硫回收装置点火系统问题处理及优化

蔡　建

(河南龙宇煤化工有限公司河南永城476600)



硫回收装置点火系统问题处理及优化

蔡建

(河南龙宇煤化工有限公司河南永城476600)

1　工艺流程

河南龙宇煤化工有限公司硫回收装置采用C-C二段法延伸工艺。来自低温甲醇洗工序的酸性气经酸性气分离器去除液体后，由酸气预热器加热至200 ℃，酸性气分流后分别进入酸气燃烧炉主烧嘴和酸气燃烧炉主燃烧室。进入酸气燃烧炉主烧嘴的酸性气按一定比例配入氧气混合燃烧，并与炉内另一股酸性气发生克劳斯反应：

H2S+3/2O2=SO2+H2O

H2S+1/2SO2=H2O+3/4S2

出炉后高温气体在废热锅炉产0.5 MPa蒸汽，同时降温至170 ℃，并在此分离出液硫。从废热锅炉出来的气体经过1#再热器升温至230 ℃，然后进入一级反应器进行催化反应。一级反应器内装填钛基催化剂，主要化学反应如下：

2H2S+SO2=3/xSx+2H2O

COS+H2O=H2S+CO2

CS2+2H2O=2H2S+CO2

反应后气体进入第1硫冷凝器降温至155 ℃回收硫黄，脱硫后的气体预热至190 ℃再进入还原反应器进行还原反应，主要化学反应如下：

SO2+2H2=S+2H2O

反应后气体进入硫冷凝器降温至170 ℃，回收硫黄；原料气在燃烧炉燃烧反应产生的氢气量能满足催化还原反应的需要，无需其他氢源。通过H2S/SO2在线比值分析仪分析过程气体H2S含量，配入空气混合进入2#再热器，加热至220 ℃左右后再进入二级反应器进行反应，二级反应器内装填钛基催化剂，主要化学反应如下：

2H2S+SO2=3/xSx+2H2O

COS+H2O=H2S+CO2

2H2S+O2=2/xSx+2H2O

反应产生的热量由反应器内置水冷系统通过汽包产2.5 MPa 蒸汽将其移出。反应气出反应器后继续进入硫冷凝器，冷凝出气体中的硫后再进入硫分离器，出硫分离器的气体进入尾气焚烧炉进行焚烧，将气体中的硫化物转化成SO2，气体经余热回收降温后送入锅炉烟气脱硫系统高空排放。所有冷凝分离下来的液体硫黄先流入液硫封，再进入液硫池，通过液硫泵将液硫送至硫黄造粒机及包装机进行造粒和包装。

2　硫回收装置点火系统存在的问题

(1)由于点火用空气和燃料气的流量难以准确控制，造成点火困难，自动点火无法使用。

(2)长明灯(开车烧嘴)关闭后，燃烧器酸性气流量加大至1 500 m3/h(标态)时，出现炉膛前段温度低、后端温度高，且发生火检熄灭的情况。

(3)长明灯火焰有时会因为开启燃烧器助燃空气而熄灭。

3　解决措施

(1)根据现场情况来看，点火燃料为二甲醚，管道虽有保温但未做伴热，且管道最低处未安装导淋阀，不排除管道长期积液的可能性，点火前将低处法兰拆开，进行排水或安装低点导淋。从点火枪前的压力表来看，点火空气路压力表量程为0～0.6 MPa，点火燃料气路压力表量程为0～0.1 MPa。根据多次点火经验数据，双路压力均降至10 kPa左右为较合适的点火成功压力，因此，点火空气路压力表量程选取为0～0.1 MPa。

目前，点火双路压力和流量的调节依靠点火枪前截止阀，效果较差；改为节流孔板，安装至截止阀法兰处，如果点火燃料路和空气路来源压力不稳定，变化较大，可将截止阀更换为减压阀。点火系统改造示意如图1所示。

图1　点火系统改造示意

(2)查找基础设计资料，燃烧器设计最大酸性气流量为1 300 m3/h(标态)左右(此数据为设计方提供)，投入1 500 m3/h(标态)左右的酸性气已超出设计最大工况值，因此烧嘴出口流速大于设计值，造成火焰后移甚至发生脱火现象。为避免脱火现象的发生，应常开长明灯并控制酸性气流量在设计值内；同时，控制好上游净化装置来酸性气体积分数在设计指标范围之内(19%～34%)。

(3)根据分析，开车点火期间出现2次长明灯火焰熄灭的情况，均发生在较冷天气；燃烧器中有积液，开启助燃空气后，积液飞溅至长明灯喷头处将火焰浇灭。长明灯火焰最佳状态应为富氧燃烧淡蓝色刚性火焰，此时火焰不会因外界的风速而熄灭，而点火期间长明灯为黄色柔性火焰状态，为贫氧燃烧状态，通过调整空气流量至富氧燃烧状态，可避免此种现象发生。

4　改造效果及效益分析

改造前，每次开车点火时间平均在3 h左右，甚至更长时间，点火成功与否全凭经验。改造后，大大缩短了开车时间，不必提前点火升温，避免了长时间燃料气升温系统产生积碳进而堵塞液硫管线，同时也减少了积碳对系统液硫管线的影响，保证了装置长周期稳定运行。

按粒状硫黄1 500元/t、年运行时间300 d、φ(H2S)为28%、硫黄转化率99%计，年创造经济效益约214万元；同时，每年可减少排放SO2量约2 000 t，经济和环保效益显著。

2016-05-18)