使用硫泡沫為合成氣補硫的工藝改造

陳亞東，陳海全，張 波

(新疆天智辰業化工有限公司，新疆石河子 833400)

來自低溫甲醇洗工段的酸性氣進入燃燒爐，與空氣在主燒嘴充分混合后燃燒生成SO2，酸性氣中未反應的H2S與SO2反應生成單質硫。出廢熱鍋爐的過程氣加熱后進入克勞斯反應器，在催化劑作用下H2S與SO2發生克勞斯反應生成單質硫。尾氣(含有SO2、CS2、羰基硫、單質硫等)與H2混合后進入尾氣加氫還原反應器，在催化劑作用下發生水解、還原反應，將各種硫化物水解、加氫還原為H2S，經降溫后進入急冷塔冷卻洗滌后送至LO-CAT脫硫工段。LO-CAT脫硫工段產生的硫泡沫進入壓濾機過濾，濾液流入濾液槽，后經濾液泵升壓送回LO-CAT裝置循環使用。經濃漿泵加壓后，濾渣送至熔硫釜內制取硫黃。

煤氣變換催化劑的主要活性組分為氧化鈷和氧化鉬，使用前必須將其轉化為硫化物才具有活性，這一過程稱為硫化。催化劑為硫化狀態時，在水煤氣變換反應中常常不穩定，硫隨反應會流失(稱反硫化)而使催化劑的活性下降，所以原料氣中必須含有一定濃度的硫以保證催化劑的最佳活性狀態。

1 硫泡沫制硫黃過程中存在的問題

1.1 熔硫釜內壁結渣難以清理

因熔硫釜壁極易積渣，降低了熔硫釜的有效容積，降低了傳熱效率和設備利用率[1]。

1.2 懸浮硫含量高

在熔硫釜操作中，硫泡沫分離效果差，熔硫釜內的硫不能被很好地分離，而隨清液帶出，積累在清液管道，易造成管道和塔器設備堵塞。

1.3 蒸汽耗量大

熔硫釜和排硫管道設置夾套伴熱，不斷消耗蒸汽才能保證熔硫溫度。

1.4 操作環境差

清理設備、疏通管道、倒運硫黃過程中，難以保證現場環境清潔，操作工人勞動強度大。

2 防止煤氣變換催化劑反硫化

反硫化反應化學方程式如下：

(1)

從反應化學方程式可以看出：

(1)控制合適的汽氣比。水蒸氣含量高時，反應將向反硫化方向進行。一般氣化出口合成氣汽氣比控制在1.2左右[2]。

(2)較低的進口溫度。反硫化反應是吸熱反應，溫度高有利于反應向正方向進行，同時反應速度加快。一般變換爐進口溫度控制在250 ℃左右[3]。

(3)較高的H2S濃度和較低的硫化氫含量時，反應將向著反硫化方向進行。一般合成氣中H2S質量分數控制在0.12%左右[4]。

3 硫泡沫至棒磨機改造方案

將硫回收崗位收集的含硫濃度較高的硫泡沫送至棒磨機入口，以提高煤漿含硫量，解決硫回收濃漿制硫缺陷。硫泡沫隨氣化參與反應后送煤氣變換崗位以防催化劑反硫化，改造流程見圖1。

圖1 硫泡沫至棒磨機管線改造圖

4 水煤漿補入硫泡沫的操作方案

(1)當濃漿槽液位達到60%時，由硫回收中控通知煤漿制備中控需要送硫泡沫。

(2)硫回收現場啟動濃漿泵向煤漿制備工段送硫泡沫，使用濃漿泵出口閥調節泵出口壓力，煤漿制備中控根據煤漿樣調節硫泡沫流量(體積流量控制為1～5 m3/h)。

(3)煤漿制備崗位及時取磨機出口煤漿樣，分析煤漿濃度、黏度，確保生產正常。

(4)硫回收崗位向煤漿制備崗位通知硫泡沫輸送完成，煤漿制備中控需將流量調節閥全開，硫回收現場需使用壓縮空氣吹除管道殘液，防止管道內硫泡沫沉積或凍結。

5 改造效果

將硫泡沫加壓送至煤漿制備崗位后，熔硫釜可切出停用，不僅解決了硫泡沫制硫黃過程中存在的問題，而且增加了水煤氣中硫含量，防止煤氣變換催化劑反硫化，延長了催化劑使用壽命。

6 結語

連續熔硫工藝勞動強度大、維修費用較高，同時現場環境相對較差。將硫泡沫送至棒磨機入口后使用后，不僅繞開連續熔硫的工藝問題，同時增加煤氣變換入口氣含硫量，使生產系統可以更好、更長期地運行。