硫黄回收装置环保停工实践

秦继伟

(中国石化 洛阳分公司 ， 河南 洛阳 471012)

1 装置简介

2019年大检修前，中国石化洛阳分公司炼油三部拥有两套4万t/a硫黄回收装置，采用工艺为常规克劳斯硫黄回收工艺和SCOT尾气处理工艺，装置原则流程图如图1所示。

图1 硫黄回收装置原则流程图

装置始建于2007年，2008年1#硫黄回收装置开工运行，2012年2#硫黄回收装置开工运行。经过多次技术改造和工艺优化，2015—2018年正常生产情况下，硫黄尾气二氧化硫排放平均为157 mg/m3，满足GB31570—2015标准要求二氧化硫排放≤400 mg/m3的环保要求，同时也满足中石化内控二氧化硫排放≤200 mg/m3的环保要求。

2 停工经历及存在问题

装置在2011—2015年进行过多次停工检修，历次停工过程采用瓦斯(天然气)吹硫，急冷塔采用注氨工艺。2015年停工供过程采用系统整体钝化，克劳斯系统停工过程中，尾气不改至尾气焚烧炉，通过控制酸性气燃烧炉氧含量，保证克劳斯催化剂钝化过程中，利用加氢反应器正常回收钝化产生的二氧化硫，保证尾气达标排放。加氢反应器停工钝化过程中，采用急冷水注氨保证尾气二氧化硫达标排放[1]。整个停工过程尾气二氧化硫排放平均为400 mg/m3，排放瞬时最高达800 mg/m3，该数据是硫黄回收装置停工尾气排放最好数据。按照以上历史数据， 2019年大检修即使能够达到历次停工过程的尾气排放最好数据，也无法实现尾气达标排放，环保达标将成为本次停工的重要难题。

3 停工优化措施及效果

3.1 优化措施

按照以往的硫黄回收装置环保停工经验无法解决当前问题，若采用“热氮吹硫”等工艺，除现有流程改造不具备条件外，现有的公用工程氮气管网无法满足要求[2-3]。装置尾气后碱洗改造的前提是装置先停工后才具备施工条件，因此，此次停工无法利用该技术。最终通过综合论证，此次停工进行以下几项优化措施。

3.1.1延长热浸泡时间，减少克劳斯系统硫黄藏量

中石化炼油事业部编制的《炼油主要装置停工、开工指导意见》要求，装置停工前三天时间进行装置热浸泡。热浸泡的目的是通过提高克劳斯反应器入口温度10～20 ℃，提高配风比，降低反应转化率，同时将反应器床层上的液硫由过程气带走，由冷凝器冷凝并回收进液硫系统，避免停工钝化过程中，高温下催化剂上残留的硫黄燃烧导致床层严重超温。此次停工，利用两套硫黄回收装置酸性气可以相互切换的优势，提前一周对1#硫黄回收装置进行热浸泡，2#硫黄回收装置负荷降低至30%以后，通过天然气补燃状态下提前进行热浸泡。

3.1.2固定过氧量进行催化剂钝化，提高过程气量

通常情况下，硫黄回收装置由于停工晚开工早的原因，装置停工过程比较紧张。为缩短停工时间，在床层温升可控情况下，会尽可能地提高钝化气体的过氧量。本次停工从克劳斯床层钝化开始，在摸索次当量配风结束后，仅提高一次风量100～200 m3/h，系统理论过氧量0.5%～1%。为避免床层温升过大，在酸性气燃烧炉补入氮气80～1 000 m3/h，增大了停工过程气量，可及时将钝化产生的热量带走，同时一定程度地降低了系统过氧量。

3.1.3急冷塔增加注碱流程

急冷塔注碱流程如图2所示。

图2 急冷塔注碱流程

在急冷水流控阀与下游阀之间增加注碱流程(图2虚线)，保证加氢反应器钝化过程中，尾气达标排放。原设计的急冷塔注氨流程，由于氨溶于水呈现弱碱性，尾气加氢部分停工过程中，加氢催化剂钝化产生大量的二氧化硫，急冷塔内反应不及时就会到达尾气焚烧炉，引起尾气二氧化硫排放升高。停工前在急冷塔进塔调节阀后增加了注入氢氧化钠溶液的流程，由于氢氧化钠为强碱，能够迅速吸收停工尾气中的二氧化硫气体，避免了加氢反应器部分停工造成尾气超标的风险。停工工况下，通过调整急冷水注碱量，将急冷水的pH值控制在8.1～9.0，能够有效地将尾气排放控制在100 mg/m3以内，保证尾气达标排放。同时不至于注碱量过大，对污水汽提装置造成严重影响。急冷水pH值控制与尾气排放对应关系如表1所示。

表1 急冷水pH值控制与尾气排放对应值

3.2 实施效果

①通过前两项优化措施，1#硫黄回收装置克劳斯反应器钝化时间由原来的48 h减少到26 h(其中一级反应器钝化时长为16 h，二级反应器钝化时长为10 h)，2#硫黄回收装置克劳斯反应器钝化时间由原来的48 h减少到30 h(其中一级反应器钝化时长为18 h，二级反应器钝化时长为12 h)。同时反应器床层温升得到有效控制在120～150 ℃，床层最高温度控制在330～350 ℃。②通过急冷塔注碱，有效地解决了加氢反应器床层钝化过程硫黄尾气排放超标问题，停工整改过程硫黄尾气二氧化硫小时平均排放为75 mg/m3，较之前历史最好数据400 mg/m3降低了81.25%。③急冷水注碱产生的含盐废水，用原流程送至污水汽提装置，由于量较小，同时稳定控制急冷水pH值8.1～9.0，未对装置净化水造成影响，净化水硫化物稳定合格。

4 结论

通过洛阳分公司2019年大检修停工实践，在装置现有条件下，对停工过程进行优化和较小的技术改造，可实现停工全过程尾气二氧化硫环保达标，同时产生的废水可以利用原有污水汽提装置进行处理，实现密闭排放。为同类装置环保停工提供借鉴。