氮氣吹硫在硫黃裝置停工上的成功應用

張玉顯，譚鵬，呂欽文，馬飛，王微

（中國石油廣西石化公司，廣西欽州 535008）

關鍵字：硫黃回收 氮氣吹硫 鈍化 達標排放

1 裝置概述

某公司6萬t/a硫黃回收裝置為含硫原油加工配套工程項目新建裝置，主要處理全廠的含硫氣體，以減少污染、凈化環(huán)境，既有經(jīng)濟效益又有社會效益；由于該裝置催化劑壽命到期，需要停工更換催化劑，根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗利用燃燒燃料氣的煙氣進行吹硫必然面臨煙氣排放超標風險，因此經(jīng)過討論研究，決定創(chuàng)新嘗試利用氮氣進行吹硫。

2 方案提出

傳統(tǒng)的燃料氣吹硫是利用燃料氣當量完全燃燒生成的煙氣攜帶出系統(tǒng)中的硫，由于燃料氣組分的不穩(wěn)定及配風控制的嚴格性，傳統(tǒng)吹硫需將尾氣加氫系統(tǒng)切除，避免加氫反應器過氧床層飛溫和催化劑鈍化，吹硫煙氣直接進入尾氣爐，這樣將會造成煙氣SO2排放超標（沒有煙氣后處理措施的情況下）。

該裝置結(jié)合生產(chǎn)實際，經(jīng)過分析研究，在未上煙氣后處理設施的情況下，制定出了新的停工吹硫技術(shù)方案，采用在切斷入爐酸性氣即制硫爐停工以后，從制硫爐爐頭及一級冷卻器出口引入氮氣，調(diào)節(jié)制硫爐入爐氮氣量，由于該裝置氮氣不進行加熱，整個過程嚴格控制爐溫下降速度，通過一轉(zhuǎn)入口加熱器控制進入一轉(zhuǎn)的過程氣溫度大于200℃，停工全程用N2進行吹硫，整個吹硫全過程走尾氣加氫反應器及急冷吸收系統(tǒng)，期間保證尾氣加氫還原吸收系統(tǒng)正常運行，以處理N2吹硫期間進入尾氣加氫系統(tǒng)的尾氣，保證煙氣SO2全程排放達標。為了避免氮氣吹硫后系統(tǒng)存在硫化亞鐵的風險，在吹硫后期逐漸引入非凈化風進行系統(tǒng)鈍化，由于該次停工只更換一轉(zhuǎn)催化劑，所以加氫反應器不進行鈍化，仍然保持活性；整個鈍化以二級轉(zhuǎn)化器床溫溫升到下部床層時為準，以免造成過量氧進入加氫反應器使加氫反應器催化劑鈍化失活。

3 方案實施

按停工方案統(tǒng)籌安排，確保步驟準確到位，制硫爐切斷酸性氣進料以后，制硫爐聯(lián)鎖停車，由于初期系統(tǒng)溫度高，過程氣及硫蒸氣量大，初期從制硫爐爐頭和一級冷卻器出口少量引入氮氣，避免加氫反應器負荷高出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，根據(jù)加氫反應器床層溫度及出口氫余量的變化，及時調(diào)節(jié)爐頭與一級冷卻器出口氮氣量。

為了保證吹硫結(jié)束以后管線設備打開不自燃，在吹硫后期逐漸引入非凈化風進行系統(tǒng)鈍化，吹硫鈍化期間操作注意事項如下：

1）吹硫時確保急冷吸收系統(tǒng)運行正常，保證在整個過程中溶劑再生運行正常，確保進入吸收塔的貧液質(zhì)量合格達標。

2）吹硫初期氮氣流量的控制，氮氣流量過大，將會導致加氫反應器負荷過大，容易造成加氫反應器床層超溫，甚至會造成含硫氣體加氫不完全穿透加氫反應器床層，導致急冷塔積硫堵塞。

3）因為該次停工采用的是冷氮，一定要控制爐頭氮氣流量，避免爐溫下降過快，控制制硫爐溫度降低速度≯20℃/h，初期氮氣主要從一級冷卻器出口引入，通過加熱器加熱至200℃以上，保證整個床層的吹硫效果。

4）根據(jù)實際情況控制系統(tǒng)鈍化深度和鈍化速度，整個吹硫鈍化過程全程走尾氣加氫、冷卻吸收系統(tǒng)，通過煙道擋板控制系統(tǒng)有一定的壓力，確保整個過程中不出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，管線設備打開不出現(xiàn)自燃。

5）整個鈍化過程避免O2進入加氫反應器，引起催化劑表面沉積的FeS 劇烈自燃，導致催化劑失活。制硫系統(tǒng)吹硫鈍化結(jié)束以后，加氫反應器應保持N2微正壓密封[1]。

4 完成效果

氮氣吹硫期間相關數(shù)據(jù)見表1，由于初始吹硫時系統(tǒng)中的硫蒸氣及過程氣較多，氮氣用量少，具體根據(jù)加氫反應器溫升進行調(diào)節(jié)，確保硫蒸汽及SO2不穿透床層，加氫反應器氫氣余量在指標范圍內(nèi)。

表1 2019 年3 月停工期間吹硫相關數(shù)據(jù)

由表1 數(shù)據(jù)可以看出，在整個停工氮氣吹硫階段，加氫反應器床層溫度運行正常，煙氣SO2排放值在200～275 mg/m3，沒有超400 mg/m3排放指標，氮氣吹硫取得了實際的應用效果。

由于轉(zhuǎn)換器需要打開，前期氮氣吹硫結(jié)束以后，為了避免管線設備打開出現(xiàn)硫化亞鐵自燃，需要引入非凈化風進行鈍化，鈍化數(shù)據(jù)見表2。

此次停工只更換一級轉(zhuǎn)化器的催化劑，不需要進行加氫反應器鈍化，所以整個鈍化過程嚴格控制鈍化深度，以二轉(zhuǎn)最下層床層溫度為基準，當二轉(zhuǎn)床層溫度不再上升時停止鈍化，系統(tǒng)進入降溫過程。

由表2 可以看出在整個鈍化過程中反應器床溫可控，煙氣中SO2濃度在206～254 mg/m3，現(xiàn)場設備打開過程中未出現(xiàn)積硫及自燃現(xiàn)象，鈍化效果良好。

表2 2019 年3 月停工鈍化相關數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

此次采用氮氣進行綠色、環(huán)保、安全的停工吹硫方案，煙氣中SO2濃度控制在275 mg/m3以內(nèi)，降低了整個停工過程中SO2污染物的排放，減少了環(huán)境污染，同時也為同類裝置的停車積累了寶貴經(jīng)驗。在保證溶劑再生裝置生產(chǎn)正常的情況下，利用氮氣吹硫可以解決傳統(tǒng)停工過程中利用燃燒燃料氣煙氣吹硫時引起的煙氣SO2在沒有后處理措施的條件下排放必然超標的難題。即使有煙氣后處理措施的裝置也可以采用該方案進行氮氣吹硫，可以有效降低煙氣脫硫產(chǎn)生的含鹽污水及節(jié)約吹硫期間堿洗時大量的耗堿用量，具有一定的環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。