硫回收装置是低温甲醇洗装置的下游工序之一, 其目的是对低温甲醇洗装置排出的克劳斯气体进行处理, 回收硫磺, 起到变废为宝和保护环境的作用。本硫回收装置生产技术采用江苏晟宜环保科技有限公司的“C-C两段法”, 即单级常规克劳斯+H2S直接氧化组合式硫回收工艺。
(1) 该工艺主要由酸性气体部分燃烧转化、单级常规克劳斯催化反应、H2S直接氧化催化反应和尾气洗涤等过程组成。低温甲醇洗来的酸性气体经分离后升温, 升温后的酸气去部分燃烧转化, 其中的H2S经氧化燃烧部分转化为SO2, 工艺过程维持H2S/SO2比值稍高于化学计量值以满足后续H2S氧化反应需要, 然后经过单级常规克劳斯反应使部分的H2S和SO2 (包括部分COS) 转化为硫磺和水, 剩余H2S也在氧化催化反应段中直接氧化生成硫磺和水。降温脱硫磺后的尾气经尾气洗涤塔洗涤后送至锅炉烟气脱硫系统脱硫后达标排放。
(2) 在一级反应器内的主要反应为:
(3) 在二级反应器内的催化氧化反应方程式为:
由此可知, 系统的控制关键在于原料气量和空气配入量的比值, 操作中要加强废热锅炉后、一级反应器后H2S含量以及酸性气进入系统的浓度变化情况, 确保H2S转化率最大化, 保证尾气中总硫控制在尽可能低的指标范围内。
(1) 尾气中总硫含量超标。原始设计尾气中总硫含量为<500ppm, 实际运行中基本在2000ppm左右, 远远超过设计要求。
(2) 开车过程中升温时间太长, 影响接气时间和环保要求。但原设计开车过程为合成系统开车后利用合成弛放气进行点炉升温, 由于时间太久不能及时接收酸性气体。
(3) 酸性气通过酸性气火炬放空时燃烧不充分, 容易造成环境污染。
(4) 尾气分离器分离效果不好, 硫磺粉末进入尾气洗涤塔, 在经过洗涤液洗涤后形成豆腐渣状颗粒物, 造成塔盘堵塞。
(5) 尾气洗涤塔塔底液酸性介质含量高, 造成管线腐蚀和污水处理难度较大, 影响装置的安全稳定运行。
(6) 由于硫回收洗涤塔洗涤水原设计没有流量计, 存在洗涤水不足造成硫回收尾气大量携带硫磺粉尘堵塞后管道, 设备现象。
(7) 燃烧炉配风用鼓风机每小时设计功率为75KW, 实际运行时功率为50KW, 而我厂空分装置每小时有大约20000Nm3/h富裕, 该风机设计风量1800Nm3/h, 最大3500Nm3/h, 足够硫回收系统的使用。按照正常生产一年运行8000小时计算, 每年可节省电量达40万度。
(8) 空分停车时不能对硫回收系统进行充分扫硫, 易造成系统管线堵塞。
(1) 将硫回收尾气引至锅炉炉膛二次焚烧, 以降低气体中的H2S含量, 然后通过氨法脱硫脱除气体中的SO2, 确保环保达标排放。
(2) 增加了一级反应器氮气升温管线, 在工艺气加热器进口增加低压氮气管线, 通过加热氮气给反应器升温, 提前达到反应温度, 缩短了系统升温时间。
(3) 考虑到在装置异常时, 有效规避酸性气被迫放空至酸性气火炬时由于酸性气焚烧不彻底造成周边大气环境气味污染的风险, 增加了酸性气去主火炬放空的管线。这样能够保证酸性气在焚烧时能够有足够量的煤气配烧。
(4) 考虑到尾气中夹带的都是硫磺粉末, 粒度很小, 常规分离效果差, 将分离器由常规丝网除沫器改成了高效分离器, 该分离器是惯性分离+聚结长大+离心分离+捕集钩捕捉。气体进入分离器后先经过惯性、撞击, 使其大部分粉尘、水溶液得到分离。
(5) 尾气洗涤液中含有大量的H2S和SO2在水中形成酸性环境, 该股废液在本系统无法处理, 统筹考虑后送到锅炉氨法脱硫装置, 脱除酸性成分后再进污水处理装置进行处理。
(6) 在尾气洗涤塔洗涤液进液总管上增加流量计, 准确计量洗涤水量, 中控达到监护运行目的, 确保硫回收尾气洗涤效果, 保证系统安全稳定长周期运行。
(7) 针对燃烧炉配风量的情况, 结合我厂空分系统每小时富裕20000Nm3的工厂空气, 完全能够满足硫回收装置运行需求, 改造效果较为理想。
(8) 低温甲醇洗C2201塔保压, 作为燃烧炉燃烧的气柜, 保障扫硫时间。
开车以来对装置出现的问题逐一进行了原因剖析, 提出并实施了优化和改造方案, 装置运行质量大大提高, 可靠性、稳定性的提升确保了系统运行的安全高效。厂区周边的生产生活环境有效改善, 为企业的生产经营和发展奠定了良好的基础。
摘要：介绍了硫回收装置在中新化工航天煤气化工艺制甲醇项目的应用现状, 通过分析开车来相关工艺数据和过程控制的各个环节, 有针对性地总结硫回收装置的操作方法, 针对出现的问题进行技术改造。
关键词：硫回收,运行现状,工厂风,环保
[1] 肖春辉, 杨瑞华硫回收技术选择浅析化工进展2012年第31卷增刊.
[2] 刘怀军, 王高兴Claus工艺硫磺回收装置优化改造工业、生产2015年第10期.
[3] 陈赓良, 肖学兰等克劳斯硫磺回收技术[M]北京石油工业出版社2007年.
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