硫磺回收装置恒温反应器反应热的回收利用

刘德尚 申坤 张建光 赵一桦 陈天华 谷利军 王建荣

（长庆油田分公司第一采气厂）

1 概述

第一采气厂第五净化厂硫磺回收装置设计规模与900×104m3/d 的脱硫脱碳装置匹配，于2015 年12 月30 日建成投产，采用选择催化氧化法技术（SCO 工艺），处理净化装置分离出来的酸性气体。设计硫磺回收装置酸气进气压力为40～60 kPa，温度40～45 ℃， 额 定 工 况 酸 气 流 量 13 380 m3/h（20 ℃， 101.325 kPa）， 硫 回 收 率 大 于 或 等 于98.5%，H2S 含量2.8718%（41.39 g/m3），日产硫磺12.3 t。恒温反应器中，H2S 同O2进行选择氧化反应，将95%以上的H2S 氧化成单质硫，为防止床层温升过高导致催化剂失活，恒温反应器采用内插管换热形式，采用锅炉水汽化，产生3.0 MPa 蒸汽的方式带走反应热。恒温反应器产生的3.0 MPa 蒸汽通过中压蒸汽空冷器E-0705 冷凝后返回汽包，实现中压蒸汽的循环利用。

2 运行中存在的问题

经过2016 年硫磺回收开车及连续运行中发现，酸性气体进恒温反应器的温度偏低，而硫磺回收在运行过程中，酸性气体中的H2S 在恒温反应器中与空气中的O2在催化剂的作用下进行反应，产生大量的热量，为了防止恒温反应器床层温度超温，通过锅炉水汽化的方式，带走恒温反应器的反应热，高温蒸汽经过空冷器降温、冷凝后，进入汽包，恒温反应器产生的蒸汽温度高，空冷器需要长期不间断运行，大量的热量通过空冷器散热片被排放到空气中，浪费了大量的热量和电量，造成能源浪费[1-5]。若是在酸性气体进恒温反应器反应前增加一套换热设备，提高酸性气体进恒温反应器的温度，最大限度的利用恒温反应器产生热，进而降低生产运行成本，实现节约能源的目的。

3 回收利用工艺改造

为了最大限度的回收利用恒温反应器的反应热，分别在汽包出口，即蒸汽进空冷器前引出两条蒸汽管线，用于提高酸性气体进恒温反应器前新增换热器的热源和过程气进绝热反应器前新增换热器的的热源。经过换热后的蒸汽进入新增的凝结水分离器，实现汽水分离，在通过凝结水泵加压，进入汽包，完成一个闭式循环，进而达到蒸汽重复利用的目的[6-10]。硫磺回收恒温反应器反应热回收利用改造后工艺简图见图1。

4 经济效益及运行效果分析

2016 年5 月份对硫磺回收装置工艺进行调整改造，于2016 年12 月底投产运行，经过一年多的运行，改造后硫磺回收装置运行安全平稳，有效的提高了蒸汽的利用率，节约了能源，降低了装置生产运行成本。

按照2017 年全年运行，每天平均回收生产蒸汽9.6 t，扣除硫磺回收装置年度停产检修时间35 天，年累计可回收利用蒸汽约3 168 t。

而燃气锅炉理论上每产生1 t 水蒸汽，需要消耗约天然气70～75 m3，取平均值72.5 m3，则硫磺回收工艺调整改造后每年可节约天然气为22.96×104m3。

天然气销售价格按每方1.1 元计算：每年可降低生产运行成本25.26 万元。

图1 硫磺回收恒温反应器反应热回收利用改造后工艺简图

5 结束语

1）在硫磺回收进行工艺调整改造前，结合了原有的工艺流程，组织技术人员充分进行了论证报告，确保了工艺调整后硫磺回收装置的安全平稳运行。

2）工艺调整改造后，最大限度的回收利用了硫磺回收恒温反应器反应热，减少了热损失。

3）在生产运行中，每天可回收利用蒸汽约9.6 t，每年可降低生产运行成本25.26 万元，节能降耗效果明显。