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硫磺回收裝置停工熱氮除硫工藝研究

文檔作者：彭維茂1 陳世明1 宋磊2 王毅1 王公浩1 文檔來源： 1.中國石油西南油氣田川東北作業(yè)分公司 2.四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院		更新日期： 2026年07月19日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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硫磺回收裝置停工熱氮除硫工藝研究
彭維茂1 陳世明1 宋磊2 王毅1 王公浩1
1.中國石油西南油氣田川東北作業(yè)分公司 2.四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院
摘要:目的 降低硫磺回收裝置停工除硫期間尾氣中 SO2 排放量。方法 對比傳統(tǒng)燃料氣除硫及熱
氮除硫工藝的技術(shù)特點(diǎn)、原理及優(yōu)缺點(diǎn),采用 AspenPlus軟件進(jìn)行模擬計算,并結(jié)合熱氮除硫工藝的技
術(shù)特點(diǎn),對3個階段的除硫流程進(jìn)行優(yōu)化操作。結(jié)果 通過對比分析及 AspenPlus軟件模擬計算結(jié)果
可知,熱氮除硫技術(shù)可降低硫磺回收裝置停工期間的 SO2 排放量,將排放尾氣中 SO2 質(zhì)量濃度控制在
400mg/m3 以下。結(jié)論 采用熱氮除硫工藝可解決硫磺回收裝置停工除硫期間尾氣 SO2 排放量大的問
題,但也存在 N2 消耗量大、停工除硫時間長等問題。今后,在優(yōu)化 N2 消耗量、縮短停工除硫時間的基
礎(chǔ)上,熱氮除硫技術(shù)將會得到推廣應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:硫磺回收;熱氮除硫;SO2;尾氣;停工
DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2022.01.001
引用格式:彭維茂,陳 世 明,宋 磊,等.硫 磺 回 收 裝 置 停 工 熱 氮 除 硫 工 藝 研 究 [J].石 油 與 天 然 氣 化 工,2022,
51(1):1-6.
Studyonhotnitrogensulfurremovalprocessduring
shutdownofsulfurrecoveryunit
PengWeimao1,ChenShiming1,SongLei2,WangYi1,WangGonghao1
1.PetroChinaSouthwestOil&amp;amp; GasFieldCDBOperatingCompany;
2.SchoolofChemicalEngineering,SichuanUniversity,Chengdu,Sichuan,China
Abstract:Objective ToreducetheSO2emissionduringtheshutdownofsulfurrecoveryunitfor
desulfurization. Methods The technicalfeatures,theories,advantages and disadvantages of
conventionalfuelgasdesulfurizationandhotnitrogendesulfurizationprocesswerecompared.Aspen
Plussoftwareisusedtosimulatethecalculationandoptimizetheoperationofdesulfurizationflow
duringthreestagesafterconsideringthecharacteristicsofhotnitrogensulfurremovalprocess.
Results ThecomparativeanalysisandAspenPlussoftwaresimulatedcalculationshowedthathot
nitrogensulfurremovalprocesscouldreducetheSO2 emissionofsulfurrecoveryunitduringthe
shutdownperiodandcontroltheemissionmassconcentrationofSO2below400mg/m3.Conclusions
ApplyingthehotnitrogensulfurremovalprocesscansolvetheproblemoflargeSO2emissionintail
gasofsulfurrecoveryunitduringshutdownforsulfurremoval,butproblemsstillexistsuchashigh
nitrogenconsumptionandlongdurationofshutdownforsulfurremoval.Byoptimizingnitrogen
consumptionandshorteningthedurationofshutdownforsulfurremoval,thehotnitrogensulfur
removalprocesswillbepromotedandapplied.
