Claus工藝硫回收系統運行中存在問題及技術改造

李建峰 李俊杰 張凱（新鄉中新化工有限責任公司，河南 獲嘉 453800）

Claus工藝硫回收系統運行中存在問題及技術改造

李建峰 李俊杰 張凱（新鄉中新化工有限責任公司，河南 獲嘉 453800）

介紹了硫回收裝置在中新化工航天煤氣化工藝制甲醇項目的應用現狀，通過分析開車來相關工藝數據和過程控制的各個環節，有針對性地總結硫回收裝置的操作方法，針對出現的問題進行技術改造。

硫回收；運行現狀；工廠風；環保

硫回收裝置是低溫甲醇洗裝置的下游工序之一，其目的是對低溫甲醇洗裝置排出的克勞斯氣體進行處理，回收硫磺，起到變廢為寶和保護環境的作用。本硫回收裝置生產技術采用江蘇晟宜環保科技有限公司的“C-C兩段法”，即單級常規克勞斯+H2S直接氧化組合式硫回收工藝。

1 工藝流程簡述

（1）該工藝主要由酸性氣體部分燃燒轉化、單級常規克勞斯催化反應、H2S直接氧化催化反應和尾氣洗滌等過程組成。低溫甲醇洗來的酸性氣體經分離后升溫，升溫后的酸氣去部分燃燒轉化，其中的H2S經氧化燃燒部分轉化為SO2，工藝過程維持H2S/SO2比值稍高于化學計量值以滿足后續H2S氧化反應需要，然后經過單級常規克勞斯反應使部分的H2S和SO2（包括部分COS）轉化為硫磺和水，剩余H2S也在氧化催化反應段中直接氧化生成硫磺和水。降溫脫硫磺后的尾氣經尾氣洗滌塔洗滌后送至鍋爐煙氣脫硫系統脫硫后達標排放。

（2）在一級反應器內的主要反應為:

2H2S+SO2→3/2S2+2H2O

（3）在二級反應器內的催化氧化反應方程式為：

H2S+1/2SO2→3/4S2+H2O

2H2S+O2＝2H2O+2S

由此可知，系統的控制關鍵在于原料氣量和空氣配入量的比值，操作中要加強廢熱鍋爐后、一級反應器后H2S含量以及酸性氣進入系統的濃度變化情況，確保H2S轉化率最大化，保證尾氣中總硫控制在盡可能低的指標范圍內。

2 運行中出現的問題

（1）尾氣中總硫含量超標。原始設計尾氣中總硫含量為＜500ppm,實際運行中基本在2000ppm左右，遠遠超過設計要求。

（2）開車過程中升溫時間太長，影響接氣時間和環保要求。但原設計開車過程為合成系統開車后利用合成弛放氣進行點爐升溫，由于時間太久不能及時接收酸性氣體。

（3）酸性氣通過酸性氣火炬放空時燃燒不充分，容易造成環境污染。

（4）尾氣分離器分離效果不好，硫磺粉末進入尾氣洗滌塔，在經過洗滌液洗滌后形成豆腐渣狀顆粒物，造成塔盤堵塞。

（5）尾氣洗滌塔塔底液酸性介質含量高，造成管線腐蝕和污水處理難度較大，影響裝置的安全穩定運行。

（6）由于硫回收洗滌塔洗滌水原設計沒有流量計，存在洗滌水不足造成硫回收尾氣大量攜帶硫磺粉塵堵塞后管道，設備現象。

（7）燃燒爐配風用鼓風機每小時設計功率為75KW,實際運行時功率為50KW，而我廠空分裝置每小時有大約20000Nm3/h富裕，該風機設計風量1800Nm3/h，最大3500Nm3/h，足夠硫回收系統的使用。按照正常生產一年運行8000小時計算，每年可節省電量達40萬度。

（8）空分停車時不能對硫回收系統進行充分掃硫，易造成系統管線堵塞。

3 針對裝置出現的問題開展技術探討和改造方案的可行性分析評估，提出如下解決方案

（1）將硫回收尾氣引至鍋爐爐膛二次焚燒，以降低氣體中的H2S含量，然后通過氨法脫硫脫除氣體中的SO2，確保環保達標排放。

（2）增加了一級反應器氮氣升溫管線，在工藝氣加熱器進口增加低壓氮氣管線，通過加熱氮氣給反應器升溫，提前達到反應溫度，縮短了系統升溫時間。

（3）考慮到在裝置異常時，有效規避酸性氣被迫放空至酸性氣火炬時由于酸性氣焚燒不徹底造成周邊大氣環境氣味污染的風險，增加了酸性氣去主火炬放空的管線。這樣能夠保證酸性氣在焚燒時能夠有足夠量的煤氣配燒。

（4）考慮到尾氣中夾帶的都是硫磺粉末，粒度很小，常規分離效果差，將分離器由常規絲網除沫器改成了高效分離器，該分離器是慣性分離＋聚結長大＋離心分離＋捕集鉤捕捉。氣體進入分離器后先經過慣性、撞擊，使其大部分粉塵、水溶液得到分離。

（5）尾氣洗滌液中含有大量的H2S和SO2在水中形成酸性環境，該股廢液在本系統無法處理，統籌考慮后送到鍋爐氨法脫硫裝置，脫除酸性成分后再進污水處理裝置進行處理。

（6）在尾氣洗滌塔洗滌液進液總管上增加流量計，準確計量洗滌水量，中控達到監護運行目的，確保硫回收尾氣洗滌效果，保證系統安全穩定長周期運行。

（7）針對燃燒爐配風量的情況，結合我廠空分系統每小時富裕20000Nm3的工廠空氣，完全能夠滿足硫回收裝置運行需求，改造效果較為理想。

（8）低溫甲醇洗C2201塔保壓，作為燃燒爐燃燒的氣柜，保障掃硫時間。

4 結語

開車以來對裝置出現的問題逐一進行了原因剖析，提出并實施了優化和改造方案，裝置運行質量大大提高，可靠性、穩定性的提升確保了系統運行的安全高效。廠區周邊的生產生活環境有效改善，為企業的生產經營和發展奠定了良好的基礎。

[1]肖春輝，楊瑞華 硫回收技術選擇淺析 化工進展 2012年第31卷增刊.

[2]劉懷軍，王高興 Claus工藝硫磺回收裝置優化改造 工業、生產 2015年第10期.

[3]陳賡良，肖學蘭等 克勞斯硫磺回收技術[M]北京 石油工業出版社 2007年.