摘要：中海石油华鹤煤化有限公司硫回收装置采用超级克劳斯工艺，设计生产硫磺104kg/h，是国内较小的一套硫磺生产装置，介绍了硫回收装置运行过程中遇到的问题以及分析对策，以保障硫回收装置安全稳定运行。
关键词：克劳硫回收；稳定运行；因素
引言
为了配合净化系统的升级改造，适应于处理低温甲醇洗系统的全部酸性气，以及日趋严峻的环保形势，2016年以来我们对超级克劳斯硫回收装置进行了一系列的优化改造，以进一步优化超级克劳斯硫回收装置的运行状态，降低排放尾气中的SO2含量。以下对超级克劳斯硫回收装置进行的优化改造作一总结。
1、工艺流程
硫回收装置采用克劳斯工艺，将低温甲醇洗送过来的酸性气（207hm3/h，38℃，0.18MPa）中的硫化氢回收生成单质硫。工艺过程包括：三级传统的克劳斯反应，SO2催化生成SO3反应，SO3冷凝生成硫酸反应。硫回收装置包括一个高温燃烧反应段，三个克劳斯反应段，一个SO3催化反应段和一个硫酸反应段。从硫酸反应段出来的尾气，与补充空气混合后达标排放。生产出的液硫送至液硫槽，经脱气后制成硫磺产品。液硫槽可以储存3d的液硫量。
2、设计工况及运行情况
某厂区甲醇车间硫回收装置的任务是接收处理净化系统来的酸性气，设计酸性气处理量为5800m3/h，酸性气中H2S含量33.2%、CO2含量66.8%，酸性气温度40℃、压力0.07MPa，年产硫磺20kt。实际生产中，硫回收装置接收处理西厂区甲醇车间全部酸性气约3500m3/h，间接性接收东厂区净化车间部分酸性气约1000m3/h。硫回收装置正常生产时酸性气处理量约3500m3/h，酸性气浓度（即H2S浓度）在15%左右，气化炉不掺烧精煤时酸性气浓度一般在7%～10%。2014年装置产硫磺5981.94t，2015年装置产硫磺6616.62t，2016年（截至11月26日）装置产硫磺4773.10t，从多年的运行情况来看，硫回收装置生产负荷总体较低。正常生产时，尾气废锅出口烟气温度约为180℃，因烟囱呈负压状态难以取样，故没有排放尾气的硫化物分析数据，硫回收装置尾气分液罐出口（即尾气炉前）尾气中硫化物的分析数据（体积分数，下同）。
3、运行中遇到的问题
硫回收装置于2015年7月投用生产，投用初期负荷还能够达到100%，产量达到设计值104kg/h，随着运行时间增长，系统压力开始升高，冬季现场水蒸气排放结冰等问题突显，因此对系统运行中出现的问题进行分析并提出解决方案。1）三级克劳斯反应器加热器采用中压蒸汽（压力4.1MPa，温度420℃）加热，加热后的中压蒸汽冷凝液与低压蒸汽伴热冷凝液一同汇集到收集罐D05106内，罐内闪蒸后的气体经过脱盐水换热后排放，由于华鹤公司地处黑龙江鹤岗，冬季平均气温-25℃，排放的蒸汽部分冷凝结冰，悬挂在上方，极易造成安全隐患，同时大量蒸汽放空造成浪费，增加产品成本。2）2三个克劳斯反应器出口至硫捕集器的管线只有保温棉，在系统运行以及停车过程中进行氮气吹硫，受外界环境温度影响，导致出口管线温度不够，经常发生硫磺在反应器出口管线中堵塞，硫磺的熔点为113℃，温度低于121℃后，逐渐由液态变为固态，在130℃至160℃流动性最佳，所以，管道之间必须要进行外部加热，否则系统会因为堵塞造成退气甚至停车。3）硫磺造粒系统由立式液硫泵输送液硫至硫磺造粒机，泵底部装有叶轮和过滤网，滑动轴承的润滑采用介质硫磺自动润滑，润滑完成流至底部，液硫泵设计上自身有夹套伴热，但是泵入口经常出现温度不够造成泵吸入量不足，甚至盘车卡涩造成不能及时造粒，导致液流罐液位上升，系统被迫减负荷。
4、处理对策
4.1、酸性气废锅
酸性气废锅（E6004）设备性能及工艺参数：内径1600mm、总长6900mm，采用57mm×3.5mm的不锈钢换热管，换热面积118m2；管程介质为工艺气，壳程介质为水+饱和蒸汽；设计压力1.45MPa（壳程）/0.08MPa（管程），设计温度200℃（壳程）/250℃（管程），工作压力1.30MPa（壳程）/0.07MPa（管程）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆酸性气废锅（E6004）于2006年6月投用（在系统原始开车后，由于酸性气废锅管板等泄漏严重，于2006年6月进行了更换），2007年5月发现酸性气废锅出口过程气管线上有水，判断出现了内漏，试压查漏发现管板上方有2处漏点，换热管焊接处有5处漏点，满焊；2009年10月枣庄特检院对其进行检测，结果为合格；2013年7月E6004出口烟箱焊缝处出现砂眼，进行补焊；2015年6月26日枣庄特检院对其进行检测，结果为合格，2015年6月29日出现爆管，查漏后，堵头堵漏满焊1处，管板渗漏补焊3处；2015年10月12日硫回收装置运行数据显示E6004后部有堵塞现象；2016年6月检修期间对E6004列管进行疏通，对管板进行补焊。