Keywords:sulfurrecovery;hotnitrogensulfurremoval;sulfurdioxide;tailgas;shutdown
1
石 油 與 天 然 氣 化 工
第51卷 第1期 CHEMICALENGINEERINGOFOIL &amp;amp; GAS
基金項目:川東北作業(yè)分公司科研項目“天然氣裝置停產(chǎn) SO2 減排新技術(shù)應(yīng)用研究項目”(CDB-C20200037)
作者簡介:彭維茂,1975年生,碩士,高級工程師,1997年畢業(yè)于西南石油學(xué)院天然加工專業(yè),主要從事天然氣凈化管理及凈化
技術(shù)研究工作,已發(fā)表論文近10篇,多次獲司局級科技獎勵。E-mail:weimao_peng@petrochina.com.cn
硫磺回收是將 酸 氣 或 過 程 氣 中 的 H2S在 高 溫 條
件下通過化學(xué)反應(yīng)的方式轉(zhuǎn)化為硫磺的工藝。通常,
在燃燒單元控制酸氣與空氣的配比,使得進(jìn)入每臺反
應(yīng)器的過程氣中 H2S與 SO2 的體積比≥2,反應(yīng)后生
成氣態(tài)單質(zhì)硫 Sx 和水,過程氣經(jīng)冷凝冷卻后得到液體
硫磺。
由 硫磺回收工藝可知,反應(yīng)器床層催化劑孔隙內(nèi)
始終存留有氣態(tài)硫。同時,裝置中還存在少量液態(tài)、固
態(tài)硫磺及硫化亞鐵等。當(dāng)裝置需要長期停產(chǎn)(如計劃
檢修)時,需對反應(yīng)器進(jìn)行高溫除硫及鈍化操作。高溫
除硫可防止停工后硫蒸氣在催化劑床層中冷凝固化,
堵塞催化劑,影響下次正常開工;鈍化操作可消除催化
劑床層中生成的硫化亞鐵,防止打開反應(yīng)器時硫化亞
鐵發(fā)生自燃,進(jìn)而引起積存硫磺的燃燒,損壞催化劑甚
至反應(yīng)器。因此,硫磺回收裝置在停工過程中,設(shè)備吹
掃降溫前,需要用多道工序?qū)ο到y(tǒng)中殘余的含硫物質(zhì)
進(jìn)行清除處理,使得裝置停工后設(shè)備管道及催化劑床
層不積硫,從而確保檢修過程的安全和裝置開工后催
化劑的正常使用。
目前,硫磺回收裝置停產(chǎn)過程大多采用燃料氣除
硫技術(shù)[1-2],使用燃料氣進(jìn)行當(dāng)量燃燒除硫。因為除硫
和鈍化操作屬于非正常生產(chǎn)工況,為了防止尾氣處理
裝置發(fā)生 SO2 穿透,通常采用旁通方式將 Claus裝置
尾氣直接切換至尾氣灼燒爐,而尾氣處理裝置處于離
線狀 態(tài),致 使 尾 氣 煙 囪 排 出 的 SO2 質(zhì) 量 濃 度 波 動 很
大,最高時甚至?xí)^10000mg/m3。
隨 著 我 國 環(huán) 保 要 求 的 日 益 嚴(yán) 格,近 年 來,
GB31570-2015《石油 煉 制 工 業(yè) 污 染 物 排 放 標(biāo) 準(zhǔn)》和
GB39728-2020《陸上石油天然氣開采工業(yè)大氣污染
物排放標(biāo)準(zhǔn)》相繼發(fā)布,要求大型天然氣凈化廠硫磺回
收 裝 置 排 放 尾 氣 中 SO2 質(zhì) 量 濃 度 嚴(yán) 格 限 制 在
400mg/m3 以內(nèi)[3-9]。而做好硫磺回收裝置停產(chǎn)檢修
除硫操作,盡可能降低天然氣凈化廠 SO2 排 放,就 成
為當(dāng)前面臨的重點(diǎn)工作,對硫磺回收裝置停工過程的
