硫磺回收单元

硫磺回收单元 第1节 工艺原理 本硫磺回收装置采用传统Clous法制硫，即将来自脱硫单元的酸性气体直接引入反应炉内，同时引入空气。严格控制酸气与空气的比例，使酸气中烃类全部氧化，一部分H2S燃烧生成SO2和水，其反应如下： CnHm+(n+m/4)O2—→nCO2+m/2H2O ① (n为烃中碳原子数；m为烃中氢原子数) H2S+3/2O2—→SO2+H2O+热量 ② 酸气中剩余的H2S与生成的SO2按如下反应 2 H2S+ SO2—→3/xSx+ 2H2O+热量 ③ 上述①、②及③式的反应主要是在反应炉中完成，反应气体在废热锅炉中释放出热量，被冷却的过程气中生成的单质硫被冷凝分离出来，出废热锅炉的过程气中，还有相当数量的H2S与 SO2存在，因此设置了两级催化转化反应器。通过酸气再热炉和气/气换热器，控制进入反应器的过程气温度，在最佳温度经催化反应生成单质硫，最终使硫回收率达到95%。 第二节 工艺流程及概述 从流程图看，本装置采用典型的直流法酸气再热式硫回收工艺。同时在本装置产生大量热能，由热载体MEG溶液通过废热锅炉E—2250、硫冷凝冷却器E—2450、E—2550吸收热能，并将热能转移至其它单元去提供保温、伴热、加热等，并在其封闭系统内循环使用，周而复始。 来自脱硫单元的酸性气体，经再次分离后直接引入反应炉（E—2650）内，并按比例配入适量的空气，将酸性气体中的CH4及其他烃类全部燃烧，1/3的H2S燃烧生成SO2，在反应炉内反应释放出的热量随反应气体通过废热锅炉将热能传递给MEG（乙二醇）水溶液，过程气通过两回程炉管后温度降至约190℃。反应生成的单质硫被冷凝为液相，从过程气中得到分离并排至液硫罐。被冷却的过程气中还含有约30—40%的H2S与SO2未反应（指占进料气量比例），故被引入酸气再热炉，并经混合室，与再热炉燃烧酸气生成的高温SO2气体混合升温至最佳反应温度270℃，进入转化器—A中，经催化反应生成单质硫。含有大量硫蒸汽的过程气进入（E—2150）热交换器与一级冷凝冷却器来的过程气交换热量，被降低了温度的过程气继续被引入一级冷凝冷却器（E—2450）中，使其降温至硫露点以下，硫蒸汽被冷凝成液相而分离出来，剩余过程气转至 E—2150热交换器与转化器—A出来的高温气体换热升温，再进入第二级转化器，经过转—B的催化反应，再次将剩余的H2S与SO2转化生成单质硫，随过程气经第二级冷凝冷却器（E—2550）与乙二醇换热，其中硫蒸汽被冷凝并捕集分离下来，过程气被引入尾气灼烧炉，经灼烧将尾气中剩余的少量H2S灼烧成SO2随尾气排入大气中。 从废热锅炉、各级冷凝冷却器中分离出来的液硫，集中送至成型单元结片包装出厂。 从流程看出，此工艺是通过两段转化过程即第一段为高温转化，第二段为催化转化段。 第三节 设计基础 1 酸气处理量：18.18Kmol/h，约合432m3/h。 2 酸气组分：H2S>82%（V），CH4≤0.3%（V）。 3 硫磺回收率：>95%。 4 硫磺纯度：>99.5%。 5 尾气中硫含量：24.4Kg/h。 第四节 辅助设施 见硫磺成型装置，本装置设置一尾气灼烧炉，专门将回收的排放尾气中H2S经灼烧转化为SO2，再经烟囱排放。 附属的乙二醇循环系统流经废热锅炉E—2250；硫冷凝器E—2450、E—2550取走制硫过程中的反应热。 