神华宁煤甲醇厂克劳斯硫回收系统硫堵原因分析
Outline:
朱国强1
,
王志雄1
,
武军山1
,
吴晓琴2
,
叶茂昌3
1. 神华宁煤甲醇厂;
2. 中国石油西南油气田公司重庆天然气净化总厂万州分厂;
3. 中国石油西南油气田公司天然气研究院
收稿日期：2010-12-08；修回日期：2011-01-27
作者简介：
朱国强：男，1971年生，1990年毕业于兰州化工学校化工工艺专业。工程师，现任安全总监。地址：(750411)宁夏灵武市宁东镇宁煤甲醇厂，电话：0951-6975068，E-mail:
zhgq4501@sohu.com.
摘要：神华宁煤甲醇厂硫回收装置于2008年6月投产，在运行过程中出现液硫管线堵塞和尾气管线带硫的现象，后经工艺操作改进和设备改造，解决了上述问题。
关键词：硫回收 装置运行状况 改造 运行
Causes Analysis of Sulfur Blockage in Claus Sulfur Recovery System in Shenhua NCPP Methanol Plant
Outline:
Zhu Guoqiang
,
Wang Zhixiong
,
Wu Junshan
, et al
Shenhua NCPP Methanol Plant
Abstract: Sulfur recovery unit in Shenhua NCPP Methanol Plant went into production in June, 2008. In the process of operation, the blockage of liquid sulfur pipeline occurred and sulfur existed in tail gas pipe. Through the process operation improvement and equipment modification, the above problems have been solved.
Key words:
sulfur recovery unit operation status modification operation
神华宁煤化工分公司甲醇厂是一套年产25×104 t甲醇装置，为其配套的是2 000t/a克劳斯硫回收装置，该硫回收装置采用传统克劳斯分流法工艺，由化学工业第二设计院设计。2008年5月催化剂装填完成，2009年2月开车后反应器催化剂反应正常，但运行一段时间后地下槽液位不见增长，而尾气带硫严重，后出现系统压差高，被迫停车，为此查找出原因后，经过技改系统能够长周期运行。
1 硫磺回收装置原工艺流程
来自低温甲醇洗的含30%酸性气体总量的三分之一进入燃烧炉X-0701与一定量的空气进行燃烧，配风比根据使气流中的H2S完全燃烧来控制，外加20 m3/h的燃料气作为长明灯，以使酸气在波动的情况下炉子不致熄灭，使H2S全部转化成SO2, 反应生产大量的热，出燃烧炉的工艺气体约1 300 ℃，进入废热锅炉B-0701进行余热回收利用，产生0.5 MPa的低压饱和蒸汽，送入低压蒸汽管网。工艺气体降到一定温度与另一路总气量三分之二的酸性气体汇合后进入一段反应器R-0701，在催化剂作用下进行克劳斯反应，H2S与SO2反应生产硫元素，进入一段换热器E-0701与来自一级冷凝器E-0702的低温气体进行换热，在一段冷凝器内与循环冷却水换热，温度降到165 ℃左右，使转化器中生成的硫蒸汽冷凝下来生成液硫：工艺气体经过液流捕集器TK-0701将液硫收集，气体进入一级换热器E-0701升至反应适宜温度后，再进入二段反应器R-0702里进行克劳斯反应。反应后的工艺气体进一步换热, 冷凝，捕集液硫及换热升温后，进入三段反应器R-0703里进行克劳斯反应。经过三级克劳斯反应后，酸性气体总转化率高达95%以上，尾气送出界外，去锅炉燃烧(如图 1)。
2 催化剂使用情况
2.1 CT6-4B催化剂装填情况
该装置选用的催化剂是成都能特科技发展有限公司生产的CT6-4B低温克劳斯催化剂，装填在一个三段固定床反应器内。当时选用CT6-4B催化剂主要是基于催化剂活性高，且具有活性稳定、抗硫酸盐化性能强、抗漏氧性能好、强度大、低温反应性能好等优点。具体装填情况见表 1。
表 1
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表 1 R0701反应器催化剂装填情况
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2.2 CT6-4B催化剂运行情况