達(dá)標(biāo)排放帶來了挑戰(zhàn)。
熱氮除硫工藝?yán)?N2 不易與硫磺和硫化亞鐵等
物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的原理進(jìn)行除硫,在硫磺回收裝置
除硫和催化劑鈍化初期可以保持尾氣處理裝置繼續(xù)運(yùn)
行,確保尾氣中 SO2 達(dá)標(biāo)排放,是一種環(huán)保 的 天 然 氣
凈化裝置停產(chǎn)過程。
以下對近年來熱氮除硫工藝案例進(jìn)行了總結(jié)與分
析,并對未來該工藝的改進(jìn)方向提出了建議。
1 硫磺回收裝置介紹
1.1 Claus硫磺回收工藝
采用 Claus硫磺回收工藝所回收的硫磺約占世界
硫磺總產(chǎn)量的 2/3以 上[10],其 原 料 為 來 自 天 然 氣、石
油煉廠氣 及 其 他 工 業(yè) 生 產(chǎn) 過 程 的 含 H2S酸 性 氣 體。
上述氣體進(jìn)入燃燒爐后,反應(yīng)溫度在900℃以上,一部
分酸氣與空氣反應(yīng)生成 SO2,另一部分 H2S與生成的
SO2 發(fā)生 Claus反應(yīng)生成硫磺,見式(Ⅰ)和式(Ⅱ)。
H2S+3/2O2?SO2+H2O (Ⅰ)
2H2S+SO2?3S+2H2O (Ⅱ)
Claus反應(yīng)會受到熱力學(xué)限制,因此,在燃燒爐中
只有部分氣體會轉(zhuǎn)化為硫磺,出主燃燒爐的高溫氣流
經(jīng)余熱鍋爐進(jìn)入一級硫冷器,過程氣中絕大部分硫蒸
氣被冷凝分離出來,自一級硫冷器出來的過程氣經(jīng)升
溫后進(jìn)入一級反應(yīng)器,氣流中的 H2S和SO2 在催化劑
床層上繼續(xù)反應(yīng)生成元素硫,出一級反應(yīng)器的過程氣
進(jìn)入二級硫冷器,分離出其中冷凝的液硫。出二級硫
冷器的過程氣升溫后進(jìn)入二級反應(yīng)器,氣流中的 H2S
和 SO2 在 催 化 劑 床 層 上 繼 續(xù) 進(jìn) 行 Claus反 應(yīng) 生 成 元
素硫,出二級反應(yīng)器的過程氣進(jìn)入末級硫冷器,冷卻分
出液硫后,Claus尾 氣 送 至 尾 氣 處 理 裝 置。工 藝 流 程
示意圖見圖1。
2 彭維茂 等 硫磺回收裝置停工熱氮除硫工藝研究 2022
1.2 還原吸收尾氣處理工藝
通常,兩級 Claus反應(yīng)轉(zhuǎn)化率約95%,因此,Claus
尾氣中仍含有部分 H2S和 SO2,無法直接排放到空氣
中,工廠大多采用氧化吸收法或還原吸收法對尾氣進(jìn)
行處理和回收[11],其反應(yīng)式見式(Ⅲ)~式(Ⅵ)。
SO2+3H2=H2S+2H2O (Ⅲ)
S8+8H2=8H2S (Ⅳ)
COS+H2O→H2S+CO2 (Ⅴ)
CS2+2H2O→2H2S+CO2 (Ⅵ)
尾氣經(jīng)加熱后,進(jìn)入含有還原催化劑的尾氣加氫
反應(yīng)器,過程氣中絕大部分硫化物被轉(zhuǎn)化為 H2S。過
程氣冷卻后,進(jìn)入還原吸收尾氣處理裝置的脫硫吸收
塔,H2S氣體被 貧 胺 液 吸 收,從 吸 收 塔 塔 頂 出 來 的 排
放氣進(jìn)入焚燒爐燃燒達(dá)標(biāo)排放,從塔底出來的富胺液
泵送至溶液再生塔處理后循環(huán)使用。工藝流程示意圖
見圖2。
2 停工過程除硫技術(shù)
硫磺回收裝置在停工時系統(tǒng)中仍會殘留較多的工
藝氣體 H2S、SO2 和硫磺,因此,需要對其進(jìn)行吹掃除
