硫回收常出现的问题及解决措施

武 潭，葛志跃，张学信

(河南龙宇煤化工有限公司，河南商丘 476600)

硫回收常出现的问题及解决措施

武 潭，葛志跃，张学信

(河南龙宇煤化工有限公司，河南商丘 476600)

简述了硫回收工艺流程，研究分析装置在运行过程中常出现的几个问题和造成的影响，并提出了合理的解决措施和改进方法，保证了机组安全稳定长周期的运行。

硫回收;系统阻力;一级转化器温度控制

河南龙宇煤化工有限公司硫回收装置是煤制年产50万t甲醇配套环保装置，其作用是将来自净化低温甲醇洗装置中含有25%左右H2S的酸气通过配比燃烧，经催化剂转化成单质硫黄。即减小SO2的排放，创造巨大的环保效益，同时产生纯度达到99.5%的商业成品硫黄，创造良好的经济效益。该装置采用目前主流的常规克劳斯工艺，由山东三维设计院设计，2008年8月份进行原始试车，在将近6年的试运行期间经操作技术人员的不断探索和创新后，对装置实施了系列性的技改。现装置以高负荷(110%～130%)安全稳定运行。

1 工艺流程简介

来自低温甲醇洗的酸性气体经过流量控制，约1/3(体积比)的酸性气体进入制硫燃烧炉的火嘴，与来自制硫鼓风机的一定量空气在制硫燃烧炉内发生燃烧反应，燃烧后的气体，一部分经余热锅炉的管程，加热壳程的除盐水，产生低压饱和蒸汽，回收余热;余热锅炉内捕集分离下来的液硫进入液硫封A。

出余热锅炉的气体，温度约160℃，根据反应温度要求，与另一部分未经过制硫余热锅炉的燃烧气体在高温掺合阀内混和，混和后气体温度为319℃左右，与另外2/3(体积比)原料酸性气混和，混和后温度达198℃左右。

然后，混和气体进入一级转化器，在催化剂的作用下，气体中的大部分H2S和SO2进行Claus反应，转化为元素硫，自一级转化器出来的高温过程气，进入过程气换热器管程，被壳程介质冷却到270℃左右，冷凝为液态的液硫经捕集分离后进入液硫封B。

最后过程气进入一级冷凝冷却器的管程，被壳程介质冷却到160℃左右，元素硫冷凝为液态，液硫经捕集分离后进入液硫封C。

由一级冷凝冷却器出来的过程气，再经过程气换热器E05104壳程被管程介质加热到220℃左右后，进入二级转化器，在催化剂的作用下，使过程气中剩余的H2S和SO2进一步发生催化转化，从二级转化器出来的过程气进入二级冷凝冷却器的管程，被壳程介质冷却冷凝到160℃左右，元素硫冷凝为液态，液硫经捕集分离后进入液硫封D。

二级冷凝冷却器出来的过程气经过过程气加热器壳程，被管程所用的中压过热蒸汽加热到190℃左右，进入三级转化器，在催化剂的作用下，使过程气中剩余的H2S和SO2再进一步发生催化转化;三级转化器出口过程气进入三级冷凝冷却器的管程，被壳程除盐水冷却到130℃左右，气体元素硫冷凝为液态，由三级冷凝冷却器产生的0.1 MPa(g)饱和蒸汽经过空冷器冷凝后返回三级冷凝冷却器重复使用;出三级冷凝冷却器(E05103)的液硫被捕集分离进入硫封罐E;由三级冷凝冷却器出来的过程气进入尾气分液罐继续分离液硫后去循环流化床焚烧炉，分离下来的液硫被捕集分离进入液硫封F。其中液硫封A、B、C、D、E和F中的液硫通过溢流进入液硫罐。

通过往液硫中注入氮气并用液硫脱气输送泵的回流管线将液硫循环喷洒，使溶于液硫中的硫化氢逸出，然后用吹扫氮气及喷射器将废气抽送至循环流化床锅炉焚烧。

液硫罐中的液硫经脱气后，用液硫脱气输送泵送至硫黄成型机MC-05201冷却固化制成为3～5 mm半圆形固体硫黄颗粒，进入硫黄下料斗进行人工称重、包装，码垛后运入硫黄库棚存放，产品外运出厂。