第五节 工艺操作要点及控制说明 一、装置平稳操作 进入硫回收装置的酸气来自脱硫单元的再生塔，因此，再生塔操作的平稳与否，是硫回收装置能否平稳运行的基本条件，而再生塔的平稳在很大程度上依赖于整个脱硫单元的平稳操作，因此，要保证硫回收装置的平稳，首先要稳定脱硫单元的操作，特别是避免吸收塔、闪蒸塔、贫液循环量、乙二醇进入重沸器流量大幅度变化和波动。 二、再生塔系统压力与回收处理酸气量的关系： 再生塔压力主要通过控制进入硫回收的酸气量达到某个平衡来实现的，其手段为通过酸气分离器出口酸气管线上的压力调节回路PIC-- 600A/B来实现或完成。 PIC—600A调节回路的作用主要是当再生塔系统酸气压力升高且超过安全设定值，硫回收装置又不允许引入酸气或增加酸气量时，由此回路将酸气引入火炬排空烧掉，从而防止再生塔系统超压而导致恶性事故发生。 PIC—600B调节回路的作用主要是控制再生塔酸气压力恒定在控制值，从而平稳地向硫回收装置提供酸气量，以达到稳定操作的目的。 三、反应炉的操作控制 反应炉属硫回收装置高温转化部分，其硫总转化能力可达60%--70%左右，因此，对反应炉的操作好坏，直接决定了硫回收率的高低。 当进入反应炉的酸气稳定时，由主反应式①-③得知，配入的空气量决定了参加反应的物质是否能达到一个相对较高的平衡转化率。 从反应式看出，维持过程气或尾气中的H2S与SO2比例在2：1，是保证反应达到理论上的平衡和装置始终处于高转化率的关键，而要保证过程气或尾气中H2S与SO2比例在2：1，进入反应炉的酸气与空气之间的比例尤其重要。因此，在选择合适的酸气与空气之比时，既要依据酸气中的H2S、CH4浓度，又要结合随机化验出的过程气、尾气中H2S与SO2含量来确定合适的配风比（酸空比）。 反应炉配风比的维持，主要是通过比例调节回路FIC-2650来完成的，空气量随酸气量的变化，按比例随动跟踪，来保证配风比的稳定。 本装置根据酸气组分所选择的空酸比在2.3左右（体积比），此值并不是不可变动的，它将随酸气组分的变化由操作人员决定或改变。 四、废热锅炉的操作与控制 反应炉产生的反应热，随反应气体的流动而引入废热炉炉管中，本废热锅炉为两管程式，二管程末端设置硫雾捕集网，热载体乙二醇溶液由乙二醇系统的升压泵升压后，引入废热锅炉壳程，并沿折流板流经整个壳程，最后从另一端的出口流出。在此过程中，炉管中流动的高温气流，经管壁将热量传递给乙二醇溶液，乙二醇溶液温度升高，相应反应后的高温气流温度被降至硫露点以下，生成的单质硫由气态被冷凝成液态，从废热锅炉第二管程末端排入硫磺管线。 由于反应产生的高温，使得反应炉处在一个高温、高硫化腐蚀以及温度变化剧烈的恶劣环境中。因此，在保证废热锅炉液位的同时，高温气流与热载体的充分换热，是保证废热锅炉长寿命运转的必要条件，故要严格控制硫回收装置的高限进料量，保证满液位操作，防止废热锅炉壳程产生汽化空间，从而导致炉管过热而损坏。 五、再热炉的操作与控制 再热炉的作用主要是提升进入催化转化器的反应气流温度，使其处于最佳催化转化温度，以达到最高的转化率，由于本再热炉采用酸气再热方式，故其操作主要是通过将引入炉内的酸性气体充分燃烧产生高温气体，与过程气掺合，以达到提高过程气温度的目的。 对再热炉的控制，也是依据处理量的大小，调节进入炉内的酸气量，保证进入转化器的过程气流温度来实现的。 再热炉的操作，要防止空气的过当量配比，以防止过程气中氧含量过剩而导致硫的燃烧，造成转化器超温，触媒的硫酸盐化等。 