硫操作。其主要作用為:①防止裝置在冷卻過程中系
統(tǒng)內(nèi)的硫磺堵塞設(shè)備和催化劑;②盡可能除去催化劑
孔隙內(nèi)吸附的硫磺,以恢復(fù)催化劑活性;③在裝置停工
過程中,設(shè)備或 容 器 很 容 易 受 到 H2S的 腐 蝕,生 成 由
FeS、FeS2、Fe2S3 等幾種硫鐵化合物組成的混合物,部
分硫化鐵常溫下就能與空氣中的 O2 接觸并迅速發(fā)生
反應(yīng),釋放 出 大 量 熱 量,具 有 很 高 的 自 燃 傾 向 性[12]。
同時,為了防止設(shè)備中的硫化亞鐵自燃,需要將設(shè)備中
的硫化亞鐵鈍化。
通過熱力學(xué)軟件 HSCChemistry6.0計算了反應(yīng)
的平衡數(shù)據(jù)(見表1),由表1可知,鐵制容器硫化生成
的 FeS、FeS2、Fe2S3 等幾種硫鐵化合物在熱力學(xué)上 ΔG
均小于0,為自發(fā)反應(yīng),表明在硫磺回收裝置中會生成硫
鐵化合物。硫鐵化合物及硫磺與 O2 的反應(yīng)同樣也是
ΔG<0的反應(yīng),且放熱非常嚴(yán)重,每1mol反應(yīng)會放出
幾百kJ的熱量,表明硫鐵化物容易自燃。因此,在鈍化
的過程中要嚴(yán)格控制 O2 含量和鈍化速度,防止因反應(yīng)
放熱過快導(dǎo)致床層溫升過高,從而損壞 Claus催化劑。
目前,硫磺回收裝置傳統(tǒng)的停產(chǎn)除硫工藝為燃料
氣除硫法,近年來發(fā)展出來的綠色停工工藝還有堿吸
收停工法、酸性氣體完全燃燒吹掃法和熱氮除硫工藝
等。其中,熱氮除硫工藝由于其較好的環(huán)保效益和易
控的操作條件,具有廣泛的應(yīng)用前景。
2.1 燃料氣除硫技術(shù)
目前,煉化企業(yè)的硫磺回收及尾氣處理過程主要
以 Claus+還 原 吸 收 工 藝 為 主,在 停 工 過 程 中 常 常 采
用傳統(tǒng)的燃料氣除硫技術(shù),該工藝首先將硫磺回收裝
表1 平衡數(shù)據(jù)
反應(yīng) ΔG/(kJ·mol-1) ΔH/(kJ·mol-1) K logK
3H2S+Fe2O3=2FeS+S+3H2O -48.654 -44.316 3.347×108 8.525
FeS+S=FeS2 -58.064 -69.829 1.491×1010 10.173
2FeS+S=Fe2S3 -76.533 -76.659 2.567×1013 13.409
FeS+1.5O2=FeO+SO2 -443.857 -462.412 5.866×1077 77.768
FeS2+O2=FeS+SO2 -242.029 -226.984 2.547×1042 42.406
Fe2S3+1.5O2=Fe2O3+3S -460.589 -542.998 5.012×1080 80.700
S+O2=SO2(g) -296.813 -300.093 3.797×1052 52.579
3
石 油 與 天 然 氣 化 工
第51卷 第1期 CHEMICALENGINEERINGOFOIL &amp;amp; GAS
置的物料切換為燃料氣,燃料氣與空氣當(dāng)量燃燒,產(chǎn)生
的熱量維持硫磺回收裝置的熱量平衡。同時,利用高
溫?zé)煔鈱φ麄€系統(tǒng)中殘存的液體硫磺和催化劑吸收的
硫磺進(jìn)行吹掃,最終硫磺將以氣態(tài)形式隨吹掃氣帶出,
將液體硫磺吹掃到低點(diǎn)作為產(chǎn)品回收。回收完系統(tǒng)中
