分析影响硫磺回收装置硫转化率的主要因素

金敬昊

摘要：自从硫磺回收装置建成和正式投产以来，该装置运行比较平稳，产品的质量符合特级品的要求和标准。本文以硫磺回收装置作为重点考察对象，有效的分析硫磺装置硫回收率的影响因素，并且对其中的影响因素提出了解决方法，为装置长期稳定运行和生产提供出了重要保障。

关键词：硫磺回收;硫转化率;主要因素

随着当前我国城市化建设发展速度不断加快，对于环保工作的要求也越来越高，当前国内已经建设出了很多硫磺回收装置，来对炼油厂当中富含硫气体以及各种酸性气体进行回收，但是因为我国在该方面技术的发展程度相对较晚，在硫回收的技术水平上达不到相关的标准，对于硫磺回收装置如何操作，以提高硫转化率对于克劳斯硫磺回收装置来说是一项非常重要的工作。

1.酸性气流量和组分波动情况

原料当中的酸性气体主要来自于是酸性水汽提和胺液再生装置的酸性气，酸性水汽提装置的酸性气体流量相对较少，并且构成成分也比较稳定;再生装置酸性气体流量和成分的波动影响相对比较明显，存在带烃以及液体状态下出现副反应问题，所以说酸性气体含量的波动主要是因为一些再生酸性气体含量产生变化。在装置的反应过程当中，再生装置的酸性气体流动产生波动时，反应完成之后会产生空气过剩或者是空气不足的问题，对于空气过剩造成的一级和二级反应内部的氧气量过剩以及催化剂硫酸盐化问题失去活性，并且降低了硫磺当中的水解率，造成反应过程当中烃类物质不能完全燃烧，氨分解率降低，形成了碳元素生成结晶沉积，堵塞在设备的管道内部，造成了反应过程当中硫元素的回收率明显下降。为了有效避免这方面的问题，在实际的反应操作当中，需要上游装置来不断提升操作反应，避免酸性气体流量和构成的气体成分产生明显的波动，并且将酸性气体当中各种不同的空气构成含量进行有效的控制，在生产当中需要提升酸性气体的含量，保证烃类物质完全燃烧，防止影响到硫磺的整体质量。

2. 硫磺回收工艺和尾气处理工艺

2.1硫磺回收工艺

装置公称设计规模为36×104t/a，操作弹性为30～110%，年开工时数为8400小时，装置运转周期为3年1检修。硫磺回收采用两级转化CLAUS制硫工艺（常规CLAUS硫磺回收工艺是由一个热反应段和若干个催化反应段组成。即含H2S的酸性气在燃烧炉内用空气进行不完全燃烧，严格控制风量，使H2S燃烧后生成的SO2量满足H2S/SO2分子比等于或接近2，H2S和SO2在高温下反应生成元素硫，受热力学条件的限制，剩余的H2S和SO2进入催化反应段在催化剂作用下，继续进行生成元素硫的反应。生成的元素硫经冷凝分离，达到回收的目的。）过程气采用自产4.4Mpa中压蒸汽加热方式;酸性气燃烧炉采用双区燃烧技术烧氨，即全部含氨酸性气和部分清洁酸性气和全部配风进入第一燃烧区，该区由于处在氧气富裕的状态下，可以较容易的达到将NH3完全燃烧所需的较高温度，剩余部分的清洁酸性气进入第二燃烧区继续进行CLAUS反应;酸性气操作是装置的正常操作工况，在装置正常操作期间，两路酸性气（清洁酸性气和含氨酸性气）和助燃空气一起进入酸性气燃烧炉，不需要燃烧料气助燃。H2S在酸性气燃烧炉内进行部分燃烧以使进入尾气处理部分的尾气中H2S/SO2的比值为2：1。