其次，再热炉在停、开工中，可使用燃料气操作，从而实现除硫、升温等操作工序的要求。 六、转化器的操作控制 转化器中装填的触媒为活性氧化铝，本厂使用的牌号为美国凯撒铝公司系列催化剂之一S—201，此触媒具有比表面积大、抗压碎强度高、反应活性好等特点，是目前硫回收装置首选的高效催化剂之一，其主要成分为Al2O3。 正常生产期间，H2S与SO2在触媒中反应加速，产生部分反应热，表现为床层温度从上部到下部逐渐上升，当过程气中组分相对稳定时，转化器床层温升相对是一个稳定值。本装置根据原资料介绍，第一级转化器床层温升约为39—49℃二级温升约为22—28℃范围内，如温升超过此范围，应考虑系统配风是否适当。 七、硫冷凝冷却器的操作控制 对于两级硫冷凝冷却器来说，它们所起的作用主要是利用乙二醇溶液做冷却介质，对经转化器后含大量硫蒸汽的过程气进行冷凝，使过程气降温至硫露点以下，从而分离出生成的单质硫。在两级冷凝冷却器的出口，均设有捕雾网，其作用是将微小的硫液滴捕集下来，从而达到捕集液态硫，提高硫收率，降低资源浪费，防止污染大气的目的。因此，控制好硫冷凝冷却器的出口过程气温度是很重要的。 八、过程控制 对硫回收装置的操作，应经常性地观察分析全过程及变化，结合尾气、过程气化验单，适时做好调整，并保持装置的稳定运行。频繁的波动，硫收率可降低，造成的损失和污染是可想而知的。 判别硫回收装置的运转状况，应经常根据化验单，结合操作数据及必要的计算，来综合判断，寻找正确的，制定相应的对策，采取及时的措施。 仔细地观察尾气灼烧炉的工作状况，也有利于帮助操作。 第六节 装置开工的检查及准备 装置开工须按一定程序进行，并且要有相应的时间保障，盲目追求快速度，将加剧设备的损坏，大大缩短设备寿命，并造成意外事故。因此开工应按以下顺序进行： 1. 检查、确认及准备。 2. 吹扫、气密性实验。 3. 暖锅（包括废热锅炉、冷凝器、液硫封及液硫管线）。 4. 点火、升温。 5. 投料。 6. 各炉的点火应按照顺序先点灼烧炉，再点再热炉，最后点反应炉。 硫回收装置开工的检查及准备应该在设备检修及验收的过程中就开始着手进行，其过程分为两步，第一是对工艺动、静设备的检查及准备；第二是对仪表控制系统的检查及准备。其次，装置开工应依照严格编制和审查的开工方案顺序进行，避免随意更改方案，打乱程序，盲目蛮干而导致事故发生。 一、动静设备的检查 1 运转设备的检查（见运转设备章节） 2 对静设备的检查 静设备的检查主要是指对检修后的酸气水分离器、反应炉、废热锅炉、冷凝冷却器、转化器、热交换器以及与它们连接的管线、阀门，设备本体上的人孔、手孔等的安装复位是否连接端正紧固，螺栓是否经过脂防锈处理，需安装的配套管件如安全阀、单向阀是否齐全。其它阀门有无泄漏，是否填加盘根，阀门是否经过认真保养，手轮转动是否灵活等。如有问题，需做整改。 部分压力容器设备如废热锅炉、硫冷凝冷却器、硫液封内管等因工作压力、温度均较高，因此每次检修工作完成后，均应考虑安排进行水压试验，确认无异后再投入使用。 当检修工作完成后，为保险起见，应使用鼓风机将空气引入装置内，并将尾气管线暂时用盲板盲堵，将装置内压力升至约0.04—0.05MPa间，进行气密性试验，检查有无泄漏点。检查应包括所有拆卸过的部位以及有可能泄漏的部位。 3 对控制仪表的检查 对控制仪表的检查内容 A. 原各调节回路的工程参数整定有无改变，改变是否需要或合理。 