殘存的硫磺后,需要調(diào)節(jié)空氣流量,緩慢提高過程氣中
O2 含量,逐步提 高 空 氣 流 量 和 煙 氣 中 O2 含 量,逐 步
氧化系統(tǒng)中殘余的硫化亞鐵,防止設(shè)備開啟檢修過程
中出現(xiàn)硫 化 亞 鐵 自 燃。在 燃 料 氣 除 硫 期 間,Claus尾
氣跨線直接去焚燒爐,雖然除硫時間相對較短,但由于
系統(tǒng)內(nèi)殘余的硫、硫化亞鐵與 O2 發(fā)生反應(yīng),生成的大
量 SO2 直 接 排 放 至 煙 囪,會 明 顯 超 過 排 放 標(biāo) 準(zhǔn)。同
時,由于燃料氣組分復(fù)雜,容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)分析滯后的現(xiàn)
象,導(dǎo)致空氣配比無法及時隨燃料氣組分更改,引起積
炭、過氧等問題,出現(xiàn)催化劑污染和過熱的現(xiàn)象,從而
降低催化劑活性,縮短催化劑的使用壽命。
2.2 熱氮除硫技術(shù)
熱氮除硫技術(shù)利用 N2 不與硫磺和硫化亞鐵等物
質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的原理進(jìn)行除硫,在除硫和鈍化初期,
系統(tǒng)中 O2 含量很低,故不會生成過多的 SO2,尾氣處
理裝置可以繼續(xù)運(yùn)行,過程氣中的硫蒸氣和 SO2 可以
得到正常轉(zhuǎn)化 和 回 收,煙 氣 中 SO2 可 實 現(xiàn) 達(dá) 標(biāo) 排 放。
鈍化后期會大 幅 提 升 O2 含 量,此 時 需 將 尾 氣 處 理 裝
置設(shè)為旁通,但 由 于 前 期 大 量 硫 鐵 化 合 物 已 經(jīng) 被 O2
消耗掉,在鈍化后期只會產(chǎn)生少量 SO2,其排放質(zhì)量濃
度降至較低水平,可直接進(jìn)入焚燒爐焚燒后排放。因
此,熱氮除硫技術(shù)是一種環(huán)保的硫磺回收裝置停產(chǎn)除
硫工藝[13]。
表2對比了熱氮除硫和燃料氣除硫工藝的區(qū)別。
由表2可以看出,熱氮除硫相對于燃料氣除硫最主要
的優(yōu)勢是可以大幅減少 SO2 的排放量,同 時,還 可 以
回收部分 H2S,且 工 藝 可 控 度 高,不 會 造 成 積 炭 或 系
統(tǒng)溫升過高的問題。但是由于熱氮除硫需要對系統(tǒng)進(jìn)
行較為精準(zhǔn)的控制,且尾氣處理單元仍在工作,要控制
鈍化階段的氣體流量和 SO2 生成速率,防止超過加氫
反應(yīng)器的負(fù)荷,造成 SO2 穿透,因此,相應(yīng)的停工時間
會延長。而且,由于熱氮除硫工藝用到 大 量 熱 N2,能
耗和原料成本會有所增加。整體而言,在當(dāng)前環(huán)保要
求越來越嚴(yán)格的背景下,熱氮除硫技術(shù)提供了一種較
為環(huán)保的硫磺回收裝置停工除硫工藝選擇方案。
表2 熱氮除硫與燃料氣除硫工藝比較
工藝
名稱
工藝
氣體
除硫工藝 鈍化階段
是否跨過
尾氣處理
單元
SO2 排放
情況
對催化劑
的影響
采用
介質(zhì)
停工
時長
燃料氣
除硫
燃料氣
與空氣
燃料氣與空
氣當(dāng)量,利用
煙氣除硫
增加進(jìn)爐空
氣量,富氧燃
燒后進(jìn)行鈍化
是
嚴(yán)重污染(SO2
質(zhì)量濃度最高
可達(dá)10g/m3)
可能積碳或系統(tǒng)
溫度過高,使催
化劑失活
燃料氣
較短
~112h
熱氮
除硫
氮?dú)狻?
