克勞斯硫黃回收裝置優(yōu)化改造總結(jié)

張 勇，吳世凱

(河南龍宇煤化工有限公司 河南永城 476600)

克勞斯硫黃回收裝置優(yōu)化改造總結(jié)

張 勇，吳世凱

(河南龍宇煤化工有限公司 河南永城 476600)

通過對(duì)克勞斯硫黃回收裝置在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中存在的問題進(jìn)行分析，采取了相應(yīng)的措施和優(yōu)化方案。改造后，克勞斯硫黃回收裝置的運(yùn)行率接近100%，達(dá)到了預(yù)期的目的。

克勞斯；硫黃回收；優(yōu)化改造；總結(jié)

克勞斯硫黃回收工藝具有投資相對(duì)較小、產(chǎn)品易儲(chǔ)存、設(shè)備腐蝕輕等優(yōu)勢(shì)，因而在石化和煤化工行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。但由于煤化工裝置的酸性氣中H2S含量低、甲醇夾帶以及頻繁開停車等因素，導(dǎo)致克勞斯硫黃回收裝置整體運(yùn)行水平偏低、操作難度大、維護(hù)費(fèi)用高和硫黃回收率低，嚴(yán)重制約其長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

1 設(shè)計(jì)與投用過程中存在的問題及優(yōu)化措施

1.1 液硫管線的設(shè)計(jì)優(yōu)化

(1)液硫管線采用常規(guī)的夾套三通與彎頭設(shè)計(jì)，易發(fā)生堵塞，且疏通相對(duì)困難。為此，將液硫管線原彎頭或三通改為四通，在新增管口增設(shè)法蘭和可拆卸盲蓋，以便于液硫管線堵塞后的疏通。

(2)針對(duì)液硫分離器底部管口易堵塞的問題，在液硫分離器底部液硫管線的豎直段增設(shè)排污導(dǎo)淋，用于判斷堵塞情況和事故狀態(tài)下的緊急處理。

1.2 安全閥的設(shè)計(jì)優(yōu)化

安全閥是否設(shè)置根部閥，國(guó)際上的標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一。出于安全和投資成本考慮，魯奇公司一般不設(shè)置根部閥；但其他的工程設(shè)計(jì)公司從安全和長(zhǎng)周期運(yùn)行考慮，設(shè)置了根部閥，且同一處至少有2只安全閥，以便于在線隔離調(diào)校。經(jīng)綜合考慮，河南龍宇煤化工有限公司否定了不設(shè)置根部閥的原設(shè)計(jì)，在不違反相關(guān)規(guī)范的前提下，每只安全閥都設(shè)置了進(jìn)口隔斷閥并增設(shè)鉛封。在試車過程中，因管線吹掃不徹底而導(dǎo)致異物進(jìn)入密封面以及儀表失準(zhǔn)、安全閥質(zhì)量不過關(guān)、操作事故等因素而導(dǎo)致安全閥內(nèi)漏或起跳后出現(xiàn)內(nèi)漏時(shí)，可通過根部閥的隔斷以有效避免泄漏、降負(fù)荷和停車等事故的發(fā)生。

1.3 過程氣管線布置優(yōu)化

從燃燒爐至焚燒爐的過程氣管線中的介質(zhì)含有單質(zhì)硫黃，其存在形式(氣、液和固)由溫度決定，因此管線設(shè)計(jì)中袋型的位置顯得尤為重要。為便于施工及流量計(jì)的維護(hù)，設(shè)計(jì)方將二級(jí)反應(yīng)器硫冷器出口至三級(jí)加熱器的管線設(shè)計(jì)為U形布置。此設(shè)計(jì)方案會(huì)在低點(diǎn)緩慢聚集液硫，進(jìn)一步發(fā)展為液封而造成系統(tǒng)阻力增大，影響系統(tǒng)負(fù)荷；此外，一旦出現(xiàn)緊急停車且短時(shí)間內(nèi)無(wú)法恢復(fù)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)的硫黃固化而將管道堵塞，且該管段無(wú)伴熱，一旦堵塞，必須拆割處理。鑒于上述問題，取消此段管線的袋型。

