煉廠硫磺裝置生產(chǎn)工藝的優(yōu)化探討

林亞祥

中海石油寧波大榭石化有限公司運行九部，中國·浙江 寧波 315812

1 引言

硫磺回收裝置作為煉廠配套的環(huán)保裝置，為環(huán)境保護(hù)發(fā)揮著重要的作用，有著較大的環(huán)保效益和社會效益。論文重點介紹了硫磺工藝優(yōu)化、技術(shù)革新等系列改進(jìn)，實現(xiàn)了裝置能夠在超低負(fù)荷狀態(tài)下污染物排放達(dá)標(biāo)運行。

2 硫磺的生產(chǎn)原理

2.1 反應(yīng)爐工藝原理

酸性氣與空氣混合，在反應(yīng)爐內(nèi)硫化氫與空氣中的氧反應(yīng)生成SX和SO2,反應(yīng)如下：

2H2S+3O2=2SO2+2H2O

2H2S+SO2=3/2S2+H2O

H2S+CO2=COS+2H2O

CH4+2S2=CS2+2H2S

4NH3+3O2=2N2+6H2O

2.2 催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)

H2S與SO2繼續(xù)進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)，同時COS、CS2發(fā)生水解反應(yīng)。反應(yīng)如下：

2H2S+SO2=3/nSn+2H2O

COS+H2O=H2S+CO2

H2S+1/2O2= H2O+1/n Sn

CS2+2H2O= CO2+2H2S

2.3 尾氣加氫還原反應(yīng)

SO2+3H2→H2S+2H2O

Sx+xH2→x H2S

COS+H2O→H2S+CO2

CS2+2H2O→2H2S+CO2

3 硫磺回收裝置問題

3.1 低負(fù)荷問題

某硫磺裝置自投產(chǎn)以來一直處于低負(fù)荷運行狀態(tài)，見下表1。

從表1可以看出，硫磺裝置自開工運行以來，生產(chǎn)負(fù)荷基本在20%～50%%之間，這就給生產(chǎn)帶來了諸多困難。

表1 硫磺裝置運行負(fù)荷

從表2可以看出，硫磺制硫爐溫度在含氨酸性氣存在的情況下達(dá)不到燒氨條件，容易造成后路堵塞。一級反應(yīng)器達(dá)不到水解條件，造成有機(jī)硫帶到焚燒爐燃燒，造成煙囪排放超標(biāo)。

表2 低負(fù)荷狀態(tài)制硫爐溫度和反應(yīng)器溫度

3.2 開停車時的排放超標(biāo)問題

硫磺停工吹硫期間和正常生產(chǎn)系統(tǒng)波動時的環(huán)保排放依然是困擾著硫磺裝置的一大難題。硫磺回收裝置在停工時一般要對制硫單元進(jìn)行吹硫操作，二氧化硫排放濃度可高達(dá)30000mg/m3，對環(huán)境影響巨大。

4 流程優(yōu)化方案

4.1 采用氫氣伴燒

硫磺回收裝置一直處于低負(fù)荷生產(chǎn)狀態(tài)，當(dāng)上游裝置加氫或DCC裝置降量生產(chǎn)或停工檢修時，硫磺需要伴燒生產(chǎn)，使用瓦斯伴燒時，容易在配風(fēng)不足的情況下積碳，對后路造成影響[1]。為了防止上述現(xiàn)象，對兩系列制硫爐分別增加一條氫氣伴燒管線，并增加相應(yīng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，具體見表3。

表3 氫氣用量和酸性氣量、制硫爐溫度表

從上表可以看出，當(dāng)上游裝置出現(xiàn)異常工況，清潔酸性氣流量低于800Nm3/h，制硫爐溫度會低于1250℃，通過采用氫氣伴燒，提高溫度，可以滿足低負(fù)荷狀況下的生產(chǎn)需要。

4.2 采用熱氮吹硫新工藝

硫磺停工吹硫新工藝與傳統(tǒng)“瓦斯吹硫”工藝、“酸氣完全燃燒吹硫”工藝的區(qū)別主要有以下幾點：

①無副反應(yīng)，對系統(tǒng)及吹硫效果不會產(chǎn)生其他影響。

②用熱氮氣吹硫，不易與制硫系統(tǒng)過程氣體及硫磺發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，工藝操作容易控制，徹底實現(xiàn)裝置停工期間全過程煙氣達(dá)標(biāo)排放和鈍化期間系統(tǒng)超溫的安全難題。

4.3 硫磺回收裝置停工吹硫新工藝應(yīng)用效果

1#制硫系統(tǒng)停工采用吹硫新工藝，由于2#制硫系統(tǒng)在正常運行，此次停工吹硫尾氣不進(jìn)入加氫反應(yīng)器，直接進(jìn)通過焚燒爐后進(jìn)入尾氣脫硫處理系統(tǒng)。

采用新工藝吹硫，從圖1中可以看出，硫磺尾氣排放二氧化硫含量數(shù)值在20mg/m3左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他硫磺回收裝置采用“瓦斯吹硫”和“酸氣完全燃燒吹硫”時的尾氣排放二氧化硫含量，徹底實現(xiàn)裝置停工期間全過程煙氣凈化和達(dá)標(biāo)排放[2]。

圖1 停工吹硫新工藝的二氧化硫排放數(shù)據(jù)

此外，也避免了“酸氣完全燃燒吹硫”造成反應(yīng)器床層嚴(yán)重超溫現(xiàn)象的發(fā)生，延長了催化劑的使用壽命。

5 結(jié)語

①低負(fù)荷工況下采用氫氣伴燒，避免催化劑積碳堵塞，滿足低負(fù)荷工況下燒氨的要求。

②采用停工熱氮吹硫新工藝尾氣排放二氧化硫含量數(shù)值基本在國家規(guī)定特別排放限值以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他硫磺回收裝置采用“瓦斯吹硫”和“酸氣完全燃燒吹硫”時的尾氣排放二氧化硫含量，達(dá)到最新排放標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。

③采用吹硫新工藝效果良好，時間可控，達(dá)到了預(yù)期目的。為同行業(yè)交流提供實踐經(jīng)驗，是一種優(yōu)越的新工藝，適合推廣。