克勞斯硫回收穩定運行因素探討

金林林 李金國

摘 要：克勞斯硫回收技術是化工生產中較為高效的一種回收技術。通過對硫回收工藝指標的分析，重點探討了影響硫回收穩定性的有關因素，提出了必要的優化措施，希望能夠為改善我國的硫回收技術提供一定借鑒，進而能夠在化工生產中減少環境污染，并回收高質量的硫，創造更高的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：克勞斯；硫回收；穩定運行

引言

隨著經濟社會的發展，人們對環境問題越來越重視，而我國化工產業規模的擴大，對我國的大氣環境造成了較為嚴重的污染，考慮到國家對污染氣體排放的管理越來越嚴格，高效能的硫回收技術成為未來發展的重要趨勢。自20世紀以來，克勞斯硫回收技術在氣體凈化生產中得到了較為廣泛的應用，本文對克勞斯硫回收穩定運行因素展開探討。

1 概述

隨著含硫原油和含硫天然氣的開發利用，用克勞斯法從酸性氣中回收單質硫元素的工藝已成為加工含硫天然氣或煉廠氣的一種重要形式。克勞斯法回收單質硫元素主要分兩個階段，一個是高溫熱反應階段，主要在酸性氣燃燒爐內完成，控制爐膛溫度一般不低于980℃，爐內H2S的轉化率為65%一70%；另一個是催化反應階段，控制酸性氣燃燒爐出口過程氣中H2S和S02的摩爾比為2：1，在反應器內克勞斯催化劑參與下，H2S和S02完成氧化還原反應，生成單質硫，該階段單質硫元素收率約25%一30%。一般認為，在合適的操作條件下，克勞斯制硫部分總硫轉化率約95%。為提高催化反應階段單質硫元素的轉化率，利用硫冷凝器冷卻去除過程氣中的單質硫蒸汽，降低生成物分壓，促進H2S和S02的反應向正方向進行。硫蒸汽冷凝成液硫后，由液硫回收系統統一回收到硫池，進一步脫氣、成型處理。圖1為克勞斯制硫工藝原則流程。液硫回收系統由硫封罐、液硫管線、地下硫池組成。若硫封罐或硫池設置不合理，容易出現液硫管線布置不集中、占地面積大、液硫凝固堵塞，甚至會出現液硫池中液硫倒竄、硫池著火等安全事故，影響裝置長周期運行。

2 克勞斯硫回收的工藝指標

2.1 爐膛溫度的控制

克勞斯法的應用，要求硫化氫與氧氣具有一定的比例，因此，相應的反應過程所形成的熱量是固定不變的，燃燒爐的溫度也就是確定的。若是通過增加空氣來提升溫度，那么不只是會生成硫磺，還會生成一定量的二氧化硫。所以說，影響爐膛溫度的因素有生產工藝、酸性氣的濃度及其包含的可燃物質的量。

2.2 空氣量的控制

當前，在硫回收生產中對空氣量的控制多是由專業性的儀表來實現的。一般來說，是將配風流量與酸性氣的比例進行自動化控制。但在實際生產過程中，這種方法的應用效率并不高，主要是因為：酸性氣組成、流量存在較大波動，使得儀表無法完成高效的自動追蹤。

3 運行過程中存在的問題

3.1 伴熱疏水效果差，堵塞管線

對硫磺進行加熱時，其分子結構會出現一定的變化。一般在130～160℃，液體硫磺的流動性是最為理想的。因此，需要根據相應指標對液硫進行適當的加熱處理，在這一過程中應盡量減少能耗損失，若是伴熱疏水效果差，溫度達不到相應要求，會使得硫磺出現一定程度的凝固，進而對管線造成堵塞，影響到系統的正常運行。

3.2 酸氣帶甲醇較多，引發溫度波動

如果換熱效果不理想，會造成酸性氣的溫度升高，其中帶甲醇也會增加，使得甲醇進入到回收系統中。這時候，甲醇會與其中的氧發生反應，為確保后續生產的順利運行，就需要適當增加配風量，由于甲醇的燃燒熱值較高，會引發溫度波動。若是爐溫超出了最初的設計值，設備將會遭到損壞。若是配風量不足，則進入的甲醇得不到完全燃燒。

3.3 生產裝置易腐蝕

在整個生產過程中，對設備都會造成一定程度的腐蝕。因此，就需要在關鍵裝置及相應管道中進行防腐蝕設計，但是考慮到系統運行時的溫度非常高，防止硫化物的腐蝕一直是生產中首要解決的問題。一般來說，主要有以下兩種腐蝕類型：第一，低溫硫腐蝕，指的是生產過程中凝結的水滴附著在金屬結構的表層，再加上其他酸性物質，對其造成的腐蝕。第二，高溫硫腐蝕，指的是240℃以上環境下的硫、硫化氫等造成的腐蝕。

4 克勞斯硫回收穩定運行的有關措施

4.1 對伴熱管線進行優化

為盡可能降低液硫聚集的可能性，生產設備應趨于緊湊；用到的管線應盡量短。同時，嚴格遵照操作流程進行生產，并加強日常巡視，確保生產中所有位置的溫度都得到合理的控制，以免引發堵塞，并確保不會因為環境的變化而引發硫磺的固化。要盡量避免出現事故性的操作，并對管線中的積硫進行及時的清理，減輕系統壓力。要加強疏水，避免伴熱管線的水擊。

4.2 對原料氣的溫度進行控制

對生產系統中的溫度進行嚴格控制，增強其冷卻效果，降低壓力波動。對于相應的回收裝置來說，若是出現氧氣不足的情況，就會使得其中含有的烴類燃燒不充分。所以說，對于其中所包含烴類的含量有著一定的要求，結合過往經驗，烴類的含量一般不能超過3%。同時，為了防止析碳，溫度不能過低。此外，可以對分液罐進行技術上的優化，通過增設管線，對酸性氣進行再處理，以盡量減少其中甲醇的含量。

4.3 對生產流程進行優化，防止腐蝕

為了防止腐蝕，可以對生產流程進行如下優化：首先，要對溫度進行嚴格的控制，防止出現水滴凝結。其次，確保燃燒爐等裝置防腐蝕襯里的完整性，避免生產過程中所產生物質對設備的損害。在運行階段，應嚴格根據設計要求進行升溫，以防出現任何意外。對脫硫設備入口溫度進行控制，防止出現劇烈的熱沖擊，以此來保護設備免受損傷。

結束語

隨著經濟的飛速發展，我國的化工產業規模進一步擴大。為了降低化工生產對環境的影響，硫回收技術也獲得了迅速的發展與進步。當前，我國在硫回收領域較多的應用克勞斯法，但在其運行過程中存在較多不穩定因素，影響到生產效率的提高。因此，對克勞斯硫回收穩定運行因素展開研究。

參考文獻

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