2 常见问题和解决措施

2.1 系统阻力大

硫回收在正常运行中，出现了几次因系统阻力大被迫做应急处理甚至停车问题，对系统相关的设备、管道进行研究分析，总结了原因及造成的危害，并提出解决措施。

2.1.1 原因分析

①酸气浓度高，进入硫回收的气量超过了设计负荷。②尾气管线及尾气分液罐不畅通。进入尾气分液罐的温度控制不当，尾气温度低，大量液硫进入尾气分液罐内造成丝网堵塞;尾气温度高，使尾气夹带的部分液硫以气体的形式进入尾气分液罐内不能进行气液分离，造成向热电输送尾气管线带液硫严重(由于后续管线伴热不佳易发生硫黄凝固堵塞管线)。③液硫管线堵塞。来自低温甲醇洗的酸性气体中带有甲醇液，进入制硫燃烧炉内燃烧反应生成的有机物与液硫混和后容易堵塞管线。反应生成的液硫在管线输送中容易凝固，管线上增设的夹套蒸汽伴热辅助受到低压蒸汽压力波动，使疏水阀冷凝液排放不畅，造成液硫温度低，使管线堵塞严重。

2.1.2 造成的危害

系统阻力大，设备处于不安全运行状态，硫回收负荷过量，配风比调整幅度跟不上，尾气出现环保指标不易控制，甚至出现超压、损坏设备的危险。

2.1.3 解决措施

①联系低温甲醇洗适当调整降低酸气浓度，同时根据系统压力流量降低硫回收负荷。②检查夹套蒸汽系统，根据夹套腐蚀程度，更换夹套材质为耐腐蚀的金属材料，保证蒸汽畅通与压力温度。定期打开夹套冷凝液疏水阀的后阀及排污阀，保证冷凝液出入正常。同时调控好三级冷却器的汽包液位、温度与压力，增设蒸汽空冷器运行状态的监控，以便及时准确地监控好蒸汽空冷器运行情况，从而使尾气温度稳定在120～123℃，以防止尾气分液罐堵塞及尾气管线排放不畅。③加强与低温甲醇洗岗位沟通，使进硫回收前的酸气分离器液位在正常指标内，防止去硫回收的酸气体带液，进入到制硫燃烧炉内，生成有机物质，堵塞设备与管线，造成系统压力高影响硫回收的正常运行。

2.2 一级转化器温度低

2.2.1 床层温度低原因分析

①高温掺合阀出现故障使掺合量小，使制硫余热锅炉出口酸气与脱盐水有效换热供热不足，进入转换器的温度偏低。②制硫余热锅炉换热管漏，碳钢中的碳和铁在硫化氢燃烧二氧化硫环境中因有水生成容易形成亚硫酸，发生化学反应引起腐蚀，蒸汽(水)进入系统，急冷水量增加。③制硫燃烧炉配风不当，使进入转换器的酸气成分H2S/SO2比例失衡。④催化剂活性下降。

2.2.2 造成的危害

床层发生垮温的危害有:①容易造成催化剂的粉化，从而破坏表面结构，降低活性，影响其使用寿命;②温度过低，影响催化的活性，降低催化剂的转化率，加剧二级、三级转化器的负荷，环保指标很难调控。

2.2.3 解决措施

①通知现场查看高温掺合阀阀门开度，如果发现出现卡立即通知仪表，必要时现场通过手轮将阀门打手动调节，调节时幅度不要太大，避免出现转化器垮温。②余热锅炉进行改造，换热器材质进行升级，原换热管材质由20#钢升级为09CrCuSb，后管板厚度由20 mm增加至25 mm，在高温管板一侧采用刚玉浇注料和陶瓷套管相结合的形式保护前管板和换热管，以避免出现高温硫腐蚀。在低温管板一侧，采用后端管板喷铝和后管箱壳体施加隔热耐火材料的方式，来避免开工、停工时低负荷工况下管程介质出口温度较低时出现低温露点腐蚀，确保设备安全运行。③根据分析数据，合理调控制硫燃烧炉炉配风比，以保证一级转化器内的催化剂活性达到最佳状态。④对催化剂进行性能评估，及时更换催化剂。

3 结束语

经过对硫回收的实际运行情况深入分析研究，提出一系列的整改与解决措施，使装置高负荷稳定运行。对夹套蒸汽系统材质改进后，管线的液硫堵塞问题得到很好解决，对余热锅炉进行改造后，一直处于安全稳定运行状态，而且将近三年运行稳定，改造比较成功。

TQ050.7

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1003-3467(2014)05-0048-02

2014-02-14

武 潭(1987-)，男，助理工程师，从事化工安全管理工作，电话:13837021750。