酸性气烃类含量对硫磺回收装置的影响及对策

许同国,燕海龙,李文飞,程春生,徐金文

(中国化工正和集团股份有限公司，山东 东营 257342)

某公司于2017年新建5万t/a硫磺回收联合装置，该装置于2017年底建成并投产，处理来自溶剂再生装置、汽提装置、DCC装置及焦化装置产生的酸性气，投产2年来运行状况良好。

硫磺回收采用部分燃烧、两级转化 CLAUS(克劳斯)制硫工艺，酸性气燃烧炉废热锅炉产生 3.5MPa 中压蒸汽；CLAUS 过程气加热方式采用自产中压蒸汽加热；液硫脱气采用中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司(研究院)开发的“LS-DeGAS 液硫脱气及其废气处理成套技术”。脱气后的液硫送至液硫装车区域装车出厂。

CLAUS 尾气处理采用 LQSR 节能型硫磺回收尾气处理技术及超清洁排放技术，采用低温型 CLAUS 尾气加氢催化剂，尾气采用装置自产中压蒸汽加热升温。处理后的尾气再经碱洗后热焚烧，尾气焚烧炉出口设置蒸汽过热器及焚烧炉废热锅炉，烟气取热后经烟囱高空排放。

自装置投产后尾气中二氧化硫一直保持在250mg/m3以上高于设计值100mg/m3。运行期间对进装置酸性气样进行取样分析发现进装置酸性气H2S含量长期保持在50%以下，酸性气中存在的大量的烃类气及CO2，对装置的运行造成严重的影响，以下就对酸性气影响因素进行分析总结。

1 酸性气中烃类气的来源

1.1 酸性水汽提后酸性气带烃

从催化、焦化、重整加氢装置来的酸性水经脱气、脱油后，分两路进入汽提塔，该汽提塔采用单塔加压、侧线抽出工艺，含硫含氨酸性水经过汽提净化后沿酸性气自塔顶进入酸性气管网。汽提后酸性气主要成分是H2S、CO2及部分烃类气，酸性气中的烃含量取决于上游装置来的酸性水夹带溶解的烃类气及酸性水脱气、除油效果。

1.2 溶剂再生来的酸性气带烃

上游装置脱硫操作波动或不正常，将会使烃类气带到再生装置。富液闪蒸罐的闪蒸效果不好或不及时，将会造成酸性气中烃类气超标。

硫磺装置吸收塔过程气中含有CO2，贫液吸收后进入再生系统，上游装置脱硫气中含有CO2。

2 酸性气中带烃对硫磺回收的影响

2.1 冷凝器管程及工艺管线堵塞

酸性气带烃严重时，酸性气燃烧需要过量的空气，若制硫炉配风不及时，会造成烃类气不完全燃烧造成析碳。

制硫尾气中存在的炭黑会依次经过制硫炉、一级冷凝器、一级加热器、一级反应器、二级冷凝器、二级加热器、二级反应器、三级冷凝器、尾气捕集器、尾气加热器、加氢反应器、尾气处理废热锅炉、急冷塔、吸收塔、最后经过尾气炉燃烧后随烟囱排放进入大气。运行期间，车间多次发现冷凝器排污出现黑硫磺，且炭黑易在低温区域冷凝滞留或沉积在反应器床层造成冷凝器管程及工艺管线堵塞。

2.2 催化剂活性降低

一级反应器中的催化剂分两层装填，上层装填LS-971催化剂9m3；下层装有LS-981G催化剂18m3。二级反应器填装LS-02催化剂27m3，加氢反应器装有LSH-03A催化剂19.1m3。从运行状况看。一级反应器温升45℃(设计70℃)，二级反应器温升5℃(设计19℃)，一级反应器的温升远低于设计值，反应效果差，不完全燃烧的炭黑随过程气进入到反应器，随着时间的推移，细小的炭黑附着在催化剂表面上，导致床层温升不明显。

2.3 硫磺回收率降低

一、二级反应器因过程气在催化剂的作用下发生CLAUS反应，床层温度并伴有一定的温升，床层温度的变化标志着催化剂转化率的高低。温升指标在范围内说明反应效果良好，反之降低。

2.4 液硫质量变差

酸性气燃烧夹带大量的炭黑进入到硫磺系统，随着液硫的流动会进入到液硫池，影响硫磺的品质。

2.5 加氢催化剂超温活性失活

因烃类燃烧优于酸性气中H2S的燃烧效果，造成制硫炉配风高于实际配风量，制硫配风过大会带走一、二级催化剂床层的温度。同时过剩的O2与H2S反应后会生成大量的SO2，未反应完全的SO2进入到加氢反应器造成加氢床层反应加剧，造成温度超过工艺指标，床层温升过高会造成部分催化剂因高温发生崩解。

3 技术对策

3.1 优化富液闪蒸罐的操作

富液中烃类气因富液闪蒸罐闪蒸效果较差会进入到再生塔，高温解析后进入到酸性气系统。

3.1.1 提高富液进闪蒸罐的温度

通过开启贫富液一级换热器的贫液副线，提高贫富液二级换热器富液进富液闪蒸罐的换热温度，来提高富液中烃类气的闪蒸效果。

3.1.2 降低富液闪蒸罐的操作压力

富液闪蒸罐操作压力过高会影响富液中烃类气的闪蒸效果，通过优化从操作压力提高富液中烃类气的闪蒸效果。

3.1.3 富液闪蒸罐撇油

自装置开工来富液闪蒸罐未进行撇油作业，富液闪蒸罐存在大量的油类物质，通过对富液闪蒸罐进行撇油后富液带油情况得以解决。

3.1.4 酸性气分液罐进行清罐

将酸性气分液罐中的冷凝水送至原料水罐避免冷凝后的油类物质再次进入到酸性气管线。

3.2 优化汽提装置的操作

对来自于常减压装置、DCC 装置、延迟焦化装置、汽油加氢精制装置、汽柴油联合加氢装置、连续重整装置及柴油加氢改质装置等装置排放的混合酸性水经脱气、脱油后、分两路进入汽提塔，通过汽提闪蒸后酸性气进入到酸性气管网。

3.2.1 降低原料水脱气罐的压力

通过降低酸性水脱气罐的操作压力提高酸性水中溶解的烃类物质闪蒸率。

3.2.2 原料水罐撇油

脱气后的酸性水进入原料水罐的高效旋流除油设施除油后，再经原料水增压泵加压进入原料水除油器进一步除油， 然后进入原料水罐通过原料水泵分两路进入汽提塔。因装置除油器的除油效果不好，导致油类物质长期存在罐内，严重时进入到汽提塔，汽提闪蒸后进入到酸性气管线。

3.3 优化硫磺装置的操作

3.3.1 优化制硫炉配风

通过多次对装置硫比值仪进行校对，减少硫比值的误差对操作的影响。

3.3.2 降低吸收塔的贫液循环量

因装置运行期间尾气SO2浓度较高，吸收塔的贫液循环量一直保持较高的循环量。通过多次取样发现，硫磺装置吸收塔的富液H2S含量较低，说明贫液循环量过多。过量的贫液除吸收H2S的同时还会带走大量的CO2，富液进入再生塔高温解析后CO2也会进入到酸性气管网。酸性气中含有的CO2会增加硫磺装置的副反应，影响硫磺装置的反应效果。

4 结语

酸性气带烃会严重影响硫磺装置的操作，严重时会导致设备损坏、导致生产隐患。因此，应严密监控原料酸性气中的烃含量，做好应急预案，确保装置安全、平稳运行。