B. 调节器输出值与现场执行机构的变化是否能吻合，执行机构（调节阀）是否灵活，盘根填料有无泄漏。 C. 现场仪表包括阀门定位器、压缩空气减压阀、电气转换器、仪表电缆以及变送器的安装均已完成，安装牢固，没有外观缺损，气源信号无堵塞。 D. 空气减压阀排污孔是否畅通，并排尽积水积尘。 E. 供电供风准确无误，工作正常。 4 准备工作的最后一步是检查确认工艺装置、仪表系统等各控制阀门在开工工作启动时，应该所处的开关位置，切记不得忽视这一步工作。因此此步骤应由单元操作人员、班长、单元负责人、车间技术负责人分别逐级检查确认，并逐级检查结果，不得有半点疏忽。 5 上述工作均已完成，并整改工作已达到要求后，接下来的工作就是向废热锅炉、硫冷凝冷却器、硫液封及液硫管线引入热介质MEG循环液提供保温。将MEG系统温度逐渐控制在正常值附近，经过适当的时间，废热锅炉、硫冷凝冷却器、硫液封、液硫管线保温达到正常温度时，向硫液封充装片状成品硫磺，充填满并全部融化后即可准备各炉点火。判断保温是否达到正常温度的标准是： 液硫管线、硫液封外管用固体硫磺靠近，可以融化。 废热锅炉、硫冷凝冷却器中MEG温度超过100℃并有持续2小时以上的恒温时间。并检查和切断燃料气进入装置内的每一个阀门，拆除尾气管线上的盲板。 当各项工作进行完毕后，启动鼓风机向装置引入300—600NM3/h空气，吹扫3—5分钟，停止吹扫。 准备好火把、管钳、活动扳手等工具，实施点火。 第七节 点火及升温 一、点火 1 点火前，应再次检查各炉的燃料气管路，并将燃料气控制 阀彻底关断，防止泄漏燃料气至炉内。确认无泄漏后方可进入下一步。 2 启动回收风机，将供风压力PIC—2650调节回路投入运行，压力设定在49KPa。 3 经空气管线开启压缩空气进入反应炉、再热炉，用大风量 吹扫全回收系统，吹扫时间不得少于3分钟，约控制在3—5分钟，将系统内所有可燃气体吹扫至尾气烟囱排空。 4 关闭吹扫空气，打开点火孔。将火把送入炉内，微开供风 阀，保持小风量。待调稳后，逐渐开启燃料气供应阀，将火嘴点燃，并调配好燃料气、空气比例，维持最低量的稳定燃烧。如果点火失败，必须切断燃料气，重新进行空气吹扫，置换出燃料气，再行点火，反复进行，直至点火成功。 5 各炉点火顺序不作具体要求，但可依据方便安全原则，从 尾气灼烧炉逐级逆流程点火。 6 以后的升温应按升温曲线进行，并保持必须的升温速度和 恒温时间，要说明的是：严格控制升温过程，对延长设备使用寿命，减少检修工作量，提高装置安全运行周期具有长远意义。 7 为了能够有效的控制点火初期的炉膛温度，在火焰稳定的 前提下，可采用超出化学当量2—10倍的过剩空气来控制温升。但切记，此操作必须是在有良好的停工除硫操作基础上进行，此步骤不宜用于短期停工后的开工。 8 在超化学当量配风操作时，还需注意的是随时间推移，转 化器床温的上升，应逐渐减少过剩空气的配入量，以达到升温目的。也可同时增加燃料气量，但过剩氧的持续应在转化器床层最高温度接近190℃时，将配风比降至化学当量，防止触媒过热，硫酸盐化和设备腐蚀的发生。 二、恒温及升温 系统各炉经过检修期较长的停工阶段，各炉温度已接近常温，且由于各种施工原因，炉内衬里材料有可能受潮，在局部的高温下，可能造成衬里开裂，崩塌等现象，从而降低炉子使用寿命，甚至造成炉子损坏等恶果。