克勞斯硫黃回收裝置優化改造總結

張 勇，吳世凱

(河南龍宇煤化工有限公司 河南永城 476600)

克勞斯硫黃回收裝置優化改造總結

張 勇，吳世凱

(河南龍宇煤化工有限公司 河南永城 476600)

通過對克勞斯硫黃回收裝置在設計和運行中存在的問題進行分析，采取了相應的措施和優化方案。改造后，克勞斯硫黃回收裝置的運行率接近100%，達到了預期的目的。

克勞斯；硫黃回收；優化改造；總結

克勞斯硫黃回收工藝具有投資相對較小、產品易儲存、設備腐蝕輕等優勢，因而在石化和煤化工行業得到了廣泛應用。但由于煤化工裝置的酸性氣中H2S含量低、甲醇夾帶以及頻繁開停車等因素，導致克勞斯硫黃回收裝置整體運行水平偏低、操作難度大、維護費用高和硫黃回收率低，嚴重制約其長周期穩定運行。

1 設計與投用過程中存在的問題及優化措施

1.1 液硫管線的設計優化

(1)液硫管線采用常規的夾套三通與彎頭設計，易發生堵塞，且疏通相對困難。為此，將液硫管線原彎頭或三通改為四通，在新增管口增設法蘭和可拆卸盲蓋，以便于液硫管線堵塞后的疏通。

(2)針對液硫分離器底部管口易堵塞的問題，在液硫分離器底部液硫管線的豎直段增設排污導淋，用于判斷堵塞情況和事故狀態下的緊急處理。

1.2 安全閥的設計優化

安全閥是否設置根部閥，國際上的標準并不統一。出于安全和投資成本考慮，魯奇公司一般不設置根部閥；但其他的工程設計公司從安全和長周期運行考慮，設置了根部閥，且同一處至少有2只安全閥，以便于在線隔離調校。經綜合考慮，河南龍宇煤化工有限公司否定了不設置根部閥的原設計，在不違反相關規范的前提下，每只安全閥都設置了進口隔斷閥并增設鉛封。在試車過程中，因管線吹掃不徹底而導致異物進入密封面以及儀表失準、安全閥質量不過關、操作事故等因素而導致安全閥內漏或起跳后出現內漏時，可通過根部閥的隔斷以有效避免泄漏、降負荷和停車等事故的發生。

1.3 過程氣管線布置優化

從燃燒爐至焚燒爐的過程氣管線中的介質含有單質硫黃，其存在形式(氣、液和固)由溫度決定，因此管線設計中袋型的位置顯得尤為重要。為便于施工及流量計的維護，設計方將二級反應器硫冷器出口至三級加熱器的管線設計為U形布置。此設計方案會在低點緩慢聚集液硫，進一步發展為液封而造成系統阻力增大，影響系統負荷；此外，一旦出現緊急停車且短時間內無法恢復時，會導致管道內的硫黃固化而將管道堵塞，且該管段無伴熱，一旦堵塞，必須拆割處理。鑒于上述問題，取消此段管線的袋型。

1.4 伴熱站和疏水站設置優化

在硫回收裝置中，液硫分離器、液硫管線、硫封、液硫池及部分過程氣管線都需采用蒸汽伴熱，因數量多且系統復雜，伴熱的設計和維護極為重要。在施工過程中發現以下問題：

(1)如圖1所示，改進前，來自伴熱點的多根伴熱管線匯聚在一起后進入同一只疏水器，但因伴熱點的阻力不同(如圖1中A點阻力遠大于B點)，會發生伴熱短路現象，即部分伴熱點因阻力大而使蒸汽走短路，伴熱效果差，導致液硫固化而堵塞管線或設備。為此，將伴熱管線的疏水器單獨使用，且每部分的伴熱可單獨隔離，以便于檢修時的工藝處理。

圖1 伴熱管線與疏水器的優化設置

(2)硫回收系統發生短時間的伴熱失靈就有導致管線堵塞的風險，而疏水器因鐵屑、焊渣等堵塞的概率較高，特別是新建裝置試車或已運行裝置檢修后開車的過程中極易發生。為保證裝置的連續運行，在線檢修疏水器是必然的，故伴熱疏水器的設置必須滿足在線檢修的要求。