空氣
熱 N2
除硫
在熱 N2 中
通入空氣
進(jìn)行鈍化
否
達(dá)標(biāo)(SO2
質(zhì)量濃度
<400mg/m3)
不會積碳;可
能會影響加
氫反應(yīng)器
燃料氣、N2;
可回收部分
H2S
較長
~140h
3 熱氮除硫工藝分析
熱氮除硫工藝過程一般可以分為 3個階段,分別
為除硫階段、微氧鈍化階段和大量氧鈍化階段。為達(dá)
到熱氮除硫工藝的要求,一般需要對硫磺回收裝置及
尾氣處理系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。在一級反應(yīng)器前的再熱
器上分別增加1條 N2 管線和1條工廠風(fēng)管線,同時,
在兩條管線上各增加1臺流量計,便于準(zhǔn)確控制吹掃
氣量。三級硫冷凝器出口管線上增加1條直接去急冷
塔的管線,跨過加氫單元,以免鈍化后期含氧過程氣進(jìn)
入加氫反應(yīng)器床層,對加氫催化劑造成不可逆的影響。
表3統(tǒng)計了近年來一些公司熱氮除硫工藝的基本
情況[13-17]。由表3可知,在鈍化過程中,除個別裝置短
時 間 出 現(xiàn) 過 排 放 煙 氣 中 SO2 質(zhì) 量 濃 度 超 過
400mg/m3的情況外,各裝 置 在 停 工 期 間 排 放 煙 氣 中
SO2 質(zhì)量濃度基本上均能達(dá)到<400mg/m3 的規(guī)定,
有些甚至能控制在100mg/m3 以內(nèi)。N2 消耗量和裝
置規(guī)模及除硫的 N2 流量均有一定的關(guān)系。所有裝置
均 采 取 了 逐 步 升 高O2含 量 的 方 法 進(jìn) 行 鈍 化 ,停 工 時
4 彭維茂 等 硫磺回收裝置停工熱氮除硫工藝研究 2022
表3 近年來熱氮除硫工藝案例
公司
裝置規(guī)模/
(104t·a-1)
N2 流量①/
(m3·h-1)
煙氣中 SO2
質(zhì)量濃度/
(mg·m-3)
停工
時間/
h
氮?dú)庀?
耗量①/
m3
鈍化 O2
體積分?jǐn)?shù)/
%
中國石油廣西石化公司 6 600~1750 <275 150 224426 2.0~6.0
中國石化齊魯分公司研究院 20 8000~9500 20~383 168 1152000 0.6~10.0
神華寧煤集團(tuán)煤制油分公司凈化合成廠 10000 72 0.5~10.0
中國石化海南煉油化工有限公司 9.5 1000~2500 <197 120 195000 0.5~10.0
中國石化達(dá)州天然氣凈化有限公司 20 9000 77~498 132 1500000 0.3~10.0
注:①0℃,101.325kPa下。
間基本控制在1周以內(nèi),表明熱氮除硫工藝在環(huán)保方
面具有較大的優(yōu)勢。
3.1 除硫階段
在吹掃過程中,除液態(tài)硫磺會被吹進(jìn)液硫罐外,部
分硫磺還會被氣體夾帶走,以確保催化裝置中硫磺液
相流動死區(qū)的液態(tài)硫磺得到有效脫除。為了考查硫磺
在氣相中的體積分?jǐn)?shù),采用 AspenPlus軟件計算了不
同溫度下的硫磺飽和蒸氣壓。如圖 3所示,在220℃
下,硫磺的飽 和 蒸 氣 壓 為 620Pa,氣 體 中 硫 磺 體 積 分
數(shù) 約 0.6%。在 240 ℃ 下,硫 磺 的 飽 和 蒸 氣 壓 為
1246Pa,吹掃時 氣 相 中 會 有 1.2%的 硫 磺 蒸 氣。在
N2 除硫階段,溫度一般在 200 ℃以上,可以保證硫磺
的流動性和除硫的 高 效 性,但 為 了 在 保 證 Claus催 化
劑正常工作 的 同 時 防 止 催 化 床 層 過 熱,N2 溫 度 不 能
過高。
除硫階段流程示意圖如圖 4所示,該工段在一級
再熱器前使用 N2 持續(xù)對 Claus系統(tǒng)進(jìn)行除硫操作,吹
掃過程氣進(jìn) 入 加 氫 單 元,其 中 硫 蒸 氣、SO2 被 還 原 為
H2S和水,經(jīng)急 冷 塔 冷 卻 后,進(jìn) 入 尾 氣 吸 收 塔 脫 除 部
分 H2S氣體,最后進(jìn)入尾氣焚燒爐。胺液經(jīng)尾氣處理
裝置再生塔再生后循環(huán)使用,再生酸氣進(jìn)入其他正常