因此各炉点火后必须维持一个低温运行期，并在可控制的状况下按升温曲线逐步升温，最终达到或接近正常操作温度。 升温曲线： 转化器床层触媒正常工作时要维持基本反应温度，因此在投料前要求逐步升至工作温度，否则将造成剧烈温升、硫冷凝或堵塞，导致投料失败。因此转化器的升温也需要逐步进行，否则将给装置运转带来困难，且触媒有可能受到严重损害，转化效率下降。 第八节 进料条件 本节所述的进料条件指回收装置在开工投入酸气前，应具备何状况，其中包括对上游装置的运行及提供的酸气规格等。 1 对原料酸气要求 脱硫装置天然气处理量≥30×104m3/d；且可向回收装置提供稳定的酸气量；酸气中H2S≥82%（V）；CH4<3%；温度≤42℃，不含液体。 2 对装置要求 A. 装置经过严格的升温程序，系统已由静止到热态恒温，并对联接部位进行了必要的热紧固，没有泄漏。 B. MEG系统正常向装置提供保温，废热锅炉，硫一、二级冷凝冷却器已充满MEG溶液且循环正常。 C. 废热锅炉烟气出口温度≥150℃，反应炉、再热炉燃烧稳定，且炉膛衬里已具较高温度。再热炉出口温度TIC—2050已稳定地控制在280—320℃之间。 D. 转化器床层温度：转—1上下部 280±10℃； 转—2上下部 240±10℃ E. 冷—2尾气温度TI—2550控制在125—135℃之间。 F. 酸气、空气各控制回路的检测系统、执行机构均已启动，并已正常使用。 G. 各液硫封已灌装好硫磺，并可保证不泄漏过程气。 3 切换操作 切换操作是指升温过程已结束，装置已达到进气所要求的基本条件，反应炉、再热炉由燃料气操作改为投入酸气，进入正常生产的操作。 A. 切换先从再热炉着手进行。切换时，缓开少量酸气引入炉内，并适当配入部分空气，观察火焰变化情况，如火焰稳定，关小燃料气入炉量，观察火焰情况，火焰稳定，再增加酸气引入量，减少燃料气量，这样周而复始，直至燃料气全部关闭。酸气维持化学当量或次化学当量的配风燃烧，并根据再热炉出口过程气温度变化调整酸气入炉量。当炉内燃烧稳定，出口过程气温度相对稳定时，再热炉的切换结束。 切换结束后，应依据酸气组分，准确计算配风量，使酸气确保正常燃烧，而烟气中没有过剩氧存在。推荐的酸空比大约在1：4.5—6范围内。 B. 反应炉的切换 当再热炉切换完毕后2—10分钟内，可对反应炉进行切换操作，具体方法为： 减少进入反应炉的燃料气量，引入少量酸气，待流量稳定后，再次减少燃料气量，并依据酸气量相应配入需要量的空气。周而复始，直至燃料气全部关闭。在操作中，注意操作的平稳过渡。否则将造成再热炉的波动甚至熄火。 当燃料气全部切断后，应依据酸气入炉量准确配入空气量，使酸气中1/3的H2S氧化。反应炉推荐的酸空比大约在1：2.1—2.3左右。 以上操作完成后，切断操作基本完毕，装置转入正常生产。操作者应在15—30分钟内，严密观察装置的运转情况，按各项操作指标，调整进入冷—1、冷—2的MEG量，稳定冷凝器出口过程气温度在操作指标附近。 严密观察转—1 、转—2床层温升，依据处理量大小及时调整再热炉过程气温度在操作指标范围内，保证过程气在转化器中进行正常反应。 注意在整个调整过程中，要严格依据酸气组分来配风，可能在初期开工到稳定地生产过程中，酸气组分有一定范围的波动。因此进料前以及进料后的一段时间内，应及时通知化验分析人员，取样分析酸气、过程气、尾气组分。