硫磺回收装置运行分析
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摘 要：简要介绍制硫装置工艺原理，针对装置2010年生产运行中发生的问题进行总结，分析问题产生的原因，同时提出了问题的解决方案。
中图分类号：G304
锦西石化重催车间硫磺装置由洛阳设计院设计，1998年8月建成投产，其硫磺回收装置控制过程原理如图1所示。处理脱硫装置胺再生系统、污水汽提装置和制硫胺再生系统产生的酸性气。硫磺回收部分采用部分燃烧，高温掺合两级转化克劳斯工艺。尾气处理部分采用常规SCOT（还原——吸收）工艺，使总硫回收率可达99.8%。至今装置已运行多年，在运行过程中出现了一些问题，以下就2010年出现的一些问题进行分析总结。
图1硫磺回收装置控制过程原理
1.硫磺回收工艺原理
1.1反应机理
反应（1）、（2）和（3）发生在酸性气燃烧炉内高温环境，反应（4）发生在Clous一、二级反应器催化剂上的低温环境下。反应（5）、（6）、（7）和（8）是在SCOT加氢反应器内发生的反应。
1.2工艺流程
来自干气及液化气脱硫部分和酸性水汽提部分以及尾气胺再生部分的酸性气与空气分别进入燃烧炉内（F3501），燃烧后高温过程气进入废热锅炉（E3501）冷却至350℃，再进入一级冷凝冷却器（E3502）冷却至170℃，液硫从捕集器底部经硫封罐（V3503A）进入液硫贮罐（V3504）。过程气经一级掺合阀，用炉内高温气流掺合至240℃，进入一级转化器（R3501），在催化剂作用下，硫化氢与二氧化硫继续发生反应，生成硫磺。过程气经二级冷凝冷却器（E3503）冷却至160℃，液硫经捕集器底部经硫封罐（V3503B）进入液硫贮罐（V3504）。过程气经二级掺合阀，用炉内高温气流掺合至230℃，进入二级转化器（R3502），在催化剂作用下，硫化氢和二氧化硫继续发生反应，生成硫磺。过程气经三级冷凝冷却器（E3504）冷却至160℃，液硫经捕集器底部经硫封罐（V3503C）进入液硫贮罐（V3504）。过程气经V3510进一步捕集硫雾后，与尾气焚烧炉（F3502）后的尾气加热器（E3521）高温烟气进行换热，混氢后进入加氢反应器（R3521）在加氢催化剂的作用下SO2及COS等被转化为H2S。从加氢反应器出来的气流经蒸汽发生器（E3522）发生0.3MPa蒸汽，尾气进入急冷塔（T3521），冷却至40℃，然后进入吸收塔（T3522），用MDEA溶液吸收其中的H2S和部分CO2，塔顶出来的净化气进入尾气焚烧炉燃烧。在尾气焚烧炉内净化气中残余的H2S被燃烧为SO2，烃类分解成CO2和H2O，高温烟气经尾气加热器（E3521）与制硫尾气换热回收余热，再掺入冷空气混合降温后由烟囱（S3501）排放。尾气吸收塔（T3522）吸收后的富氨液用富液泵（P3522A.B）送至尾气胺再生塔T3601进行胺再生，再生产生的酸性气送至制硫装置。
2.装置运行情况
2010年制硫装置没有计划停工检修，装置在生产过程中出现几次堵塞憋压情况，经过几次闷炉处理，现在装置运行运行良好，运行分析数据见表1～3。
3.装置生产中的问题
3.1急冷塔频繁堵塞
