论文部分内容阅读
摘要：主要介绍辽阳石化30kt/a硫磺回收装置在长周期平稳运行方面的技术经验教训，结合实际生产操作分析关于影响长周期平稳运行的一些因素以及应当措施。
关键词：硫回收；长周期；分析总结
随着大气污染越来越严重，国家对大气排放指标越发严格。对于硫磺回收装置而言SO2排放浓度无疑成为考核的硬性指标，这就意味着装置的长周期平稳运行的重要性。结合辽阳石化30kt/a硫磺回收装置的生产操作情况进行分析，并作出应对措施，确保装置无事故、低排放、长周期运行。
1 辽阳石化硫磺回收装置运行情况
辽阳石化目前有两套30kt/a（新、老脱硫）硫磺回收装置同时运行，经过多年对装置的专研总结出丰富的实战经验，在硫磺业内取得不错的成绩，新脱硫装置连续3年无事故长周期运转，严格把控SO2尾气排放指标。全体员工齐心合力，各岗位精诚合作，想着5年无事故零排放目标努力。
2 频繁开停工的影响
保证装置长周期运转可谓是百利无一害，开停工对上下游物料平衡造成极大的失衡，以及自身物料的损失。由于老脱硫处理能力有限，就迫使上游降量，开工自身装置过程气直接进行焚烧所以效益上造成损失。开停工必然无法保证尾气SO2的排放指标，对环境造成一定的污染。检修期间换油、换剂、空冷管束清理、设备打开等需要较高的检修费。
3 装置长周期运行的注意事项
3.1主反应炉火嘴的选择
主反应炉主燃烧器时硫磺回收装置的核心部分，该部分具有Claus反应器所需的SO2以及破坏酸性气中烃类与氨等杂质防止制硫反应器床层积碳和铵盐结晶堵塞的作用。本装置采用Duiker公司高强度火嘴，Duiker公司高强度火嘴主要特点是确保高流量的注入气体（酸性气、瓦斯气、空气等）在集成化的小型燃烧室内充分彻底的混合，以保证产生短而稳定的高强度火焰。这种火嘴在低负荷情况下，工作效能正常，氨能充分燃烧未出现铵盐结晶堵塞现象，避免了装置非计划停工，大大延迟了硫磺装置的运行时间。
3.2延长催化剂的使用寿命
30kt/a硫磺回收装置采用两级转化Claus制硫工艺，一级反应器采用1/3漏“O2”保护性催化剂，+2/3大比表积的Al2O催化剂装填方案。二级反应器采用1/6漏“O2”保护性催化剂，+5/6大比表积的Al2O3催化剂装填方案。这种装填方案节省投资，提高催化剂使用寿命。图1一二反催化剂装填示意图
2016年装置大修期间对一级反应器（256-R-101）和二级反应器（256-R-102）中的催化剂更换为LS-300和LS-971两种催化剂，使用寿命为3年，达到预期使用寿命。加氢反应器（256-R-103）内PSR-51催化剂时2013年装填，大修进行钝化还原未更换。同样可以达到使用寿命5年。表1催化剂型号、性能指标及装填数量。
硫磺回收装置的酸性气成分复杂多变，影响催化剂活性下降原因也是多元化，每个环节都要做到严格把控，精益求精。
（1）保证酸性气中H2S浓度不低于60%（V），控制烃含量不大于2%（V），防止不完全燃烧碳化变黑。
（2）严格把控配风比，使各组分充分燃烧，保证H2S与SO2的比值在2-4之间。
（3）严格控制各反应器入口温度，时刻监控床层温度变化，及时分析做出有效措施。开工时期做好预硫化工作，使催化剂活性达到最佳。
3.3装置设备防腐
硫磺回收装置尾气过程气中含有H2S、SO2、COS、SX、CO2、H2O等有害性以及腐蚀性物质，均能与设备表面发生反应产生腐蚀，腐蚀速度随着温度、硫化物浓度、介质成分、设备材质不同而改变。如果碳钢设备温度超高310度以上，硫化腐蚀相当严重，因此，燃烧炉和反应器容易发生高温硫化腐蚀，所以反应炉的衬里要定期维修，以免高温硫化腐蚀。
SO2的腐蚀：SO2对急冷塔尾气系统的腐蚀，如果系统配氢控制不当，导致系统中SO2还原不完全穿透催化剂床层，进入急冷塔，造成急冷水腐蚀，其反应如下：
SO2+H2O→H2SO3
H2SO3+Fe→FeSO3+H2
SO2-O2- H2O的腐蚀：在装置低温部分，当温度低于SO2、SO3等酸性气体的露点时，就会有酸液形成，从而造成露点腐蚀，其中以烟囱为例，发生露点腐蚀最明显。其反应如下：
SO2+1/2O2→SO3
SO3+H2O→H2SO4
做好腐蚀措施保证超周期运转：反应器设置隔热耐火衬里，燃烧炉设耐火耐热衬里，炉壁外上方设置有弧度的防护罩，防止高温露点腐蚀；开工时，做好预硫化，防止过程气中的SO2进入急冷塔腐蚀设备，在急冷水泵入口注入氨液或凝结水中和SO2，保证急冷塔PH值不小于7；停工时用2%NaCO3溶液清洗管线，中和酸性液，使用N2保护。
4 总结
环保重要性日益提高，高含硫原油大规模提炼，硫磺回收长周期运转重要性毋容置疑，做出几点总结：
1、采用高温耐火火嘴，保證燃烧炉稳定运行。
2、采用合理措施延长催化剂活性。
3.做好防腐设施，减少装置腐蚀。
参考文献
[1]刘文君，余姣，马向伟，等.影响硫磺回收装置长周期运行因素分析[J].石油与天然气化工，2017，46（1）：27-33.