生產(chǎn)制硫系統(tǒng)。該工段主要根據(jù)裝置規(guī)模、硫殘余量
等確定 吹 入 N2 的 溫 度、流 量,根 據(jù) 末 級 硫 冷 器 的
SO2、H2S含量判斷 除 硫 的 程 度,監(jiān) 控 急 冷 塔 塔 頂 H2
體積分?jǐn)?shù)、急 冷 水 pH 值 等 參 數(shù)。在 除 硫 后 期,保 證
SO2 和 H2S基本被吹走后,可以適當(dāng)提高裝置溫度,
增加除硫速率,但要保證硫冷器的正常工作。
3.2 微氧鈍化
除硫階段結(jié)束后,加入一定量的工廠風(fēng)將裝置進(jìn)
行鈍化,如圖5所示。逐步提升 O2 體積分?jǐn)?shù),但通常
應(yīng)低于2%,重點(diǎn)監(jiān)控 Claus系統(tǒng)的壓力和溫度,防止
液硫凝固堵塞系統(tǒng)和設(shè)備,損壞催化劑。采用氣體檢
測管每小時取樣分析過程氣中SO2 和 H2S體積分?jǐn)?shù),
根據(jù)檢測結(jié)果對工廠風(fēng)的量進(jìn)行調(diào)整。在此過程中,
還應(yīng)監(jiān)控急冷塔塔頂 H2 體積分?jǐn)?shù)(1.5%~4%)和急
冷水pH 值(6.5~9),如出現(xiàn)催化劑床層飛溫、急冷塔
塔頂 H2 體積分?jǐn)?shù)過低、急冷水 pH 值異常、排放煙氣
中 SO2 質(zhì)量濃度超標(biāo)等非正常工況,應(yīng)立即減少或切
斷工廠風(fēng)。
5
石 油 與 天 然 氣 化 工
第51卷 第1期 CHEMICALENGINEERINGOFOIL &amp;amp; GAS
3.3 大量氧鈍化
在微氧鈍化結(jié)束后,將尾氣處理裝置切出系統(tǒng),硫
磺回收系統(tǒng)尾氣從末級硫冷器直接到焚燒爐,系統(tǒng)通
入大量 O2 進(jìn) 行 鈍 化,控 制 SO2 排 放 質(zhì) 量 濃 度 小 于
400mg/m3。由于前期微氧鈍化已將絕大部分活性硫
鐵化合物氧 化,在 大 量 氧 鈍 化 階 段 只 產(chǎn) 生 少 量 SO2。
如圖6所示,檢 測 末 級 硫 冷 凝 器 出 口 過 程 氣 中 SO2、
H2S體積分?jǐn)?shù)和排放煙氣中 SO2 質(zhì)量濃度。根據(jù)排
放煙氣中 SO2 質(zhì)量濃度,逐步提升工廠風(fēng) 量,每 個 梯
度穩(wěn)定一定時間,最終當(dāng) O2 體積分?jǐn)?shù)升至約10%時,
對 Claus系統(tǒng)進(jìn)行吹掃鈍化作業(yè)。如催化劑床層飛溫
或排放煙氣中 SO2 質(zhì)量濃度超標(biāo),立即降低或切斷工
廠風(fēng)。
4 結(jié)語
我國日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)對硫磺回收裝置的尾氣
達(dá)標(biāo)排放提出了挑戰(zhàn),針對硫磺回收裝置的停工過程,
熱氮除硫由于其環(huán)保性、操作簡單、可控性高等特點(diǎn),
在越來越多的石化企業(yè)得到了應(yīng)用。但熱氮除硫也存
在 N2 原料成本高、加熱 N2 的能耗成本高等問題。
停工過程對 N2 需求量很大,當(dāng) N2 量不足或系統(tǒng)
無熱源時,可以考慮將少量的燃料氣當(dāng)量燃燒輔助熱
氮除硫,提供加熱的能源,少量 CH4 完 全 燃 燒 即 可 實
現(xiàn)大量 N2 加熱至 200 ℃,這樣可以減少換 熱 器 和 蒸
汽的費(fèi)用,尤其是在初始微氧鈍化的過程中,可以適當(dāng)
保持 O2 含量過量,燃燒后的煙氣會被 N2 稀釋,將 O2
體積分?jǐn)?shù)控制在1%以下。此外,當(dāng)工廠 N2 資源量較
少時,可以考慮將除硫 N2 循環(huán)使用,減少 N2 的費(fèi)用。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]袁輝志,徐翠翠.硫磺回收裝 置 綠 色 開 停 工 工 藝[J].齊 魯 石 油 化
工,2020,48(2):179-184.
