克勞斯硫回收工藝優(yōu)化操作及穩(wěn)定運行因素研究

賈凱棟

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的飛速增長，石化企業(yè)也面臨發(fā)展的攻堅期，脫硫及硫回收技術隨之得到了高速發(fā)展的機遇。為了實現(xiàn)國家環(huán)保的要求，對于超級克勞斯硫回收工藝而言，需要通過進一步的優(yōu)化改良和工藝控制，積極實施一系列的技術革新，強化除硫時間和除硫效果，促進克勞斯硫回收穩(wěn)定性能。本文以此為視角，分析了克勞斯法硫回收工藝內涵以及優(yōu)勢，闡述了克勞斯硫回收的工藝指標以及現(xiàn)階段存在的諸多不穩(wěn)定因素，最后探究了提升克勞斯硫回收工藝穩(wěn)定運行的策略與建議，以期促進硫回收系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，謹供參考。

關鍵詞：克勞斯硫;回收工藝;穩(wěn)定;運行因素

近年來我國工業(yè)化步伐不斷加快，石化行業(yè)的工業(yè)規(guī)模隨之拓展，面對能源消耗急劇增加，大氣環(huán)境污染問題成為了民眾關注討論的焦點。隨著克勞斯法硫回收技術的日趨成熟，優(yōu)化克勞斯硫磺回收工藝，既可以提升硫收率，還可以實現(xiàn)物資的循環(huán)再利用。為此石化行業(yè)應該采用創(chuàng)新技術手段來加強回收，以優(yōu)化完善克勞斯工藝為基礎，提升系統(tǒng)自動化水平，盡可能降低或消除硫化氫，保證系統(tǒng)安全運行，實現(xiàn)資源的二次利用。當然硫回收自動控制系統(tǒng)工藝改革仍面對諸多問題，裝置收率下降明顯，氣體凈化生產(chǎn)存在一些不穩(wěn)定運行因素。這就要求按照硫磺回收的關鍵控制指標，在熱反應階段和催化反應階段過程中，全面更換硫磺回收裝置催化劑，不斷升級為超優(yōu)克勞斯工藝，確?？藙谒沽蚧腔厥昭b置能夠穩(wěn)定運轉，發(fā)揮自身的核心優(yōu)勢和特有價值。

1 克勞斯法硫回收工藝的原理及優(yōu)勢

1.1 基本原理

在煤炭和石油加工處理中，酸性氣體在反應裝置條件下，經(jīng)過低溫催化工藝，或者高溫燃燒工序，能夠將硫化氫和二氧化硫依次轉化為硫離子。在煉化反應下，硫化氫被轉化主要通過兩次反應，其中第一次消耗約占總量的三分之一，第二次為總量的三分之二。在高溫環(huán)境下，硫元素呈現(xiàn)的形式以離子形態(tài)為主，同時結合氮氣、二氧化碳、氨等其他物質共同存在。在上述反應機理的基礎上，克勞斯法硫回收工藝會按照硫化氫含量的屬性差異，實施不同的回收路徑。即直接氧化途徑、分流途徑和部分燃燒途徑。以上三種方法都需要以酸性氣體中硫化氫的比重為研究對象，其中部分燃燒工藝的以占比超過50%為標準，直接氧化則需要占比低于15%，實施分流則介于15%-50%的占比之間。

1.2 工藝的優(yōu)勢

克勞斯法硫回收工藝雖然投入成本相對較低，但是回收效益卻頗高，在實踐中的操作富有彈性，且操作過程十分簡易便捷，技術成本適宜，體現(xiàn)出了系列裝置的強適應性和熱處理性，在工藝處理中化學反應副效應較弱，為此反應裝置化學穩(wěn)定性有所保障，能夠抑制傳統(tǒng)“三廢問題”帶來的環(huán)境危害。尤其是產(chǎn)出物硫磺質量很高，能夠為企業(yè)帶來極佳的附加利潤。

1.3 工藝發(fā)展方向

以往克勞斯方法主要針對回收硫磺，在空速很低的條件下，由于受到反應熱的影響，工藝水平存在不同程度的隱患。隨著克勞斯法工藝的不斷完善，為了提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，氧化硫化氫分熱反應階段和催化反應階段依次進行，改良后的工藝體系反應熱得到空前的利用，同時進口溫度也更加便于調節(jié)，促進了裝置處理能力的提升。現(xiàn)如今我國對二氧化硫的排放管控日趨嚴格，在規(guī)?；?、大型化的發(fā)展引導下，對于尾氣處理裝置要求也越來越高，這就需要硫磺回收及需要采用更加先進的技術進行改造，確保裝置完全達標。

2 克勞斯硫回收的工藝指標及不穩(wěn)定因素分析

2.1 工藝指標

在煤化企業(yè)中應用克勞斯法，需要做好爐膛溫度的控制，實現(xiàn)硫化氫與氧氣在可控的范圍內。只有反應熱量保持穩(wěn)定，才會控制好燃燒爐的溫度，避免生成二氧化硫。另一方面，硫回收生產(chǎn)工藝中，指標要素包括配風流量與酸性氣，即對空氣量的控制。由于專業(yè)性的儀表受酸性氣流量波動的影響，對于其自動追蹤會產(chǎn)生不同程度的干擾，為此要在自動化流程中加強對配風流量的管控。

