分析影響硫磺回收裝置硫轉化率的主要因素

金敬昊

摘要：自從硫磺回收裝置建成和正式投產以來，該裝置運行比較平穩，產品的質量符合特級品的要求和標準。本文以硫磺回收裝置作為重點考察對象，有效的分析硫磺裝置硫回收率的影響因素，并且對其中的影響因素提出了解決方法，為裝置長期穩定運行和生產提供出了重要保障。

關鍵詞：硫磺回收;硫轉化率;主要因素

隨著當前我國城市化建設發展速度不斷加快，對于環保工作的要求也越來越高，當前國內已經建設出了很多硫磺回收裝置，來對煉油廠當中富含硫氣體以及各種酸性氣體進行回收，但是因為我國在該方面技術的發展程度相對較晚，在硫回收的技術水平上達不到相關的標準，對于硫磺回收裝置如何操作，以提高硫轉化率對于克勞斯硫磺回收裝置來說是一項非常重要的工作。

1.酸性氣流量和組分波動情況

原料當中的酸性氣體主要來自于是酸性水汽提和胺液再生裝置的酸性氣，酸性水汽提裝置的酸性氣體流量相對較少，并且構成成分也比較穩定;再生裝置酸性氣體流量和成分的波動影響相對比較明顯，存在帶烴以及液體狀態下出現副反應問題，所以說酸性氣體含量的波動主要是因為一些再生酸性氣體含量產生變化。在裝置的反應過程當中，再生裝置的酸性氣體流動產生波動時，反應完成之后會產生空氣過剩或者是空氣不足的問題，對于空氣過剩造成的一級和二級反應內部的氧氣量過剩以及催化劑硫酸鹽化問題失去活性，并且降低了硫磺當中的水解率，造成反應過程當中烴類物質不能完全燃燒，氨分解率降低，形成了碳元素生成結晶沉積，堵塞在設備的管道內部，造成了反應過程當中硫元素的回收率明顯下降。為了有效避免這方面的問題，在實際的反應操作當中，需要上游裝置來不斷提升操作反應，避免酸性氣體流量和構成的氣體成分產生明顯的波動，并且將酸性氣體當中各種不同的空氣構成含量進行有效的控制，在生產當中需要提升酸性氣體的含量，保證烴類物質完全燃燒，防止影響到硫磺的整體質量。

2. 硫磺回收工藝和尾氣處理工藝

2.1硫磺回收工藝

裝置公稱設計規模為36×104t/a，操作彈性為30～110%，年開工時數為8400小時，裝置運轉周期為3年1檢修。硫磺回收采用兩級轉化CLAUS制硫工藝（常規CLAUS硫磺回收工藝是由一個熱反應段和若干個催化反應段組成。即含H2S的酸性氣在燃燒爐內用空氣進行不完全燃燒，嚴格控制風量，使H2S燃燒后生成的SO2量滿足H2S/SO2分子比等于或接近2，H2S和SO2在高溫下反應生成元素硫，受熱力學條件的限制，剩余的H2S和SO2進入催化反應段在催化劑作用下，繼續進行生成元素硫的反應。生成的元素硫經冷凝分離，達到回收的目的。）過程氣采用自產4.4Mpa中壓蒸汽加熱方式;酸性氣燃燒爐采用雙區燃燒技術燒氨，即全部含氨酸性氣和部分清潔酸性氣和全部配風進入第一燃燒區，該區由于處在氧氣富裕的狀態下，可以較容易的達到將NH3完全燃燒所需的較高溫度，剩余部分的清潔酸性氣進入第二燃燒區繼續進行CLAUS反應;酸性氣操作是裝置的正常操作工況，在裝置正常操作期間，兩路酸性氣（清潔酸性氣和含氨酸性氣）和助燃空氣一起進入酸性氣燃燒爐，不需要燃燒料氣助燃。H2S在酸性氣燃燒爐內進行部分燃燒以使進入尾氣處理部分的尾氣中H2S/SO2的比值為2：1。