1.4 伴熱站和疏水站設(shè)置優(yōu)化

在硫回收裝置中，液硫分離器、液硫管線、硫封、液硫池及部分過程氣管線都需采用蒸汽伴熱，因數(shù)量多且系統(tǒng)復(fù)雜，伴熱的設(shè)計(jì)和維護(hù)極為重要。在施工過程中發(fā)現(xiàn)以下問題：

(1)如圖1所示，改進(jìn)前，來(lái)自伴熱點(diǎn)的多根伴熱管線匯聚在一起后進(jìn)入同一只疏水器，但因伴熱點(diǎn)的阻力不同(如圖1中A點(diǎn)阻力遠(yuǎn)大于B點(diǎn))，會(huì)發(fā)生伴熱短路現(xiàn)象，即部分伴熱點(diǎn)因阻力大而使蒸汽走短路，伴熱效果差，導(dǎo)致液硫固化而堵塞管線或設(shè)備。為此，將伴熱管線的疏水器單獨(dú)使用，且每部分的伴熱可單獨(dú)隔離，以便于檢修時(shí)的工藝處理。

圖1 伴熱管線與疏水器的優(yōu)化設(shè)置

(2)硫回收系統(tǒng)發(fā)生短時(shí)間的伴熱失靈就有導(dǎo)致管線堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，而疏水器因鐵屑、焊渣等堵塞的概率較高，特別是新建裝置試車或已運(yùn)行裝置檢修后開車的過程中極易發(fā)生。為保證裝置的連續(xù)運(yùn)行，在線檢修疏水器是必然的，故伴熱疏水器的設(shè)置必須滿足在線檢修的要求。

如圖2所示，疏水器有3種設(shè)計(jì)模式。模式1投資最低，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)疏水器的隔離；模式2被廣泛應(yīng)用，其不僅能實(shí)現(xiàn)徹底隔離疏水器，同時(shí)通過排液口泄壓，有效降低了檢修風(fēng)險(xiǎn)，但在伴熱條件苛刻的硫回收裝置中不適用；模式3的投資雖然最大，但其既具有模式2的優(yōu)點(diǎn)，也可實(shí)現(xiàn)在疏水器隔離期間通過疏水器閥前的臨時(shí)排放閥排放冷凝液，保證伴熱效果，避免堵塞事故的發(fā)生。

圖2 疏水器設(shè)計(jì)模式

施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)疏水器設(shè)計(jì)采用模式1，計(jì)劃在大修期間按照模式3對(duì)其進(jìn)行改造。

1.5 硫封結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

硫回收裝置投料后經(jīng)過1 d的運(yùn)行，硫封液位建立，但發(fā)現(xiàn)硫封竄氣嚴(yán)重，即過程氣直接竄入液硫池。因液硫池采用的是非全密封結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)異味嚴(yán)重，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員造成重大安全威脅。為此，逐根隔離液硫管線以查找硫封失效的原因。

根據(jù)硫封的形式，初步判斷為硫封安裝存在問題。如圖3所示，A，B，C和D對(duì)應(yīng)不同壓力點(diǎn)的液硫來(lái)源，在管線施工的過程中，若施工人員對(duì)設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不了解，很可能出現(xiàn)管線配置錯(cuò)誤，導(dǎo)致竄氣發(fā)生。經(jīng)拆檢硫封，確認(rèn)為施工錯(cuò)誤，只有A管線不會(huì)竄氣，其余3根液硫管線都會(huì)引起硫封竄氣。

