硫黃回收裝置環(huán)保停工實踐

秦繼偉

(中國石化 洛陽分公司 ， 河南 洛陽 471012)

1 裝置簡介

2019年大檢修前，中國石化洛陽分公司煉油三部擁有兩套4萬t/a硫黃回收裝置，采用工藝為常規(guī)克勞斯硫黃回收工藝和SCOT尾氣處理工藝，裝置原則流程圖如圖1所示。

圖1 硫黃回收裝置原則流程圖

裝置始建于2007年，2008年1#硫黃回收裝置開工運行，2012年2#硫黃回收裝置開工運行。經(jīng)過多次技術(shù)改造和工藝優(yōu)化，2015—2018年正常生產(chǎn)情況下，硫黃尾氣二氧化硫排放平均為157 mg/m3，滿足GB31570—2015標(biāo)準(zhǔn)要求二氧化硫排放≤400 mg/m3的環(huán)保要求，同時也滿足中石化內(nèi)控二氧化硫排放≤200 mg/m3的環(huán)保要求。

2 停工經(jīng)歷及存在問題

裝置在2011—2015年進(jìn)行過多次停工檢修，歷次停工過程采用瓦斯(天然氣)吹硫，急冷塔采用注氨工藝。2015年停工供過程采用系統(tǒng)整體鈍化，克勞斯系統(tǒng)停工過程中，尾氣不改至尾氣焚燒爐，通過控制酸性氣燃燒爐氧含量，保證克勞斯催化劑鈍化過程中，利用加氫反應(yīng)器正?；厥这g化產(chǎn)生的二氧化硫，保證尾氣達(dá)標(biāo)排放。加氫反應(yīng)器停工鈍化過程中，采用急冷水注氨保證尾氣二氧化硫達(dá)標(biāo)排放[1]。整個停工過程尾氣二氧化硫排放平均為400 mg/m3，排放瞬時最高達(dá)800 mg/m3，該數(shù)據(jù)是硫黃回收裝置停工尾氣排放最好數(shù)據(jù)。按照以上歷史數(shù)據(jù)， 2019年大檢修即使能夠達(dá)到歷次停工過程的尾氣排放最好數(shù)據(jù)，也無法實現(xiàn)尾氣達(dá)標(biāo)排放，環(huán)保達(dá)標(biāo)將成為本次停工的重要難題。

3 停工優(yōu)化措施及效果

3.1 優(yōu)化措施

按照以往的硫黃回收裝置環(huán)保停工經(jīng)驗無法解決當(dāng)前問題，若采用“熱氮吹硫”等工藝，除現(xiàn)有流程改造不具備條件外，現(xiàn)有的公用工程氮氣管網(wǎng)無法滿足要求[2-3]。裝置尾氣后堿洗改造的前提是裝置先停工后才具備施工條件，因此，此次停工無法利用該技術(shù)。最終通過綜合論證，此次停工進(jìn)行以下幾項優(yōu)化措施。

3.1.1延長熱浸泡時間，減少克勞斯系統(tǒng)硫黃藏量

中石化煉油事業(yè)部編制的《煉油主要裝置停工、開工指導(dǎo)意見》要求，裝置停工前三天時間進(jìn)行裝置熱浸泡。熱浸泡的目的是通過提高克勞斯反應(yīng)器入口溫度10～20 ℃，提高配風(fēng)比，降低反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，同時將反應(yīng)器床層上的液硫由過程氣帶走，由冷凝器冷凝并回收進(jìn)液硫系統(tǒng)，避免停工鈍化過程中，高溫下催化劑上殘留的硫黃燃燒導(dǎo)致床層嚴(yán)重超溫。此次停工，利用兩套硫黃回收裝置酸性氣可以相互切換的優(yōu)勢，提前一周對1#硫黃回收裝置進(jìn)行熱浸泡，2#硫黃回收裝置負(fù)荷降低至30%以后，通過天然氣補燃狀態(tài)下提前進(jìn)行熱浸泡。