[2]黃占修,耿慶光,祝向偉.硫磺回收裝置避免停工過程煙氣SO2 超
標(biāo)排放的措施及效果[J].石 油 化 工 安 全 環(huán) 保 技 術(shù),2015,31(6):
61-65.
[3]馬梟,李小云,李金金,等.基于 GB39728-2020的中小規(guī)模天然
氣凈化廠達(dá) 標(biāo) 排 放 工 藝 技 術(shù) 經(jīng) 濟(jì) 對 比 [J].石 油 與 天 然 氣 化 工,
2021,50(1):1-8.
[4]鄭曉薇,魏在興.改良天然氣吹硫工藝在硫磺回收裝置的應(yīng)用[J].
石油與天然氣化工,2020,49(2):8-13.
[5]熊建嘉,胡勇,常宏崗,等.天然氣凈化廠尾氣達(dá)標(biāo)排放對策[J].
天然氣工業(yè),2019,39(2):94-101.
[6]劉宗社,王軍,倪偉,等.液硫脫氣及廢氣處理工藝技術(shù)探討[J].
石油與天然氣化工,2019,48(3):8-14.
[7]白丹江,蔡明件,謝會.硫磺回收裝置煙氣排放超標(biāo)原因分析及對
策[J].石油與天然氣化工,2019,48(1):18-25.
[8]瞿楊,胡超,陳洪,等.硫黃回收裝置停車期間SO2 減排技術(shù)探討
[J].天然氣與石油,2021,39(4):31-35.
[9]陳昌介,黨占元,劉偉明,等.煉油廠硫磺回收裝置尾氣SO2 達(dá)標(biāo)
排放技術(shù)工業(yè)應(yīng)用[J].石油與天然氣化工,2019,48(2):15-19.
[10]王軍.克勞 斯 法 硫 磺 回 收 技 術(shù) 探 究 [J].燃 料 與 化 工,2020,51
(4):48-51.
[11]陳賡良.SCOT法尾氣處理工 藝 技 術(shù) 進(jìn) 展[J].石 油 煉 制 與 化 工,
2003,34(10):28-32.
[12]沈靜,袁天宇,張永鵬,等.硫化亞鐵自燃反應(yīng)特性及活性抑 制
研究[J].應(yīng)用化工,2019,48(5):1110-1113.
[13]林金安.熱氮吹硫技術(shù)在硫磺回收裝置停工過程中的應(yīng)用[J].化
工管理,2019(23):84-85.
[14]張玉顯,譚鵬,呂欽文,等.氮?dú)獯盗蛟诹螯S裝置停工上的成 功
應(yīng)用[J].石油石化綠色低碳,2020,5(4):23-25.
[15]王玉亮,胡文景,劉愛華,等.降低硫磺回收 裝 置 SO2 排 放 濃 度
成套技術(shù)開發(fā)及 應(yīng) 用 [J].石 油 煉 制 與 化 工,2020,51(2):98-
103.
[16]李龍,羅軍浩,楊吉祥,等.一種新工藝在硫回收裝置停車吹 硫
中的應(yīng)用研究[J].中國 石 油 和 化 工 標(biāo) 準(zhǔn) 與 質(zhì) 量,2017,37(22):
165-166.
[17]彭傳波.大型硫磺回收裝置熱氮吹硫新技術(shù)應(yīng)用分析[J].石油與
天然氣化工,2018,47(6):
?????????????????????????
27-32.
收稿日期:2021-06-08;修回日期:2021-11-04;編輯:溫冬云
6 彭維茂 等 硫磺回收裝置停工熱氮除硫工藝研究 2022

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