2.2尾氣處理工藝

加熱后的尾氣經尾氣-氫氣混合器后進入裝載有Co-Mo催化劑的加氫反應器。引入富氫氣與尾氣在尾氣-氫氣混合器中進行混合，以提供進行加氫反應的還原介質。在加氫反應器中，在催化劑的作用下，過程氣中硫組份（SO2，COS，CS2，和氣態硫磺）被還原或水解成 H2S。在加氫反應器中發生的是放熱反應，離開加氫反應器的尾氣溫度升高，需要經尾氣處理廢熱鍋爐回收熱量并降溫后進入急冷塔。尾氣處理廢熱鍋爐殼程發生0.45Mpa（g）蒸汽，殼程液位由除氧水的流量進行控制。在尾氣處理系列停工情況下，由于尾氣處理溶劑再生重沸器不需要蒸汽，裝置自產的蒸汽除自用外向外輸出。進入急冷塔的尾氣在塔內被急冷水直接冷卻至飽和狀態，塔底急冷水使用急冷水循環泵加壓并經急冷水空冷器和急冷水冷卻器冷卻至35°C返回急冷塔循環使用。急冷水循環泵出口部分急冷水經過急冷水過濾器進行連續過濾。尾氣中冷凝下來的酸性水在冷卻后被送出裝置進行處理。急冷塔頂尾氣管線設置H2 在線分析儀，在線分析急冷后的尾氣中的H2 含量。為了防止酸性水對設備的腐蝕，需向急冷水中注氨，操作中根據Ph值大小，確定注入的氨量。急冷后的尾氣進入尾氣吸收塔，并在塔內與濃度為45%的貧MDEA溶劑進行逆相接觸以吸收其中的H2S及部分CO2，尾氣吸收塔底的富溶劑經富液循環泵送至本系列的溶劑再生部分進行再生。脫硫后的尾氣（包含10ppm（v）的殘余H2S）在尾氣吸收塔除霧器脫除夾帶的液滴后進入尾氣焚燒爐燃燒火嘴。

3.硫轉化率影響因素

3.1酸性氣進料組成部分

在富胺液再生過程當中會生成少量的烴類物質，所以說酸性氣體當中還有少量的烴類物質。因為酸性氣體當中的硫化氫含量超過了50%，所以說硫磺的回收裝置當中所運用的是燃燒法來進行反應和處理，再進入到了反應爐的內部燃燒器和空氣接觸之后，可以將酸性氣體當中的烴類物質完全氧化，其中大約1/3的硫化氫和氧氣反應生成的二氧化硫，所生成的二氧化硫和剩余2/3的硫化氫再一次進行反應，充分滿足了裝置尾氣當中二氧化硫和硫化氫的比例為1：2，如果酸性氣體當中烴類含量過多，如果通風不足烴類物質沒有被完全的反應和燃燒，則烴類物質在反應爐的內部會進行分解生成碳，最終會造成碳硫混合物也俗稱 “黑硫磺”。在此反應過程當中，需要不斷的提升胺液再生閃蒸罐的操作質量，保證大量的烴類物質在反應過程中被蒸發出來，在再生塔當中盡可能不再出現烴類物質，所以說酸性氣體的構成烴類物質實際的含量需要控制在2%以內，因此，酸性氣體當中因為含量越少，硫化物的轉化率也就越高，烴類物質的含量也就越高，硫的實際轉化率也就越低。

3.2酸性氣中二氧化碳含量影響

在原料氣體在經過吸收塔后，硫化氫和二氧化碳氣體被胺液吸收，胺液經過再生后，會有硫化氫和二氧化碳氣體生成再進入制硫爐，原料氣體當中的二氧化碳在反應爐內部是不參加任何的化學反應，因為二氧化碳氣體屬于一種惰性氣體，這種二氧化碳氣體的存在會降低反應爐內部的反應效率和溫度，同時也會影響到其他氣體在反應爐內部進行充分的反應。因此酸性氣體當中二氧化碳的含量越少，則硫轉化率也就越高，二氧化碳生成量也就越多硫轉化率也就越來越低。

4.結束語：

富含硫元素的原油，在脫硫之后的硫化氫整體含量超過了50%以上，本文重點闡述了硫磺回收裝置以及尾氣處理裝置當中對影響硫轉化率的幾個方面重點因素進行了歸納和總結，希望對提升硫磺回收裝置硫轉化率的相關操作提供良好的理論支撐。

參考文獻

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（作者單位：中石油云南石化有限公司）