关键词：硫回收；长周期；分析总结
随着大气污染越来越严重，国家对大气排放指标越发严格。对于硫磺回收装置而言SO2排放浓度无疑成为考核的硬性指标，这就意味着装置的长周期平稳运行的重要性。结合辽阳石化30kt/a硫磺回收装置的生产操作情况进行分析，并作出应对措施，确保装置无事故、低排放、长周期运行。
1 辽阳石化硫磺回收装置运行情况
辽阳石化目前有两套30kt/a（新、老脱硫）硫磺回收装置同时运行，经过多年对装置的专研总结出丰富的实战经验，在硫磺业内取得不错的成绩，新脱硫装置连续3年无事故长周期运转，严格把控SO2尾气排放指标。全体员工齐心合力，各岗位精诚合作，想着5年无事故零排放目标努力。
2 频繁开停工的影响
保证装置长周期运转可谓是百利无一害，开停工对上下游物料平衡造成极大的失衡，以及自身物料的损失。由于老脱硫处理能力有限，就迫使上游降量，开工自身装置过程气直接进行焚烧所以效益上造成损失。开停工必然无法保证尾气SO2的排放指标，对环境造成一定的污染。检修期间换油、换剂、空冷管束清理、设备打开等需要较高的检修费。
3 装置长周期运行的注意事项
3.1主反应炉火嘴的选择
主反应炉主燃烧器时硫磺回收装置的核心部分，该部分具有Claus反应器所需的SO2以及破坏酸性气中烃类与氨等杂质防止制硫反应器床层积碳和铵盐结晶堵塞的作用。本装置采用Duiker公司高强度火嘴，Duiker公司高强度火嘴主要特点是确保高流量的注入气体（酸性气、瓦斯气、空气等）在集成化的小型燃烧室内充分彻底的混合，以保证产生短而稳定的高强度火焰。这种火嘴在低负荷情况下，工作效能正常，氨能充分燃烧未出现铵盐结晶堵塞现象，避免了装置非计划停工，大大延迟了硫磺装置的运行时间。
3.2延长催化剂的使用寿命
30kt/a硫磺回收装置采用两级转化Claus制硫工艺，一级反应器采用1/3漏“O2”保护性催化剂，+2/3大比表积的Al2O催化剂装填方案。二级反应器采用1/6漏“O2”保护性催化剂，+5/6大比表积的Al2O3催化剂装填方案。这种装填方案节省投资，提高催化剂使用寿命。图1一二反催化剂装填示意图
2016年装置大修期间对一级反应器（256-R-101）和二级反应器（256-R-102）中的催化剂更换为LS-300和LS-971两种催化剂，使用寿命为3年，达到预期使用寿命。加氢反应器（256-R-103）内PSR-51催化剂时2013年装填，大修进行钝化还原未更换。同样可以达到使用寿命5年。表1催化剂型号、性能指标及装填数量。
硫磺回收装置的酸性气成分复杂多变，影响催化剂活性下降原因也是多元化，每个环节都要做到严格把控，精益求精。
（1）保证酸性气中H2S浓度不低于60%（V），控制烃含量不大于2%（V），防止不完全燃烧碳化变黑。
（2）严格把控配风比，使各组分充分燃烧，保证H2S与SO2的比值在2-4之间。
（3）严格控制各反应器入口温度，时刻监控床层温度变化，及时分析做出有效措施。开工时期做好预硫化工作，使催化剂活性达到最佳。
3.3装置设备防腐
硫磺回收装置尾气过程气中含有H2S、SO2、COS、SX、CO2、H2O等有害性以及腐蚀性物质，均能与设备表面发生反应产生腐蚀，腐蚀速度随着温度、硫化物浓度、介质成分、设备材质不同而改变。如果碳钢设备温度超高310度以上，硫化腐蚀相当严重，因此，燃烧炉和反应器容易发生高温硫化腐蚀，所以反应炉的衬里要定期维修，以免高温硫化腐蚀。
SO2的腐蚀：SO2对急冷塔尾气系统的腐蚀，如果系统配氢控制不当，导致系统中SO2还原不完全穿透催化剂床层，进入急冷塔，造成急冷水腐蚀，其反应如下：
SO2+H2O→H2SO3
H2SO3+Fe→FeSO3+H2
SO2-O2- H2O的腐蚀：在装置低温部分，当温度低于SO2、SO3等酸性气体的露点时，就会有酸液形成，从而造成露点腐蚀，其中以烟囱为例，发生露点腐蚀最明显。其反应如下：
SO2+1/2O2→SO3
SO3+H2O→H2SO4
做好腐蚀措施保证超周期运转：反应器设置隔热耐火衬里，燃烧炉设耐火耐热衬里，炉壁外上方设置有弧度的防护罩，防止高温露点腐蚀；开工时，做好预硫化，防止过程气中的SO2进入急冷塔腐蚀设备，在急冷水泵入口注入氨液或凝结水中和SO2，保证急冷塔PH值不小于7；停工时用2%NaCO3溶液清洗管线，中和酸性液，使用N2保护。
4 总结
环保重要性日益提高，高含硫原油大规模提炼，硫磺回收长周期运转重要性毋容置疑，做出几点总结：
1、采用高温耐火火嘴，保證燃烧炉稳定运行。
2、采用合理措施延长催化剂活性。
3.做好防腐设施，减少装置腐蚀。
参考文献
[1]刘文君，余姣，马向伟，等.影响硫磺回收装置长周期运行因素分析[J].石油与天然气化工，2017，46（1）：27-33.