并依据分析结果计量显示综合考虑装置的配风，使装置在尽可能短的时间内进入正常状态，以避免发生严重大气污染或催化剂积炭、超温、灼烧炉放炮过热等异常而导致事故。 整个燃料气，酸气切换过程应尽量在短时间内完成，否则将对设备造成严重硫腐蚀，特别是再热炉切换完成后，反应炉的切换应尽早完成，不得拖延。 第九节 装置负荷调整 一、回收装置应依据天然气处理量及装置能力，严格控制进料量，及时调整负荷，避免盲目操作。 因PIC—600A/B两个调节回路分别控制着脱硫再生的压力，特别是PIC—600B，由于直接控制了酸气压力，回收装置的酸气进料量完全取决了PV—600B的开度。因此，PIC—600A/B两回路的控制，特别是PIC—600B的控制对回收处理量的影响是较大的。 二、正常情况下，反应炉、再热炉的配风控制系统比例控制器应投入自动，以利于自动跟踪。同时在装置进行负荷变动时，无须改变比例控制器的自动运行，只要控制好酸气进料量，配风系统会由比例控制器自动完成跟踪。 反应炉的配风除由比例控制回路FIC—2651A控制外，另设有一路反馈控制回路FIC—2651B，其给定值由在线尾气检测仪ADA的输出给定。当ADA不能正常工作时，要启用此回路必须要保证鼓风机有足够的压头，且应将回路改为给定，只能作为主配风的补充，而不能完成反馈控制功能。因此，在操作中可相机安排具体对策。 第十节 操作参数及控制回路 仪表位号 控制点位 单位 设计值 量程 调节器正反作用 调节阀正反作用 备注 FI-2650 反应炉酸气流量 m3/h 432 500 FI-2050 再热炉酸气流量 m3/h 10 0-10 FIC-2651A 反应炉空气粗调 m3/h 740 0-10 反 FIC-2651B 反应炉空气细调 KPa 0-10 反 PIC-600A 酸气放空压力 KPa 70 350 正 PIC-600B 酸气进回收压力 KPa 45 350 正 PIC-550 乙二醇高压泄压 KPa 725 1400 正 PSL-3150 灼烧炉燃料气压力低报 KPa 200 0-700 FIC-2051 再热炉空气流量 KPa 0-25 反 PIC-2650 回收风机出口压力 KPa 49 100 正 PI-2650 酸气入反应炉压力 KPa 100 PI-2651 空气入反应炉压力 KPa 反 LIC-2000 酸水分离器液位 % 30 正 LI-2250 废热锅炉液位 % 50 TIC-250 酸气空冷器出口 ℃ 52 0-100 TIC-2050 再热炉出口温度 ℃ 275 0-400 反 TIC-2250 废热炉过程气出口 ℃ 190 0-250 取消 TSH-600 酸气温度高报 ℃ 60 100 TI-2151 冷一过程气进口 ℃ 310 0-400 TI-2150 一级转化器出口 ℃ 336 0-500 TI-2152 二级转化器进口 ℃ 204 0-500 TI-2251 废热炉乙二醇出口 ℃ <171 0-200 TI-2252 废热炉乙二醇进口 ℃ 149 TI-2300 一级转化器上部 ℃ 275 0-500 TI-2301 一级转化器下部 ℃ 336 0-500 TI-2302 二级转化器上部 ℃ 204 0-500 TI-2303 二级转化器下部 ℃ 232 0-500 TI-2450 冷一过程气出口 ℃ 177 0-200 TI-2551 冷二乙二醇出口 ℃ 149 0-400 仪表位号 控制点位 单位 设计值 量程 