硫磺回收裝置通過節能降低生產能耗

黃強中　王大龍

摘 要：烏魯木齊石化公司煉油廠為實現硫磺回收裝置的優化平穩運行，積極圍繞節能降耗、增潛挖效進行技改技措，先后完成了回收硫磺裝置自產的低壓蒸汽、回收上游裝置的低壓乏汽、優化冷卻方式，使用急冷水、再生塔頂酸性氣空氣冷卻器減少循環水使用量、投用胺液凈化設施降低蒸汽耗量等整改措施，降低了硫磺裝置的生產能耗。

關鍵詞：硫磺裝置;節能減排;能耗

中國石油烏魯木齊石化公司煉油升級改造項目40 kt/a硫磺回收裝置于2011年9月破土動工，2012年10月30日建成投產。裝置的組成包括40 kt/a硫磺回收裝置、300 t/h溶劑再生裝置兩部分。裝置由山東三維設計院設計，裝置制硫部分采用部分氧化還原的Claus制硫工藝，尾氣處理采用尾氣加氫還原吸收的SSR工藝原理。酸性氣主要來源于重催干氣脫硫裝置、溶劑再生裝置及污水汽提一二單元，進裝置酸性氣中φ（H2S）約55%～65%。硫磺回收裝置自2013年5月投運以來，硫回收率超過99.5%。

在確保硫磺回收裝置煙氣外排合格的基礎上，烏魯木齊石化公司40 kt/a硫磺回收結合裝置特點，圍繞節能降耗，進行生產優化攻關活動，實施了以下 4 項優化項目和措施，進一步降低了裝置能耗，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

1? 回收硫磺裝置低負荷下自產的低壓蒸汽減少蒸汽用量

40 kt/a硫磺回收裝置設計酸性氣量4 243 m3/h，設計負荷彈性范圍是40%～110%，制硫系統余熱鍋爐設計壓力3.5 MPa，蒸汽流量 18 t/h。但由于原油加工量及硫含量限制，煉油廠上游裝置來的酸性氣流量僅1 400 m3/h左右，φ（H2S）約58%，遠低于該裝置設計最低運行負荷40%的要求。因此，制硫系統余熱鍋爐只能生產約2～4 t/h、1.1 MPa的蒸汽，難以并入3.5 MPa蒸汽系統。因此車間通過技術改造，在裝置自產3.5 MPa蒸汽出口線上增加了一條跨線并入1.0 MPa蒸汽系統線，完全實現低負荷階段自產蒸汽的回收利用，每小時回收1.0 MPa蒸汽約2～4 t。經核算，每年可節約成本176萬元，節能效果明顯。

2? 回收其它裝置的低壓乏汽減少蒸汽用量

烏魯木齊石化近幾年新建裝置較多。2014年7月2 M t /a汽油加氫裝置開工后，自產0.5 MPa蒸汽無法回收，只能直排大氣;芳烴車間的乏汽經重油催化溶劑再生使用后仍有3～4 t、0.5 MPa乏汽無法進行回收，同樣直排大氣，污水汽提裝置的重沸器后凝結水罐產出的2～4 t、0.4 MPa乏汽無法進行回收。溶劑再生裝置使用的是系統1.0 MPa減壓至0.35 MPa的蒸汽，每小時使用量21～26 t，溫度120～140 ℃。于是車間新增減溫減壓器M-202，將2 000 kt汽油加氫裝置、芳烴車間的低壓乏汽、污水汽提裝置的重沸器后凝結水罐產出的低壓乏汽全部回收后，并入溶劑再生0.35 MPa蒸汽主線內[1]，每小時約回收低壓乏汽7～15 t。經核算節約蒸汽用量7～15 t/h，每年可節約成本462萬元，節能效果明顯。

3? 優化冷卻方式，使用急冷水、再生塔頂酸性氣空氣冷卻器減少循環水使用量

貧胺液冷卻、再生塔頂酸性氣冷卻和急冷水冷卻一般都采用空冷+水冷的方法，若盡量采用空冷，將極大地減少循環水量，而且還節約能耗。當貧胺液、再生塔頂酸性氣冷卻和急冷水冷卻器終溫要求為低于40 ℃，特別時冬春兩季，當環境溫度低于25 ℃時，可以只開空冷，稍開水冷進行溫度的控制。一般采用空冷+水冷的能耗約是只采用空冷能耗的1.5倍[3]。因此出于節能考慮應優先采用空冷。經核算，貧胺液冷卻、再生塔頂酸性氣冷卻器可節約循環水20～30 t/h，年節約成本9萬元。

4? 投用胺液凈化設施降低蒸汽耗量

由于烏魯木齊石化公司煉油廠新裝置運行多，胺液中的熱穩定性鹽含量高，在焦化干氣脫硫塔、1500kt/a蠟油加氫裝置低分氣脫硫塔內多次發生發泡現象，造成溶劑的大量損失，甚至造成系統瓦斯大量帶液（瓦斯攜帶大量的溶劑），導致40 kt/a硫磺回收裝置尾氣焚燒爐熄滅事故。

胺液凈化設施運行后，溶劑的脫硫能力明顯改善。上游焦化、1500kt/a蠟油加氫裝置等脫硫裝置操作明顯改善，發泡現象從以前的3～5次/月下降到每3～5月1次，系統補充新溶劑從每月的20 t下降到16 t。在胺液中的MDEA濃度不變的情況下，胺液吸收酸性氣的含量明顯上升。胺液濃度、脫硫前后胺液中的硫化氫質量含量變化。

胺液凈化后，在脫前胺液ρ（H2S）從3.1～3.8 g/L上升到3.1～3.9 g/L，胺液質量濃度從30.8～31.5g/（100mL）下降到30.6～31.4 g/（100mL）的情況下，脫后胺液ρ（H2S）下降到1 g/L以內[4]。說明胺液經凈化后，其脫硫能力明顯提高，裝置操作彈性得到改善。

胺液凈化前，再生塔底溫度達122～125 ℃，蒸汽耗量24～26 t/h，回流量14～17 t/h，貧液中硫化氫含量仍較高，最高時達3.4 g/L;胺液凈化后，再生塔塔底溫度降至121～124 ℃時，蒸汽耗量22～25 t/h，回流量13～16 t/h，貧液中硫化氫含量仍可以穩定在1 g/L以下。

同時溶劑的脫硫能力明顯改善，發泡從以前的3～5次/月下降到1次/1季度，系統補充新溶劑從每月的20 t下降到16 t。每噸新溶劑以1.5萬元計算，每年可節約65萬元。

5? 結論

烏魯木齊石化煉油廠40 kt/a硫磺回收裝置后續將準備從使用凝結水替代低壓除氧水、優化胺液凈化設施的運行來節約除鹽水、使用變頻電機代替工頻電機等方法來進一步降低裝置的生產成本。

參考文獻

[1]師彥俊.100kt/a燒氨硫磺回收裝置節能分析及節能途徑[J].中外能源，2009，27（6）：533-536.

[2]劉巍.硫磺回收裝置能耗分析及節能措施探討[J].遼寧化工，2018，47（4）：296-298.

[3]李菁菁.硫磺回收裝置的能耗分析和節能措施 [J].中外能源，2007，12（1）：104-110.