氮氣吹硫在硫黃裝置停工上的成功應用

張玉顯，譚鵬，呂欽文，馬飛，王微

（中國石油廣西石化公司，廣西欽州 535008）

關鍵字：硫黃回收 氮氣吹硫 鈍化 達標排放

1 裝置概述

某公司6萬t/a硫黃回收裝置為含硫原油加工配套工程項目新建裝置，主要處理全廠的含硫氣體，以減少污染、凈化環境，既有經濟效益又有社會效益；由于該裝置催化劑壽命到期，需要停工更換催化劑，根據行業經驗利用燃燒燃料氣的煙氣進行吹硫必然面臨煙氣排放超標風險，因此經過討論研究，決定創新嘗試利用氮氣進行吹硫。

2 方案提出

傳統的燃料氣吹硫是利用燃料氣當量完全燃燒生成的煙氣攜帶出系統中的硫，由于燃料氣組分的不穩定及配風控制的嚴格性，傳統吹硫需將尾氣加氫系統切除，避免加氫反應器過氧床層飛溫和催化劑鈍化，吹硫煙氣直接進入尾氣爐，這樣將會造成煙氣SO2排放超標（沒有煙氣后處理措施的情況下）。

該裝置結合生產實際，經過分析研究，在未上煙氣后處理設施的情況下，制定出了新的停工吹硫技術方案，采用在切斷入爐酸性氣即制硫爐停工以后，從制硫爐爐頭及一級冷卻器出口引入氮氣，調節制硫爐入爐氮氣量，由于該裝置氮氣不進行加熱，整個過程嚴格控制爐溫下降速度，通過一轉入口加熱器控制進入一轉的過程氣溫度大于200℃，停工全程用N2進行吹硫，整個吹硫全過程走尾氣加氫反應器及急冷吸收系統，期間保證尾氣加氫還原吸收系統正常運行，以處理N2吹硫期間進入尾氣加氫系統的尾氣，保證煙氣SO2全程排放達標。為了避免氮氣吹硫后系統存在硫化亞鐵的風險，在吹硫后期逐漸引入非凈化風進行系統鈍化，由于該次停工只更換一轉催化劑，所以加氫反應器不進行鈍化，仍然保持活性；整個鈍化以二級轉化器床溫溫升到下部床層時為準，以免造成過量氧進入加氫反應器使加氫反應器催化劑鈍化失活。

3 方案實施

按停工方案統籌安排，確保步驟準確到位，制硫爐切斷酸性氣進料以后，制硫爐聯鎖停車，由于初期系統溫度高，過程氣及硫蒸氣量大，初期從制硫爐爐頭和一級冷卻器出口少量引入氮氣，避免加氫反應器負荷高出現超溫現象，根據加氫反應器床層溫度及出口氫余量的變化，及時調節爐頭與一級冷卻器出口氮氣量。

為了保證吹硫結束以后管線設備打開不自燃，在吹硫后期逐漸引入非凈化風進行系統鈍化，吹硫鈍化期間操作注意事項如下：

1）吹硫時確保急冷吸收系統運行正常，保證在整個過程中溶劑再生運行正常，確保進入吸收塔的貧液質量合格達標。

2）吹硫初期氮氣流量的控制，氮氣流量過大，將會導致加氫反應器負荷過大，容易造成加氫反應器床層超溫，甚至會造成含硫氣體加氫不完全穿透加氫反應器床層，導致急冷塔積硫堵塞。

3）因為該次停工采用的是冷氮，一定要控制爐頭氮氣流量，避免爐溫下降過快，控制制硫爐溫度降低速度≯20℃/h，初期氮氣主要從一級冷卻器出口引入，通過加熱器加熱至200℃以上，保證整個床層的吹硫效果。

4）根據實際情況控制系統鈍化深度和鈍化速度，整個吹硫鈍化過程全程走尾氣加氫、冷卻吸收系統，通過煙道擋板控制系統有一定的壓力，確保整個過程中不出現超溫現象，管線設備打開不出現自燃。

5）整個鈍化過程避免O2進入加氫反應器，引起催化劑表面沉積的FeS 劇烈自燃，導致催化劑失活。制硫系統吹硫鈍化結束以后，加氫反應器應保持N2微正壓密封[1]。

4 完成效果

氮氣吹硫期間相關數據見表1，由于初始吹硫時系統中的硫蒸氣及過程氣較多，氮氣用量少，具體根據加氫反應器溫升進行調節，確保硫蒸汽及SO2不穿透床層，加氫反應器氫氣余量在指標范圍內。

表1 2019 年3 月停工期間吹硫相關數據

由表1 數據可以看出，在整個停工氮氣吹硫階段，加氫反應器床層溫度運行正常，煙氣SO2排放值在200～275 mg/m3，沒有超400 mg/m3排放指標，氮氣吹硫取得了實際的應用效果。

由于轉換器需要打開，前期氮氣吹硫結束以后，為了避免管線設備打開出現硫化亞鐵自燃，需要引入非凈化風進行鈍化，鈍化數據見表2。

此次停工只更換一級轉化器的催化劑，不需要進行加氫反應器鈍化，所以整個鈍化過程嚴格控制鈍化深度，以二轉最下層床層溫度為基準，當二轉床層溫度不再上升時停止鈍化，系統進入降溫過程。

由表2 可以看出在整個鈍化過程中反應器床溫可控，煙氣中SO2濃度在206～254 mg/m3，現場設備打開過程中未出現積硫及自燃現象，鈍化效果良好。

表2 2019 年3 月停工鈍化相關數據

5 結論

此次采用氮氣進行綠色、環保、安全的停工吹硫方案，煙氣中SO2濃度控制在275 mg/m3以內，降低了整個停工過程中SO2污染物的排放，減少了環境污染，同時也為同類裝置的停車積累了寶貴經驗。在保證溶劑再生裝置生產正常的情況下，利用氮氣吹硫可以解決傳統停工過程中利用燃燒燃料氣煙氣吹硫時引起的煙氣SO2在沒有后處理措施的條件下排放必然超標的難題。即使有煙氣后處理措施的裝置也可以采用該方案進行氮氣吹硫，可以有效降低煙氣脫硫產生的含鹽污水及節約吹硫期間堿洗時大量的耗堿用量，具有一定的環保效益和經濟效益。