使用硫泡沫為合成氣補(bǔ)硫的工藝改造

陳亞東，陳海全，張 波

(新疆天智辰業(yè)化工有限公司，新疆石河子 833400)

來自低溫甲醇洗工段的酸性氣進(jìn)入燃燒爐，與空氣在主燒嘴充分混合后燃燒生成SO2，酸性氣中未反應(yīng)的H2S與SO2反應(yīng)生成單質(zhì)硫。出廢熱鍋爐的過程氣加熱后進(jìn)入克勞斯反應(yīng)器，在催化劑作用下H2S與SO2發(fā)生克勞斯反應(yīng)生成單質(zhì)硫。尾氣(含有SO2、CS2、羰基硫、單質(zhì)硫等)與H2混合后進(jìn)入尾氣加氫還原反應(yīng)器，在催化劑作用下發(fā)生水解、還原反應(yīng)，將各種硫化物水解、加氫還原為H2S，經(jīng)降溫后進(jìn)入急冷塔冷卻洗滌后送至LO-CAT脫硫工段。LO-CAT脫硫工段產(chǎn)生的硫泡沫進(jìn)入壓濾機(jī)過濾，濾液流入濾液槽，后經(jīng)濾液泵升壓送回LO-CAT裝置循環(huán)使用。經(jīng)濃漿泵加壓后，濾渣送至熔硫釜內(nèi)制取硫黃。

煤氣變換催化劑的主要活性組分為氧化鈷和氧化鉬，使用前必須將其轉(zhuǎn)化為硫化物才具有活性，這一過程稱為硫化。催化劑為硫化狀態(tài)時，在水煤氣變換反應(yīng)中常常不穩(wěn)定，硫隨反應(yīng)會流失(稱反硫化)而使催化劑的活性下降，所以原料氣中必須含有一定濃度的硫以保證催化劑的最佳活性狀態(tài)。

1 硫泡沫制硫黃過程中存在的問題

1.1 熔硫釜內(nèi)壁結(jié)渣難以清理

因熔硫釜壁極易積渣，降低了熔硫釜的有效容積，降低了傳熱效率和設(shè)備利用率[1]。

1.2 懸浮硫含量高

在熔硫釜操作中，硫泡沫分離效果差，熔硫釜內(nèi)的硫不能被很好地分離，而隨清液帶出，積累在清液管道，易造成管道和塔器設(shè)備堵塞。

1.3 蒸汽耗量大

熔硫釜和排硫管道設(shè)置夾套伴熱，不斷消耗蒸汽才能保證熔硫溫度。

1.4 操作環(huán)境差

清理設(shè)備、疏通管道、倒運硫黃過程中，難以保證現(xiàn)場環(huán)境清潔，操作工人勞動強(qiáng)度大。

2 防止煤氣變換催化劑反硫化

反硫化反應(yīng)化學(xué)方程式如下：

(1)

從反應(yīng)化學(xué)方程式可以看出：

(1)控制合適的汽氣比。水蒸氣含量高時，反應(yīng)將向反硫化方向進(jìn)行。一般氣化出口合成氣汽氣比控制在1.2左右[2]。

(2)較低的進(jìn)口溫度。反硫化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度高有利于反應(yīng)向正方向進(jìn)行，同時反應(yīng)速度加快。一般變換爐進(jìn)口溫度控制在250 ℃左右[3]。

(3)較高的H2S濃度和較低的硫化氫含量時，反應(yīng)將向著反硫化方向進(jìn)行。一般合成氣中H2S質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.12%左右[4]。

3 硫泡沫至棒磨機(jī)改造方案

將硫回收崗位收集的含硫濃度較高的硫泡沫送至棒磨機(jī)入口，以提高煤漿含硫量，解決硫回收濃漿制硫缺陷。硫泡沫隨氣化參與反應(yīng)后送煤氣變換崗位以防催化劑反硫化，改造流程見圖1。

圖1 硫泡沫至棒磨機(jī)管線改造圖

4 水煤漿補(bǔ)入硫泡沫的操作方案

(1)當(dāng)濃漿槽液位達(dá)到60%時，由硫回收中控通知煤漿制備中控需要送硫泡沫。

(2)硫回收現(xiàn)場啟動濃漿泵向煤漿制備工段送硫泡沫，使用濃漿泵出口閥調(diào)節(jié)泵出口壓力，煤漿制備中控根據(jù)煤漿樣調(diào)節(jié)硫泡沫流量(體積流量控制為1～5 m3/h)。

(3)煤漿制備崗位及時取磨機(jī)出口煤漿樣，分析煤漿濃度、黏度，確保生產(chǎn)正常。

(4)硫回收崗位向煤漿制備崗位通知硫泡沫輸送完成，煤漿制備中控需將流量調(diào)節(jié)閥全開，硫回收現(xiàn)場需使用壓縮空氣吹除管道殘液，防止管道內(nèi)硫泡沫沉積或凍結(jié)。

5 改造效果

將硫泡沫加壓送至煤漿制備崗位后，熔硫釜可切出停用，不僅解決了硫泡沫制硫黃過程中存在的問題，而且增加了水煤氣中硫含量，防止煤氣變換催化劑反硫化，延長了催化劑使用壽命。

6 結(jié)語

連續(xù)熔硫工藝勞動強(qiáng)度大、維修費用較高，同時現(xiàn)場環(huán)境相對較差。將硫泡沫送至棒磨機(jī)入口后使用后，不僅繞開連續(xù)熔硫的工藝問題，同時增加煤氣變換入口氣含硫量，使生產(chǎn)系統(tǒng)可以更好、更長期地運行。