2010年1月和2月装置频繁出现急冷塔堵塞，塔差压高，装置憋压的情况。平均每两天就需要将尾气切出系统，急冷塔进行蒸汽吹扫。经过分析和查找原因，是因为加氢反应器的氢气量不足，加氢效果差造成的，一部分二氧化硫未进行加氢反应，与硫化氢生产硫磺而冷凝在急冷塔填料上。因为今年冬天相比往年，气温低很多，装置内氢气线有伴热，但装置外氢气线无伴热，氢气中含有少量水，管线发生冻凝现象，导致氢气流量减少。通过给装置外氢气线增加伴热，并且从装置内用1.0MPa蒸汽对整条氢气线进行吹扫，将氢气线吹扫干净。氢气流量和压力恢复正常后，加氢反应器效果良好，急冷塔没有再出现频繁堵塞问题。急冷塔差压高，用1.0MPa进行吹塔，将填料上凝固的硫磺熔化，从塔底排出，需要注意的是用水冲洗，保证塔内产生的硫磺全部排净，避免出现硫磺堵塞在急冷水管线内的情况。
3.2烟囱堵塞憋压
10月12日制硫装置憋压，烟囱底部兑风阀向外漏大量烟气，烟囱人孔也向外漏烟气，根据情况判断烟囱堵，装置酸性气放火炬，系统闷炉，将烟囱底部短接和人孔打开，发现烟囱脱落的保温灰堆积在烟囱内距地面三米高的尾气在线分析仪探头处，烟囱堵塞气体无法向上排出。经过清理将脱落的保温灰处理干净，制硫装置恢复生产。
原因分析：八、九月份因为制氢装置检修，系统氢气压力低，尾气系统切除，大量水蒸气直接经尾气焚烧炉进入烟囱排入大气，这样在水蒸气的侵蚀下，烟囱内的部分保温灰脱落，而烟囱下部的尾气在线分析仪的探头使掉落的大块保温灰卡在那里，没有掉到烟囱底部，经过一段时间内的积累，保温灰在探头处将烟囱完全堵死，造成装置憋压。系统氢气压力恢复正常后，尾气系统恢复正常，烟囱堵死问题不再出现。
3.3尾气焚烧炉后气体换热器堵塞
10月底制硫装置随着酸性气流量逐渐增大，炉头压力升高较多，尾气焚烧炉正压较高，经分析是尾气焚烧炉后的气体换热器（E3521）不畅所致，装置酸性气放火炬，系统闷炉，更换气体换热器，发现原气体换热器管束前端因积炭管径明显变小，更换完毕，制硫装置恢复生产。
原因分析：制硫烟囱堵塞不畅时，为提高气体换热器和尾气焚烧炉温度，提高入焚烧炉瓦斯量，导致焚烧炉内瓦斯燃烧不完全，使气体换热器管束前端部分积炭，管径变细，当装置处理量低时不影响生产，当酸性气量大时，系统产生明显憋压。更换气体换热器后，装置运行平稳，解决了憋压问题，今后生产过程中，要注意瓦斯的注入量，观察炉膛火焰情况，及时调节尾气焚烧炉的配风量，避免同样问题发生。
3.4尾气线堵塞
11月底制硫系统憋压，经过逐段排查，发现是进尾气焚烧炉前的尾气线堵塞，29日装置酸性气放火炬，系统闷炉，更换炉前尾气线，更换完毕，制硫装置恢复生产。
原因分析：发生尾气线堵塞的原因是加氢反应器前跨线阀不严，未被捕集的硫磺进入尾气线，尾气线温度低，使硫磺凝固在尾气线，造成系统憋压，这次更换尾气线同时，在跨线阀后加盲板，防止了泄漏的再次发生，等到下次检修时对阀门进行维护。
4.结束语
重催车间制硫装置是1998年140万吨重油催化装置建设投产的配套装置，2005年催化装置扩能至180万吨，并且分公司瓦斯气柜也进行脱硫，装置的负荷进一步增加，装置原有的设计处理能力有时满足生产需要教困难，装置经常超负荷生产，这就需要进一步的优化操作，完善H2S/SO2比值仪和H2在线分析仪，保证环保排放达标，装置长期安全高效运行。
参考文献
[1]无. 硫磺回收联合装置技术问答［M］. 中国石化出版社，2010年8月第1版.
[2］肖锋，陈继明，徐宏. 硫磺装置设备运行与维护［M］.中国石化出版社， 2009-4-1.