硫磺回收裝置恒溫反應器反應熱的回收利用

劉德尚 申坤 張建光 趙一樺 陳天華 谷利軍 王建榮

（長慶油田分公司第一采氣廠）

1 概述

第一采氣廠第五凈化廠硫磺回收裝置設計規模與900×104m3/d 的脫硫脫碳裝置匹配，于2015 年12 月30 日建成投產，采用選擇催化氧化法技術（SCO 工藝），處理凈化裝置分離出來的酸性氣體。設計硫磺回收裝置酸氣進氣壓力為40～60 kPa，溫度40～45 ℃， 額 定 工 況 酸 氣 流 量 13 380 m3/h（20 ℃， 101.325 kPa）， 硫 回 收 率 大 于 或 等 于98.5%，H2S 含量2.8718%（41.39 g/m3），日產硫磺12.3 t。恒溫反應器中，H2S 同O2進行選擇氧化反應，將95%以上的H2S 氧化成單質硫，為防止床層溫升過高導致催化劑失活，恒溫反應器采用內插管換熱形式，采用鍋爐水汽化，產生3.0 MPa 蒸汽的方式帶走反應熱。恒溫反應器產生的3.0 MPa 蒸汽通過中壓蒸汽空冷器E-0705 冷凝后返回汽包，實現中壓蒸汽的循環利用。

2 運行中存在的問題

經過2016 年硫磺回收開車及連續運行中發現，酸性氣體進恒溫反應器的溫度偏低，而硫磺回收在運行過程中，酸性氣體中的H2S 在恒溫反應器中與空氣中的O2在催化劑的作用下進行反應，產生大量的熱量，為了防止恒溫反應器床層溫度超溫，通過鍋爐水汽化的方式，帶走恒溫反應器的反應熱，高溫蒸汽經過空冷器降溫、冷凝后，進入汽包，恒溫反應器產生的蒸汽溫度高，空冷器需要長期不間斷運行，大量的熱量通過空冷器散熱片被排放到空氣中，浪費了大量的熱量和電量，造成能源浪費[1-5]。若是在酸性氣體進恒溫反應器反應前增加一套換熱設備，提高酸性氣體進恒溫反應器的溫度，最大限度的利用恒溫反應器產生熱，進而降低生產運行成本，實現節約能源的目的。

3 回收利用工藝改造

為了最大限度的回收利用恒溫反應器的反應熱，分別在汽包出口，即蒸汽進空冷器前引出兩條蒸汽管線，用于提高酸性氣體進恒溫反應器前新增換熱器的熱源和過程氣進絕熱反應器前新增換熱器的的熱源。經過換熱后的蒸汽進入新增的凝結水分離器，實現汽水分離，在通過凝結水泵加壓，進入汽包，完成一個閉式循環，進而達到蒸汽重復利用的目的[6-10]。硫磺回收恒溫反應器反應熱回收利用改造后工藝簡圖見圖1。

4 經濟效益及運行效果分析

2016 年5 月份對硫磺回收裝置工藝進行調整改造，于2016 年12 月底投產運行，經過一年多的運行，改造后硫磺回收裝置運行安全平穩，有效的提高了蒸汽的利用率，節約了能源，降低了裝置生產運行成本。

按照2017 年全年運行，每天平均回收生產蒸汽9.6 t，扣除硫磺回收裝置年度停產檢修時間35 天，年累計可回收利用蒸汽約3 168 t。

而燃氣鍋爐理論上每產生1 t 水蒸汽，需要消耗約天然氣70～75 m3，取平均值72.5 m3，則硫磺回收工藝調整改造后每年可節約天然氣為22.96×104m3。

天然氣銷售價格按每方1.1 元計算：每年可降低生產運行成本25.26 萬元。

圖1 硫磺回收恒溫反應器反應熱回收利用改造后工藝簡圖

5 結束語

1）在硫磺回收進行工藝調整改造前，結合了原有的工藝流程，組織技術人員充分進行了論證報告，確保了工藝調整后硫磺回收裝置的安全平穩運行。

2）工藝調整改造后，最大限度的回收利用了硫磺回收恒溫反應器反應熱，減少了熱損失。

3）在生產運行中，每天可回收利用蒸汽約9.6 t，每年可降低生產運行成本25.26 萬元，節能降耗效果明顯。