透，采取以下措施：

2.1 調(diào)整制硫爐配風(fēng)比

立即降低制硫爐配風(fēng)，提高配風(fēng)比，將制硫尾氣中（H2S+COS）/SO2比值提至（4～6），重新對(duì)加氫反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)硫化。

2.2 提高加氫反應(yīng)器入口溫度

提高加氫入口溫度，從230℃逐漸升溫至300℃，對(duì)加氫反應(yīng)器進(jìn)行強(qiáng)化預(yù)硫化。通過(guò)取樣分析，加氫反應(yīng)器進(jìn)出口二氧化硫含量相當(dāng)，說(shuō)明加氫反應(yīng)器反應(yīng)不好，造成二氧化硫穿透。

2.3 加強(qiáng)急冷水置換，沖洗急冷塔

將急冷塔急冷水改為直排，同時(shí)不斷注入除鹽水，加大急冷水置換，和過(guò)濾器的清理。檢查急冷水過(guò)濾器，從開(kāi)工投用一直沒(méi)有壓差，斷定急冷水過(guò)濾器不起作用。直排初期，急冷水一直帶有硫磺顆粒，急冷水泵過(guò)濾器經(jīng)常堵塞，增加清理頻次。7 月2 日后急冷水帶硫磺顆粒減少，水發(fā)混、發(fā)白，但還是帶硫磺粉末。直至7月5日左右，急冷水變清澈，不在帶硫磺粉末；同時(shí)從加氫出口取樣，尾氣不帶硫磺。

加強(qiáng)急冷塔壓差監(jiān)測(cè)，從6 月23 日開(kāi)始，急冷塔塔低壓力從12KPa逐漸上漲至28KPa左右，塔頂壓力在7.5KPa；壓差逐漸上漲。7月5日后，急冷塔壓差維持在18KPa，不再上漲，而且有下降趨勢(shì)。

2.4 加氫反應(yīng)器強(qiáng)化預(yù)硫化

后期檢查發(fā)現(xiàn)加氫反應(yīng)器入口溫度與尾氣加熱器出口溫度溫差較大，6月23日16:00逐漸提高加氫入口溫度至300℃預(yù)硫化2天，后期又提高至320℃，強(qiáng)化預(yù)硫化3日。6月28日16:00，加氫反應(yīng)器入口控制300℃，降低制硫配風(fēng)比，控制H2S 和SO2為2:1，轉(zhuǎn)為正常加氫操作。從23日5:00發(fā)現(xiàn)加強(qiáng)床層出現(xiàn)硫穿透，至7月5日加氫反應(yīng)器系統(tǒng)調(diào)整正常，經(jīng)過(guò)12天多的時(shí)間，裝置才轉(zhuǎn)為正常運(yùn)行。

3 原因分析

3.1 加氫反應(yīng)器二氧化硫穿透原因

急冷塔壓差增加，急冷水帶有硫磺粉末，說(shuō)明加氫反應(yīng)器床層已經(jīng)發(fā)生二氧化硫穿透，尾氣中的二氧化硫和硫化氫反應(yīng)生成單質(zhì)硫，在冷卻塔內(nèi)冷卻，堵塞急冷塔填料，從而造成系統(tǒng)壓降上升。

通過(guò)對(duì)催化劑廠家及相關(guān)兄弟單位咨詢，同時(shí)經(jīng)過(guò)對(duì)本次裝置出現(xiàn)硫穿透問(wèn)題的處置總結(jié)分析，造成本次硫穿透的原因歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：

3.1.1 催化劑板結(jié)

雖然裝置加氫反應(yīng)器填裝的新催化劑，但是由于長(zhǎng)時(shí)間不用，期間經(jīng)歷了過(guò)幾次裝置開(kāi)孔檢查，造成催化劑受潮板結(jié)，從而影響催化劑的預(yù)硫化效果，造成催化劑預(yù)硫化不好。