如圖2所示，疏水器有3種設計模式。模式1投資最低，但無法實現疏水器的隔離；模式2被廣泛應用，其不僅能實現徹底隔離疏水器，同時通過排液口泄壓，有效降低了檢修風險，但在伴熱條件苛刻的硫回收裝置中不適用；模式3的投資雖然最大，但其既具有模式2的優點，也可實現在疏水器隔離期間通過疏水器閥前的臨時排放閥排放冷凝液，保證伴熱效果，避免堵塞事故的發生。

圖2 疏水器設計模式

施工時，發現疏水器設計采用模式1，計劃在大修期間按照模式3對其進行改造。

1.5 硫封結構的優化

硫回收裝置投料后經過1 d的運行，硫封液位建立，但發現硫封竄氣嚴重，即過程氣直接竄入液硫池。因液硫池采用的是非全密封結構，導致現場異味嚴重，對現場操作人員造成重大安全威脅。為此，逐根隔離液硫管線以查找硫封失效的原因。

根據硫封的形式，初步判斷為硫封安裝存在問題。如圖3所示，A，B，C和D對應不同壓力點的液硫來源，在管線施工的過程中，若施工人員對設備的內部結構不了解，很可能出現管線配置錯誤，導致竄氣發生。經拆檢硫封，確認為施工錯誤，只有A管線不會竄氣，其余3根液硫管線都會引起硫封竄氣。

圖3 改造前后硫封液流管線配置

查閱工藝包發現，液封高度嚴格按照工藝包的理論數據計算，但未考慮現場設備布置存在的誤差和管線阻力。通過參考其他設計單位的設計，發現所設計的液封高度遠大于理論值。再經核實，液封高度應取決于入口風機的壓力，且各點的液封高度應相同。隨后對硫封進行了如圖3所示的改造，竄氣問題得到了解決。

1.6 液硫池伴熱系統的優化

為提前試運行液硫泵和成型機，將粒狀硫黃倒入液硫池后開啟液硫池底部伴熱和液硫泵伴熱設施，但等待1 d后發現硫黃未融化，只在液硫泵泵體伴熱處稍有融化。經與兄弟單位交流，發現液硫池底部伴熱疏水量設計偏小，無法滿足生產實際要求。

因硫黃已進入液硫池，對液硫池內部進行改造相對困難，故在原疏水器上增設1只旁路閥，通過旁路增大疏水量，以增強伴熱效果。改造后，效果理想，固態硫融化。在正常生產時，因有液態硫黃不斷流入液硫池，其底部的伴熱可不投用，此時應關閉疏水器旁路，避免蒸汽浪費。

1.7 運行現場噪聲問題的優化

因燃燒爐和焚燒爐均采用羅茨風機提供空氣，風機運行時現場噪聲大，對操作環境造成嚴重的危害。為此，利用大型空分裝置的壓縮空氣有富余的有利條件，由外管網引入壓縮空氣經降壓后配入鼓風機出口，利用鼓風機放空閥調節壓力。改造實施后，有效解決現場噪聲大的問題，同時降低了電耗，而且來自空分裝置的壓縮空氣不含水分，有效減輕了對后續設備的腐蝕問題。

1.8 過程氣管線壓差計失準問題的處理

為監控反應器的運行情況，3臺反應器的進出口都配置了膜盒式壓差計，其根部閥為非夾套普通截止閥。壓差計投運一段時間后相繼失準，經拆檢分析為根部閥堵塞。為此，將常規膜盒式壓差計更換為嵌入式膜盒式壓差計，將膜盒直接插入過程氣管道的內部，避免導壓管線被堵塞。

2 結語

通過對克勞斯硫黃回收裝置在設計和運行中存在的問題進行分析并采取相應的改造和優化措施，有效解決了困擾裝置長周期運行的問題。目前，裝置的運行率接近100%，為主裝置的安穩長滿優運行奠定了良好的基礎，取得了令人滿意的運行效果。

Sum-UpofOptimizationandRenovationofClausSulfurRecoveryUnit

ZHANG Yong, WU Shikai

(Henan Longyu Coal Chemical Co., Ltd., Yongcheng 476600, China)

The existing problems of Claus sulfur recovery unit in design and operation are analyzed and relevant measures and optimization scheme are carried out. After the revamp, the operating ratio of Claus sulfur recovery unit is near 100%, and the desired objectives are achieved.

Claus; sulfur recovery; optimization and renovation; sum- up

本文作者的聯系方式：wushikai168@163.com

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