圖3 改造前后硫封液流管線配置

查閱工藝包發(fā)現(xiàn)，液封高度嚴(yán)格按照工藝包的理論數(shù)據(jù)計(jì)算，但未考慮現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布置存在的誤差和管線阻力。通過參考其他設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的液封高度遠(yuǎn)大于理論值。再經(jīng)核實(shí)，液封高度應(yīng)取決于入口風(fēng)機(jī)的壓力，且各點(diǎn)的液封高度應(yīng)相同。隨后對(duì)硫封進(jìn)行了如圖3所示的改造，竄氣問題得到了解決。

1.6 液硫池伴熱系統(tǒng)的優(yōu)化

為提前試運(yùn)行液硫泵和成型機(jī)，將粒狀硫黃倒入液硫池后開啟液硫池底部伴熱和液硫泵伴熱設(shè)施，但等待1 d后發(fā)現(xiàn)硫黃未融化，只在液硫泵泵體伴熱處稍有融化。經(jīng)與兄弟單位交流，發(fā)現(xiàn)液硫池底部伴熱疏水量設(shè)計(jì)偏小，無(wú)法滿足生產(chǎn)實(shí)際要求。

因硫黃已進(jìn)入液硫池，對(duì)液硫池內(nèi)部進(jìn)行改造相對(duì)困難，故在原疏水器上增設(shè)1只旁路閥，通過旁路增大疏水量，以增強(qiáng)伴熱效果。改造后，效果理想，固態(tài)硫融化。在正常生產(chǎn)時(shí)，因有液態(tài)硫黃不斷流入液硫池，其底部的伴熱可不投用，此時(shí)應(yīng)關(guān)閉疏水器旁路，避免蒸汽浪費(fèi)。

1.7 運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)噪聲問題的優(yōu)化

因燃燒爐和焚燒爐均采用羅茨風(fēng)機(jī)提供空氣，風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)現(xiàn)場(chǎng)噪聲大，對(duì)操作環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。為此，利用大型空分裝置的壓縮空氣有富余的有利條件，由外管網(wǎng)引入壓縮空氣經(jīng)降壓后配入鼓風(fēng)機(jī)出口，利用鼓風(fēng)機(jī)放空閥調(diào)節(jié)壓力。改造實(shí)施后，有效解決現(xiàn)場(chǎng)噪聲大的問題，同時(shí)降低了電耗，而且來(lái)自空分裝置的壓縮空氣不含水分，有效減輕了對(duì)后續(xù)設(shè)備的腐蝕問題。

1.8 過程氣管線壓差計(jì)失準(zhǔn)問題的處理

為監(jiān)控反應(yīng)器的運(yùn)行情況，3臺(tái)反應(yīng)器的進(jìn)出口都配置了膜盒式壓差計(jì)，其根部閥為非夾套普通截止閥。壓差計(jì)投運(yùn)一段時(shí)間后相繼失準(zhǔn)，經(jīng)拆檢分析為根部閥堵塞。為此，將常規(guī)膜盒式壓差計(jì)更換為嵌入式膜盒式壓差計(jì)，將膜盒直接插入過程氣管道的內(nèi)部，避免導(dǎo)壓管線被堵塞。

2 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)克勞斯硫黃回收裝置在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中存在的問題進(jìn)行分析并采取相應(yīng)的改造和優(yōu)化措施，有效解決了困擾裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的問題。目前，裝置的運(yùn)行率接近100%，為主裝置的安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行奠定了良好的基礎(chǔ)，取得了令人滿意的運(yùn)行效果。

Sum-UpofOptimizationandRenovationofClausSulfurRecoveryUnit

ZHANG Yong, WU Shikai

(Henan Longyu Coal Chemical Co., Ltd., Yongcheng 476600, China)

The existing problems of Claus sulfur recovery unit in design and operation are analyzed and relevant measures and optimization scheme are carried out. After the revamp, the operating ratio of Claus sulfur recovery unit is near 100%, and the desired objectives are achieved.

Claus; sulfur recovery; optimization and renovation; sum- up

本文作者的聯(lián)系方式：wushikai168@163.com

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：1006- 7779(2017)03- 0039- 02

2017- 03- 30)