3.1.2 預(yù)硫化溫度偏低

本次加氫床層升溫至220℃開(kāi)始進(jìn)行的預(yù)硫化，預(yù)硫化期間控制尾氣加熱器出口制硫尾氣溫度為220℃。后經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，加氫反應(yīng)器入口現(xiàn)場(chǎng)溫度計(jì)，實(shí)際溫度不到185℃，前后溫差接近40℃。由于裝置保溫時(shí)間較長(zhǎng)，且原有保溫質(zhì)量差，造成前后溫差大。車(chē)間立即聯(lián)系更換保溫，重新保溫后溫差在20℃左右。在預(yù)硫化時(shí)沒(méi)有考慮到溫差的影響，尾氣加熱器出口溫度控制在220～230℃，而加氫反應(yīng)器實(shí)際入口溫度可能在180～190℃；這個(gè)溫度已經(jīng)是預(yù)硫化溫度的底線，結(jié)合催化劑填裝時(shí)間久，可能存在板結(jié)情況，從而對(duì)催化劑預(yù)硫化速率進(jìn)一步造成影響。

3.1.3 配風(fēng)比控制不到位

在初期預(yù)硫化期間，由于比值分析儀不準(zhǔn)，崗位人員沒(méi)有控制好配風(fēng)比，近一個(gè)多小時(shí)的時(shí)間比值控制較低，（H2S+COS）/SO2比值在2 左右。在預(yù)硫化初期配風(fēng)過(guò)低，使過(guò)多的二氧化硫被帶入加氫反應(yīng)器，加氫反應(yīng)器反應(yīng)不好，造成了大量的二氧化硫穿透床層，從而加劇了急冷塔的堵塞。

3.2 加氫反應(yīng)器出口帶硫磺原因分析

在加氫反應(yīng)器預(yù)硫化期間，床層溫度低，初期催化劑沒(méi)有完全預(yù)硫化的情況下，尾氣攜帶的硫蒸氣會(huì)在床層積累。一旦床層積累硫磺，就需要很長(zhǎng)時(shí)間將積硫攜帶干凈；同時(shí)由于裝置負(fù)荷低，又增加了吹掃難度。初期從加氫反應(yīng)器取樣口檢查，明顯的能夠看到尾氣攜帶硫蒸氣，用白色巖棉檢驗(yàn)，短時(shí)間積累很多硫磺；此時(shí)的急冷水渾濁、乳白色，水?dāng)y帶很多硫磺顆粒和粉末。三天后檢查，尾氣帶硫磺減少，用白色巖棉檢驗(yàn)，30秒左右，能累積一些硫磺；此時(shí)急冷水顏色雖然還是乳白色，但是已經(jīng)變淺，已經(jīng)沒(méi)有硫磺顆粒；五天后檢查，用白色巖棉檢驗(yàn)，1分鐘左右才能帶一點(diǎn)硫磺，急冷水?dāng)y帶硫磺粉也末明顯減少。10 天后，尾氣已經(jīng)不帶硫磺，此時(shí)的急冷水已經(jīng)變得很清澈，不在攜帶硫磺粉末。

4 結(jié)語(yǔ)

本次開(kāi)工出現(xiàn)加氫反應(yīng)器二氧化硫穿透現(xiàn)象，造成系統(tǒng)壓力上升，通過(guò)對(duì)二氧化硫穿透問(wèn)題的處置過(guò)程，總結(jié)了應(yīng)對(duì)此類(lèi)問(wèn)題的處置措施，避免此類(lèi)事情的重復(fù)發(fā)生。尾氣加氫系統(tǒng)開(kāi)工時(shí)，一是加氫反應(yīng)器床層按照要求升溫到位，預(yù)硫化時(shí)一定要控制好入口溫度，最好不低于220℃。二是預(yù)硫化期間嚴(yán)格按照要求控制配風(fēng)比，控制（H2S+COS）/SO2比值在（4～6），同時(shí)控制好加氫反應(yīng)器出口氫氣含量。三是加強(qiáng)對(duì)急冷水和加氫反應(yīng)器出口檢查，及時(shí)對(duì)比分析化驗(yàn)結(jié)果，出現(xiàn)異常及時(shí)查明原因并進(jìn)行調(diào)整；四是如果加氫催化劑使用時(shí)間較長(zhǎng)或長(zhǎng)時(shí)間放置不用，可適當(dāng)提高催化劑預(yù)硫化溫度，確保催化劑充分預(yù)硫化。