1萬噸/年硫磺回收裝置優化運行

何光濤 王亞軍 白曉寧（玉門油田分公司煉油化工總廠，甘肅 玉門 735019）

1萬噸/年硫磺回收裝置優化運行

何光濤 王亞軍 白曉寧（玉門油田分公司煉油化工總廠，甘肅 玉門 735019）

在1萬噸/年硫磺回收裝置運行過程中，出現過諸如原料氣帶氨、H2S/SO2在線分析儀故障、急冷塔堵塞、燃料氣硫化氫含量高等問題，通過采取相應措施，有效地避免了煙氣中SO2超標、酸性氣排放至火炬等惡性環保事故的發生。1萬噸/年硫磺回收裝置經過半年的運轉，排放尾氣中SO2質量濃度小于400mg／m3，滿足GB31570-2015《石油煉制工業污染物排放標準》中規定的400mg／m3的要求，取得了良好的經濟和環保效益。

硫磺回收裝置；二氧化硫；達標排放

1 原料氣帶氨

Claus硫磺回收工藝過程尤其是高溫反應爐內的化學反應非常復雜，如果用純的H2S氣體作為原料氣，又配入純O2一起在制硫燃燒爐內燃燒，則反應后的過程氣中僅含有H2S，SO2，H2O及不同形態的硫分子。然而在工業酸性氣中除了H2S外，通常還含有CO2，H2O，NH3，烴類等，因此實際的化學反應十分復雜，使反應后過程氣中的組分也相應的更加復雜。其中，與氨有關的主要化學反應有:

由于氨的燃燒需要O2，而從助燃空氣中帶入的大量氮氣、水蒸氣以及燃燒產物（N2和H2O）會稀釋參加克勞斯反應的有效反應物，使之分壓降低。水蒸氣是克勞斯反應的產物，又是惰性氣體，因此水分的存在能抑制反應，降低硫的轉化率。其次，由于氨的存在，副反應相應增加，從而也降低了硫的轉化率和回收率。另外，酸性氣含氨還造成過程氣量變大，元素硫的挾帶量增加,加氫系統負荷增大，不能將尾氣中的SO2全部還原，導致煙氣中SO2排放量相應增加。

原料氣通過制硫燃燒爐時，如果氨燃燒不完全，那么剩余部分的氨就會和工藝氣流中的各種酸性組分反應，生成銨鹽,在裝置的低溫部位就會產生各種固體銨鹽沉積，增加系統壓降，嚴重時將堵塞下游設備，迫使裝置停產。

此外，氨在高溫下還可能形成各種氮的氧化物NOx。在有氧存在時，NOx會將SO2催化氧化為SO3，SO3與水反應生成硫酸，從而帶來嚴重的腐蝕問題。當過程氣中有SO3或O2存在時,會加速催化劑的硫酸鹽化，由于催化劑的活性中心被大量硫酸鹽占據，使之迅速喪失活性，從而導致催化劑中毒。

汽提單元改造需要將原焚燒爐改造為燒氨爐。焚燒爐停爐改造期間側線氨改高點火炬燃燒。由于側線氨壓力（0.25MPa）高于新裝置酸性氣壓力（0.065MPa），側線氨返至酸性氣分液罐，使原料氣帶氨，造成煙氣中SO2排放量超標。

措施：1）將酸性氣改至新火炬，側線氨改至舊火炬，兩者隔離，防止氨氣回竄;

2）優化汽提單元操作，減少汽提原料氣中氨含量。

2 H2S/SO2在線分析儀故障

開廠階段，H2S∕SO2在線分析儀故障頻發，表現為在線分析儀頻繁反吹以及分析數據不準。車間討論分析后認為造成故障的直接原因是H2S∕SO2在線分析儀取樣管束夾套伴熱溫度低，在線分析儀低溫報警，導致分析儀頻繁反吹，同時由于反吹效果不明顯，采樣探頭內積硫，導致分析數據不準。間接原因是上游裝置處理量波動大，造成原料氣量波動大。

措施：1）將伴熱蒸汽溫度由140℃提高到180℃后在線分析儀頻繁反吹現象消失，運行狀況好轉；

2）由于總廠2號線蒸汽壓力不穩定，造成伴熱溫度波動大，建議將H2S∕SO2在線分析儀夾套伴熱改為1.0MPa蒸汽；

3）穩定上游操作，適當穩定制硫系統處理量。

3 急冷塔堵塞

H2S∕SO2在線分析儀故障后只能按照經驗進行配風，由于配風量過小，過程氣中SO2含量過高，導致過程氣中SO2及單質硫不能在加氫反應器中完成還原成H2S，SO2及單質硫穿透加氫反應器后進入急冷塔，造成急冷塔堵塞。

措施：(1）嚴格控制制硫系統配風量，提高硫磺回收率，減少過程氣中SO2含量，減輕加氫反應器負荷；

(2)氫氣濃度適當過量，防止氫氣不足導致SO2及單質硫不能完全還原；

(3)H2S∕SO2在線分析儀故障時，本著“寧可配風不足，也不要過量配風”的原則，根據氫氣在線分析儀數據，同時結合焚燒爐溫度、加氫反應器床層溫度、急冷水pH值等參數來協同調節配風。

4 燃料氣中硫化氫含量超標

由于瓦斯站沒有配套的瓦斯脫硫裝置，當瓦斯站壓縮機運行時，未脫硫的瓦斯進入高壓瓦斯管網，會造成高壓瓦斯中H2S含量超標。

硫磺回收裝置尾氣焚燒爐使用高壓瓦斯伴燒，當高壓瓦斯中H2S含量超標時，瓦斯中的H2S燃燒生成的SO2會造成煙氣中SO2含量超標。

措施：新接青西天然氣至硫磺回收裝置燃料氣系統，焚燒爐改天然氣伴燒，避免燃料氣中帶H2S導致煙氣中SO2含量超標。

5 結語

1萬噸∕年硫磺回收裝置是煉油總廠最為關鍵的環保裝置，該裝置的安全穩定運行不但關系到全廠上游多套裝置的平穩生產，而且擔負著全廠大氣環境指標是否達標的重要責任。尾氣排放中的SO2質量濃度小于400 mg／m3。滿足GB 31570—2015《石油煉制工業污染物排放標準》400 mg／m3的要求，為新安全環保法的實施奠定基礎。裝置運行過程中出現的各種問題也得到了有效的解決，確保了裝置長周期安全平穩運行。

[1]金洲，降低硫磺回收裝置煙氣中SO2排放問題探討，石油與天然氣化工，2012，41(5)：473-478.

[2]王會強，四川石化100 kt／a硫磺回收及尾氣處理裝置運行總結，石油與天然氣化工 ，2015,44（4）：33-38.