2.2尾气处理工艺

加热后的尾气经尾气-氢气混合器后进入装载有Co-Mo催化剂的加氢反应器。引入富氢气与尾气在尾气-氢气混合器中进行混合，以提供进行加氢反应的还原介质。在加氢反应器中，在催化剂的作用下，过程气中硫组份（SO2，COS，CS2，和气态硫磺）被还原或水解成 H2S。在加氢反应器中发生的是放热反应，离开加氢反应器的尾气温度升高，需要经尾气处理废热锅炉回收热量并降温后进入急冷塔。尾气处理废热锅炉壳程发生0.45Mpa（g）蒸汽，壳程液位由除氧水的流量进行控制。在尾气处理系列停工情况下，由于尾气处理溶剂再生重沸器不需要蒸汽，装置自产的蒸汽除自用外向外输出。进入急冷塔的尾气在塔内被急冷水直接冷却至饱和状态，塔底急冷水使用急冷水循环泵加压并经急冷水空冷器和急冷水冷却器冷却至35°C返回急冷塔循环使用。急冷水循环泵出口部分急冷水经过急冷水过滤器进行连续过滤。尾气中冷凝下来的酸性水在冷却后被送出装置进行处理。急冷塔顶尾气管线设置H2 在线分析仪，在线分析急冷后的尾气中的H2 含量。为了防止酸性水对设备的腐蚀，需向急冷水中注氨，操作中根据Ph值大小，确定注入的氨量。急冷后的尾气进入尾气吸收塔，并在塔内与浓度为45%的贫MDEA溶剂进行逆相接触以吸收其中的H2S及部分CO2，尾气吸收塔底的富溶剂经富液循环泵送至本系列的溶剂再生部分进行再生。脱硫后的尾气（包含10ppm（v）的残余H2S）在尾气吸收塔除雾器脱除夹带的液滴后进入尾气焚烧炉燃烧火嘴。

3.硫转化率影响因素

3.1酸性气进料组成部分

在富胺液再生过程当中会生成少量的烃类物质，所以说酸性气体当中还有少量的烃类物质。因为酸性氣体当中的硫化氢含量超过了50%，所以说硫磺的回收装置当中所运用的是燃烧法来进行反应和处理，再进入到了反应炉的内部燃烧器和空气接触之后，可以将酸性气体当中的烃类物质完全氧化，其中大约1/3的硫化氢和氧气反应生成的二氧化硫，所生成的二氧化硫和剩余2/3的硫化氢再一次进行反应，充分满足了装置尾气当中二氧化硫和硫化氢的比例为1：2，如果酸性气体当中烃类含量过多，如果通风不足烃类物质没有被完全的反应和燃烧，则烃类物质在反应炉的内部会进行分解生成碳，最终会造成碳硫混合物也俗称 “黑硫磺”。在此反应过程当中，需要不断的提升胺液再生闪蒸罐的操作质量，保证大量的烃类物质在反应过程中被蒸发出来，在再生塔当中尽可能不再出现烃类物质，所以说酸性气体的构成烃类物质实际的含量需要控制在2%以内，因此，酸性气体当中因为含量越少，硫化物的转化率也就越高，烃类物质的含量也就越高，硫的实际转化率也就越低。

3.2酸性气中二氧化碳含量影响

在原料气体在经过吸收塔后，硫化氢和二氧化碳气体被胺液吸收，胺液经过再生后，会有硫化氢和二氧化碳气体生成再进入制硫炉，原料气体当中的二氧化碳在反应炉内部是不参加任何的化学反应，因为二氧化碳气体属于一种惰性气体，这种二氧化碳气体的存在会降低反应炉内部的反应效率和温度，同时也会影响到其他气体在反应炉内部进行充分的反应。因此酸性气体当中二氧化碳的含量越少，则硫转化率也就越高，二氧化碳生成量也就越多硫转化率也就越来越低。

4.结束语：

富含硫元素的原油，在脱硫之后的硫化氢整体含量超过了50%以上，本文重点阐述了硫磺回收装置以及尾气处理装置当中对影响硫转化率的几个方面重点因素进行了归纳和总结，希望对提升硫磺回收装置硫转化率的相关操作提供良好的理论支撑。

参考文献

[1]黄继庆，赵家常，岳森，王维东，尹丹辉.影响硫磺回收装置硫转化率的主要因素分析[J].广州化工，2018，46（16）：138-140.

[2]王小雷.硫磺回收装置硫回收率的影响因素及解决办法[J].化工管理，2016（05）：195.

[4]王文伟. 硫磺回收工艺在武汉石化的应用与优化及配套方案研究[D].华东理工大学，2015.

（作者单位：中石油云南石化有限公司）