2.2 工藝存在的問題

目前克勞斯硫回收工藝出現(xiàn)穩(wěn)定性缺欠的根源主要基于伴熱疏水效果差，在進行加熱過程中，硫磺受溫度不達標的影響，無法實現(xiàn)液體的流動性，長此以往硫磺凝固就會造成管線堵塞，最終引發(fā)系統(tǒng)運行受阻。其次，換熱效果出現(xiàn)問題后，在增加配風量之后，酸氣帶甲醇較多，產(chǎn)生了大量的燃燒熱值，造成溫度波動，一旦超過預期設計值，將會對裝置系統(tǒng)產(chǎn)生危害。相反如果配風量不足，酸性氣甲醇還會出現(xiàn)剩余，這亦是值得考慮的焦點。此外，在整個生產(chǎn)過程中，受低溫硫腐蝕和高溫硫腐蝕的影響，避免或減弱生產(chǎn)裝置受到硫化物的腐蝕亦是工藝發(fā)展創(chuàng)新的核心趨向。

3 提升克勞斯硫回收工藝穩(wěn)定性的對策與路徑

3.1 對伴熱管線進行優(yōu)化

為了提升克勞斯硫回收工藝的穩(wěn)定性能，首先需要增強伴熱效果，從改造伴熱管線入手。一方面，要降低液硫聚集的機率，根據(jù)硫磺的粘溫特性增大裝置壓降，嚴格按照操作規(guī)程加強日常巡視。針對硫磺的粘溫特性，要強化疏水伴熱管線進行優(yōu)化，減輕系統(tǒng)壓力，管線布置要緊湊布置選取應該力爭短小。另一方面，液硫不能冷凝在管線中，合理的控制溫度以免引發(fā)堵塞，及時進行積硫處理，增加設備抵御腐蝕的能力標準。強化疏水以免造成催化劑堵塞，根據(jù)實際情況采取電伴熱的方式，避免引發(fā)硫磺的固化現(xiàn)象發(fā)生。此外針對伴熱管線的水擊，要秉承高度的責任感，做好應對事故性操作的管理與應變。

3.2 對原料氣進行控制

繼續(xù)加大對原料氣溫度的控制，確保溫度控制在82℃以下，與此同時對于閃蒸氣換熱器進出口也要進行技術改造，實現(xiàn)與水冷器溫控同等待遇。保障低溫甲醇洗工段的冷卻效果，減少酸氣中的甲醇含量，在相應的回收裝置而言，要合理調節(jié)再生塔壓力，預防析碳的主要舉措就是盡量減少烴含量，為此烴類的含量不能超過3%，減少壓力波動。為了實現(xiàn)上述目標，技術上的優(yōu)化必不可少，只有做好原料氣的溫度及烴類含量的嚴格管理，充分對酸性氣的進行洗滌，增設進水管線，才會降低酸性氣中甲醇的比重。此外做好烴類燃燒的針對性實施策略，結合過往經(jīng)驗，根據(jù)企業(yè)實際情況，防比析碳現(xiàn)象的發(fā)生，為此溫度管控要從分液罐著手，最大限度地對原料氣進行控制，確保克勞斯硫回收工藝的穩(wěn)定運行。

3.3 改善工藝操作防止腐蝕

為了有效規(guī)避生產(chǎn)裝置腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)，首先要從生產(chǎn)流程進行優(yōu)化，要嚴格控制溫度，保證燃燒爐的質量，防止出現(xiàn)水滴凝結現(xiàn)象的發(fā)生。在設備開、停工階段，按照升溫曲線升溫，設備耐熱襯里要完好無隱患，防止損壞設備和管道以及劇烈的熱沖擊。此外設備要一直保持正壓狀態(tài)，做好嚴格控制溫度的各項輔助和執(zhí)行工作。針對燃燒爐和冷凝器等設備，做好脫硫裝置入口的溫度把控。進一步改善工藝操作標準，防止過程氣竄入裝置。一旦吸附凝結水進入，就會與殘留物質發(fā)生化學反應，進而生成腐蝕強度更高的酸性，嚴格根據(jù)設計要求開展工作，及時對工藝設備進行清洗，避免各種人為或非人為因素對設備產(chǎn)生損害。

總之，面對社會和企業(yè)對脫硫工藝要求的越來越高，為了克服克勞斯硫磺回收工藝不足，提升硫原油煉制效能，還需要企業(yè)加大技術改造和工藝優(yōu)化，釋放升級后超優(yōu)克勞斯工藝的優(yōu)勢潛能，實現(xiàn)節(jié)能降耗和環(huán)保達標的一致性，確保硫磺回收與節(jié)能減排協(xié)調同步。為此要繼續(xù)優(yōu)化除硫方式，從環(huán)保和社會效益視閾出發(fā)，不斷加強技術改進進程，積累系統(tǒng)穩(wěn)定性的經(jīng)驗，保證工業(yè)化產(chǎn)量與產(chǎn)能高質量健康發(fā)展。

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