3.1.2固定過氧量進(jìn)行催化劑鈍化，提高過程氣量

通常情況下，硫黃回收裝置由于停工晚開工早的原因，裝置停工過程比較緊張。為縮短停工時間，在床層溫升可控情況下，會盡可能地提高鈍化氣體的過氧量。本次停工從克勞斯床層鈍化開始，在摸索次當(dāng)量配風(fēng)結(jié)束后，僅提高一次風(fēng)量100～200 m3/h，系統(tǒng)理論過氧量0.5%～1%。為避免床層溫升過大，在酸性氣燃燒爐補入氮氣80～1 000 m3/h，增大了停工過程氣量，可及時將鈍化產(chǎn)生的熱量帶走，同時一定程度地降低了系統(tǒng)過氧量。

3.1.3急冷塔增加注堿流程

急冷塔注堿流程如圖2所示。

圖2 急冷塔注堿流程

在急冷水流控閥與下游閥之間增加注堿流程(圖2虛線)，保證加氫反應(yīng)器鈍化過程中，尾氣達(dá)標(biāo)排放。原設(shè)計的急冷塔注氨流程，由于氨溶于水呈現(xiàn)弱堿性，尾氣加氫部分停工過程中，加氫催化劑鈍化產(chǎn)生大量的二氧化硫，急冷塔內(nèi)反應(yīng)不及時就會到達(dá)尾氣焚燒爐，引起尾氣二氧化硫排放升高。停工前在急冷塔進(jìn)塔調(diào)節(jié)閥后增加了注入氫氧化鈉溶液的流程，由于氫氧化鈉為強堿，能夠迅速吸收停工尾氣中的二氧化硫氣體，避免了加氫反應(yīng)器部分停工造成尾氣超標(biāo)的風(fēng)險。停工工況下，通過調(diào)整急冷水注堿量，將急冷水的pH值控制在8.1～9.0，能夠有效地將尾氣排放控制在100 mg/m3以內(nèi)，保證尾氣達(dá)標(biāo)排放。同時不至于注堿量過大，對污水汽提裝置造成嚴(yán)重影響。急冷水pH值控制與尾氣排放對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1 急冷水pH值控制與尾氣排放對應(yīng)值

3.2 實施效果

①通過前兩項優(yōu)化措施，1#硫黃回收裝置克勞斯反應(yīng)器鈍化時間由原來的48 h減少到26 h(其中一級反應(yīng)器鈍化時長為16 h，二級反應(yīng)器鈍化時長為10 h)，2#硫黃回收裝置克勞斯反應(yīng)器鈍化時間由原來的48 h減少到30 h(其中一級反應(yīng)器鈍化時長為18 h，二級反應(yīng)器鈍化時長為12 h)。同時反應(yīng)器床層溫升得到有效控制在120～150 ℃，床層最高溫度控制在330～350 ℃。②通過急冷塔注堿，有效地解決了加氫反應(yīng)器床層鈍化過程硫黃尾氣排放超標(biāo)問題，停工整改過程硫黃尾氣二氧化硫小時平均排放為75 mg/m3，較之前歷史最好數(shù)據(jù)400 mg/m3降低了81.25%。③急冷水注堿產(chǎn)生的含鹽廢水，用原流程送至污水汽提裝置，由于量較小，同時穩(wěn)定控制急冷水pH值8.1～9.0，未對裝置凈化水造成影響，凈化水硫化物穩(wěn)定合格。

4 結(jié)論

通過洛陽分公司2019年大檢修停工實踐，在裝置現(xiàn)有條件下，對停工過程進(jìn)行優(yōu)化和較小的技術(shù)改造，可實現(xiàn)停工全過程尾氣二氧化硫環(huán)保達(dá)標(biāo)，同時產(chǎn)生的廢水可以利用原有污水汽提裝置進(jìn)行處理，實現(xiàn)密閉排放。為同類裝置環(huán)保停工提供借鑒。