張培培，李俊杰
（新鄉中新化工有限責任公司，河南 獲嘉453800）
［摘 要］新鄉中新化工有限責任公司300 kt/a煤基甲醇裝置及200 kt/a乙二醇裝置配套的酸性氣硫回收裝置采用“單級常規克勞斯+H2S直接氧化”組合式工藝，主要包括酸性氣部分燃燒轉化、單級常規克勞斯催化反應、H2S直接氧化催化反應和尾氣洗滌等四個單元。實際生產中存在兩級反應器不能提前升溫而影響開車進度、二級反應器列管內漏影響正常生產、酸性氣濃度波動大致燃燒爐爐溫不穩定、黑硫磺產生時造成液硫管線堵塞、尾氣系統管線腐蝕嚴重而致經常出現泄漏等問題，采取了相應的優化改進措施后，硫回收裝置運行的可靠性與穩定性大大提高，確保了主生產裝置的安全、環保、高效運行，廠區及周邊的生產生活環境得到有效改善。
［關鍵詞］常規克勞斯硫回收裝置；開車時間長；二級反應器列管內漏；酸性氣濃度波動；黑硫磺；尾氣系統管線腐蝕；優化改進
［中圖分類號］X701.3 ［文獻標志碼］B ［文章編號］1004-9932（2020）06-0041-04
石油化工、煤化工裝置酸性氣脫硫大都采用克勞斯（Claus）硫回收工藝，其特點為占地面積小、投資較低、操作較簡單、副產硫磺純度高、硫回收率高達97%，同時能夠有效減少尾氣中的含硫污染物，但生產中也會或多或少地存在一些問題。新鄉中新化工有限責任公司（簡稱中新化工）常規克勞斯硫回收裝置實際生產中出現過因酸性氣中H2S濃度波動大、系統不能提前升溫、系統停車吹掃（亦稱掃硫——停車后需將設備內殘留的液硫或催化劑床層中未反應的酸性氣全部掃出系統，避免液硫冷卻后堵塞設備及管道而影響系統重啟）不徹底等多種因素造成的硫回收裝置無法安全、環保、高效運行。以下對中新化工克勞斯硫回收裝置運行中的主要問題及其優化改進作一總結，供業內參考。
1 硫回收裝置簡況
中新化工300 kt/a甲醇裝置（及200 kt/a乙二醇裝置）工藝路線為，航天爐粉煤加壓氣化、低水汽比變換、大連理工低溫甲醇洗（凈化氣一部分用于生產甲醇，一部分用于生產乙二醇）、中壓甲醇合成（6.8 MPa）。其酸性氣硫回收裝置采用江蘇晟宜環�？萍加邢薰荆ê喎Q江蘇晟宜）的“C-C兩段法”，即“單級常規克勞斯+H2S直接氧化”組合式硫回收工藝，設計最大酸性氣處理能力3 470 m3/h。系統主要由酸性氣部分燃燒轉化、單級常規克勞斯催化、H2S直接氧化催化和尾氣洗滌等單元組成，硫回收裝置產品為固體硫磺顆粒。
硫回收裝置工藝流程：低溫甲醇洗系統來的酸性氣，經氣液分離并升溫后，酸性氣去部分燃燒轉化段，其中的H2S經氧化燃燒部分轉化為SO2，工藝上維持H2S/SO2稍高于化學計量值以滿足后續H2S直接氧化反應段的需要；然后工藝氣經過單級常規克勞斯反應段（一級反應器），使部分H2S和SO2（包括部分COS）轉化為硫磺和水，剩余的H2S在直接氧化催化段（二級反應器）中直接氧化生成硫磺和水；降溫并脫除硫磺后的尾氣送尾氣洗滌塔洗滌，最后送至鍋爐煙氣脫硫系統脫硫后達標排放。
2 硫回收裝置運行中出現的問題及優化改進
2.1 兩級反應器不能提前升溫而影響開車進度
2.1.1 問題描述
原設計硫回收裝置燃燒爐采用純氧助燃，因安全問題改成工廠風助燃，考慮到同類裝置燃料氣采用液化氣時會產生積炭堵塞設備和管道而致裝置停車，燃料氣采用中新化工膜分離氫回收系統的弛放氣（膜分離氫回收系統設在全收率甲醇分離器后）或甲醇合成系統弛放氣（經降甲醇含量處理后主要成分為H2 66.00%、CO 5.80%、N2 26.40%等），而此燃料氣是在低溫甲醇洗系統及甲醇合成系統正常生產后才能供給，硫回收裝置開車時一級反應器（R2101）、二級反應器（R2102）不能提前升溫，導致硫回收裝置在正常接收酸性氣之前會產生不必要的放空，造成環境污染。
2.1.2 優化改進
硫回收裝置開車在未點燃燃燒爐的情況下，為使系統各反應器能達到提前接收低溫甲醇洗系統酸性氣的條件，決定在1#再加熱器（E2103）和2#再加熱器（E2105）前酸性氣管線增設0.44 MPa低壓氮氣（氮氣流量2 000 m3/h）升溫管線，利用3.8 MPa蒸汽加熱氮氣，保證硫回收裝置一級反應器（R2101）、二級反應器（R2102）提前升溫至180 ℃以上，如此一來，燃燒爐爐溫達到650 ℃以上時便可直接引酸性氣，不必再等燃燒爐點燃后的烘爐煙氣對一級反應器（R2101）、二級反應器（R2102）催化劑床層升溫，不僅可大幅縮短開車時間——提前升溫5 h，避免不必要的放空，還可保證裝置停車后掃硫或反應器飛溫時用氮氣進行稀釋降溫。
2.2 二級反應器列管內漏影響正常生產
2.2.1 問題描述
常規克勞斯工藝一般采用絕熱式反應器，中新化工使用的是江蘇晟宜的專利產品，二級恒溫式催化氧化反應器（R2102）在使用過程中內部換熱盤管（走鍋爐水）出現泄漏（應該是硫對焊縫腐蝕所致）且漏點無法消除（R2102內部裝盤管后空間狹小，人員無法入內進行徹底清理垢物并焊接消漏），鍋爐水漏入催化劑床層后會造成催化劑嚴重粉化而無法正常生產。
2.2.2 優化改進
鑒于硫回收裝置二級反應器（R2102）因列管內漏且無法有效消漏，考慮到更換換熱器費用較高，又為了保證裝置正常生產，于是將用于R2102的汽包系統加盲板隔離，汽包（V2105）與二級反應器（R2102）換熱管線正常連接，在汽包上配氮氣管線，保護汽包及其他反應器列管，排空汽包內鍋爐水，汽包不再上水，R2102由設計的恒溫反應器（絕熱-等溫一體式反應器）改為絕熱反應器，不再利用鍋爐水進行恒溫，鍋爐水換熱變更為氮氣風冷。為使裝置能夠正常運行，需進行如下操作。
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