2016年12月15日，现场对E6004后部导淋进行疏通，发现有水，判断E6004轻微内漏，当时决定对其监控运行。但E6004一旦内漏严重，硫回收装置将切气停车，因酸性气无法送公司东厂区处理，只能送烟囱放空，将严重污染周边环境，故E6004必须进行更换。
4.2、增设酸性气放空火炬
之前，硫回收装置入工段酸性气（即净化工段再生系统出口酸性气）放空直接通过烟囱进行，事故状态下的酸性气进入烟囱放空，由于酸性气比重（密度）较大，会造成烟囱周边污染严重，具有较大的危险性。净化系统升级改造后，酸性气浓度将达到30%以上，为避免周边环境污染及中毒事件的发生，增设酸性气放空火炬，即低温甲醇洗装置酸性气放空由独立的放空火炬完成，酸性气经燃烧后再排入大气。
4.3、二级克劳斯转化器入口前增设预热器
二级冷凝器出口过程气温度为150℃，经二级高温掺合阀将酸性气炉出口气与过程气掺混，工艺气温度提高至240℃后送入二级克劳斯转化器进行转化。但过程气与高温酸性气掺合后，由于工艺气中的硫含量增大，对二级克劳斯的转化率造成影响。为此，在一级克劳斯转化器出口增设换热器，二级冷凝器出口气体与一级克劳斯转化器出口气体换热后送入二级克劳斯转化器，取消酸性气炉的二级掺合阀，并在一级克劳斯转化器出口到二级克劳斯转化器入口之间增设副线。该改造方案的优点：一是换热介质温差小，温度容易控制；二是改造所用管线少，节省费用。
4.4、二级克劳斯转化器入口前增设预热器
二级冷凝器出口过程气温度为150 ℃，经二级高温掺合阀将酸性气炉出口气与过程气掺混，工艺气温度提高至240 ℃后送入二级克劳斯转化器进行转化。但过程气与高温酸性气掺合后，由于工艺气中的硫含量增大，对二级克劳斯的转化率造成影响。为此，在一级克劳斯转化器出口增设换热器，二级冷凝器出口气体与一级克劳斯转化器出口气体换热后送入二级克劳斯转化器，取消酸性气炉的二级掺合阀，并在一级克劳斯转化器出口到二级克劳斯转化器入口之间增设副线。该改造方案的优点：一是换热介质温差小，温度容易控制；二是改造所用管线少，节省费用。
4.5、改进措施
如何解决在返料器处结焦问题的出现，一旦问题出现则应该立即进行压火处理，然后再打开返料器入口门，以便除去返料灰。在返料器出入口出现大量的结焦，并使得入口堵塞。为了解决这个问题需要打开返料器的入口门，但是由于返料器仍然处于高温状态，要注意返料灰成流体状流下来，此时一定要注意安全防止烫伤。在完成了返料灰的处理后，对于结焦要及时清理，对于小风帽上的焦块杂物要及时查找及时做出处理，然后用强光手电照射检查炉膛内壁，在内壁已经没有无挂焦的问题后，再将底部的入口封闭，重新开启机械进行再运作。当在点火时燃料的结焦问题，应该采取停止点火的操作，当炉内温度不是太高时，在只保留引风机自己运行的状态下，再观察炉膛内的情况，可以按照结焦的程度来采取不同的处理工作，如是轻微结焦，用长柄耙子将焦块清理掉即可，完毕后关闭炉门，再重新点火；如果严重，则不能进行点火的操作，冷却后全部将燃料清出，再进行点火工作。
参考文献：
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[4]史桂青，潘进平，邓文刚.最小克劳斯硫回收装置运行中出现的问题及处理[J].化工设计通讯，2018，44（04）：124+127.
论文作者:张振恒
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/25
标签：克劳斯论文; 酸性论文; 装置论文; 硫磺论文; 温度论文; 结焦论文; 尾气论文; 《基层建设》2019年第2期论文;