催化剂的运行情况：催化剂自装填以来，由于酸性气中硫化氢含量低，烃类含量高，装置运行不稳定等原因，多次发现积炭、结块、床层塌陷等现象，因此催化剂的活性是我们担心的问题。改造后，对催化剂床层进行了平整、扫硫、氮气吹扫，投入使用后，发现催化活性较好，相关参数见表 2。
表 2
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表 2 硫回收装置主要运行参数
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3 装置运行中出现的硫堵情况分析
(1) 装置运行一段时间后出现系统压差增大，被迫停车后经检查确认捕集器内有声响，并且尾气管线出现带硫，判断为捕集内的硫磺无法正常排出。
(2) 停车进行拆检，捕集器底部液硫管线堵塞，捕集器内有硫磺，分析主要问题是本装置设计统一的硫封罐，各段捕集器输送的硫磺压力不同，同时进入硫封罐互相造成影响使硫磺排不下去造成堵塞。
(3) 对原液硫捕集器进行拆检发现，在捕集器底部伴热盘管的上部有硫磺凝结现象，过滤丝网与进口管平齐，很容易被硫磺淹没，造成带硫。
(4) 拆检各硫磺冷凝器封头，发现硫磺冷凝器封头内堆积硫磺，分析判断是由于硫磺冷凝器用110 ℃的低压锅炉水换热，温度较低，硫磺在此粘度增大，流动性降低。
4 改造方案
(1) 拆除原有三台液硫捕集器，对液硫捕集器重新设计和安装。
(2) 更换硫封方式，将罐式液硫封改为硫锁方式，并留有观测孔以便随时监测装置运行情况。
(3) 对液硫捕集器到硫封管的管道安装做适当调整，在液硫捕集器底部液硫管线上增加夹套保温球阀，在管道拐弯处加十字通，调整液硫管线布置，同时增加阀门操作平台。
(4) 硫磺冷凝器冷却介质改用150 ℃的低压蒸汽。
(5) 对尾气排放管线蒸汽伴热提出要求，充分保证该管线气路畅通。
(6) 液硫捕集器及硫封管(见图 2)的改造要求：①新装捕集器带夹套，在设备中上部安装过滤丝网，丝网下部设有加热盘管；②在捕集器液硫出口管加装了球阀，在球阀下部管道拐弯处将弯头改为十字管，两个开口处加堵板，便于疏通管道；③将原液流封改为三个硫锁，并留有观测口，便于判断每段床层的反应情况和液硫管是否畅通。
5 改造后运行状况
5.1 开车进程
2010年3月18日，装置改造完成，燃烧炉开始升温。
2010年3月21日，燃烧炉升温结束。
2010年3月21日~3月24日，催化剂床层升温结束。
2010年3月24日，酸气燃烧炉试烧酸性气完成。
2010年3月24日21：00，反应器导入原料气进行反应。
其他情况的开停车：
2010年5月31日，冷凝器因泄漏进行消漏，系统停车。
2010年6月18日，装置检修后开车。
2010年9月14日，全厂停车检修。
2010年9月29日，开车。
5.2 改造后的工艺参数控制
酸气燃烧炉出口的氧含量控制在1%以下。
尾气中的硫化氢含量在0.3%~0.8%。
酸气燃烧炉炉膛温度控制在1 060 ℃~1 260 ℃。
一号液硫扑集器的温度144 ℃，二号液硫扑集器的温度139 ℃，三号液硫扑集器的温度120 ℃。
空气的流量控制在120 m3/h~350 m3/h。
酸性气的流量控制在200 m3/h~350 m3/h。
酸性气中的硫化氢含量控制在10%~30%。
6 运行效果
(1) 运行过程中验证了经改造后的捕集器、液硫管和硫锁的作用。捕集器已经能捕集到硫磺；尾气带硫已减少；硫锁观测口可观测硫磺和判断各段反应器反应情况和是否有堵塞情况，如有堵塞可立即拆开捕集器底部十字堵头进行疏通，延长了系统运行时间，目前已运行180天，系统正常。这说明此次改造有较好的效果，而且生产出了192 t合格的硫磺产品。
(2) 本装置使用的CT6-4B制硫催化剂性能较好。该催化剂强度高，不易粉化，活性稳定性好，反应性能良好，有机硫水解率高，尤其是催化剂具有抗“漏氧”和低温性能，保证了装置的总硫收率和转化率，提高了装置运行水平。
(3) 硫磺产品质量达到了优等品标准，各相关数据见表 3。由表 3可知，硫磺产品中的硫、灰分、酸度、铁、有机物、水分等指标均达到了优等品指标，为该厂创造了可观的经济效益。
表 3
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表 3 硫磺产品质量检验结果
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7 今后装置改造的意见
(1) 增加反应器入口气体过滤器，分离燃烧炉出口含炭黑的工艺气。
(2) 尾气管线带硫，在下次技术改造中在出口尾气管线上加分离器。
8 结束语
硫回收装置的优化运行对企业增加效益、节能减排、减少污染有着重要作用。科研人员将继续摸索，开展技术攻关，进一步提高硫回收装置的运行水平，创造良好的经济效益和较好的社会效益。
2011, Vol. 40