调节器正反作用 调节阀正反作用 备注 TI-2650 回收风机出口风 ℃ 112 0-150 TI-2000 酸气分离罐温度 ℃ ≤52 0-100 TI-2451 冷一乙二醇出口 ℃ 171 TI-2452 冷一乙二醇入口 ℃ 149 TIC-3150 尾气烟囱温度 ℃ 593 0-800 TIC-2450 冷一过程气出口 ℃ 177 0-200 TIC-2550 冷二过程气出口 ℃ 138 0-250 TIC-2551 冷二乙二醇进口 ℃ 127 0-250 正 第十一节 操作变量及过程分析 一般正常生产期间，由于天然气处理量相对稳定，酸气组分也是相对稳定的，因此调整并不需要频繁进行，只要加强巡视，修正偏离操作指标的各操作点即可，切忌随意大幅度调整操作。 一、当上游装置天然气处理量变化较大时，应随时估计到酸气组分的变化趋势，及时调整配风比。大多数情况下，上游装置如操作正常，气液比越小，酸气中CH4含量可能较高，个别时候可高达4—8%。因此适当地增加或减少配风量，要慎重及时地进行操作，否则将造成后患。 提供回收装置作保温、冷却介质的MEG浓度应控制在60%，浓度低于范围均会产生一系列连锁反应，因此应时常关注MEG浓度，保证调配比例，保证废热锅炉的安全运行。 二、回收装置生产过程短、反应快捷。装置收率的高低与操作有直接联系。因此在严格配风的基础上，考虑到计量、化验分析、设备效率等因素，应对生产过程实行定时定点检测分析，从而验证装置运行状况，及时调整操作，维持较高收率。 对生产过程的分析，第一是观察各项操作指标的变化，判断装置运行工况，作出判断；第二是依据对原料酸性气、过程气、尾气的化验结果来印证装置运转情况。 一般正常生产条件下，酸气组分变化不大，因此转化率高低取决于配风的准确程度。 反应炉的配风前述已提供了一个相对的配风比系数，但在实际操作中，可依据对装置的分析判断做适当调整优选，以保证得到最高的收率。 提供分析的手段是对废热锅炉出口过程气、冷凝冷却器—1、--2进出过程气以及尾气的H2S、SO2组分分析，要求H2S与SO2的比值尽量接近2：1。 有关配风与硫转化率对应关系如图表示： 第十二节 催化剂的保护 人工合成的活性氧化铝催化剂，具有强度高、堆积密度小、转化效率高等优点，但价格昂贵。因此保护好催化剂的活性，延长使用寿命，对于降低生产成本，减少检修工作量，装置高效率运转是大有帮助。 硫回收装置的高收率在相当大程度上得益于催化反应的继续。因此对催化剂的保护，是长期保持高硫回收率的必要条件。对催化剂的保护应着重从下面几点进行。 A. 严防热老化 催化剂是一种多孔结构的金属氧化铝，过度的高温，将导致其烧结而失去大量活性中心。因此转化器应严格控制温度，杜绝发生过热。 水热老化是一个应引起注意的问题，因本装置特点，此现象不突出，不予叙述。 B. 硫酸盐化 催化剂的硫酸盐化是导致催化效率降低的一大因素，引起的原因主要是在有过剩氧存在下，高的SO2分压使活性氧化铝分子结构变化，这种现象在二级转化器中比较普遍，由于此现象可以通过再生的方法得到活性恢复。因此在确认硫酸盐降低了效率时，可进行再生作业。 C. 结焦结炭 此现象主要发生在开、停工及长时间低处理量运行时，由于燃料气计量或酸气中CH4含量太高，导致配风不足而生成焦油、碳黑等，使催化剂活性中心堵塞。目前通过再生的方法也难以完全恢复其活性，一般是采用更换催化剂来维持转化率。因此在低处理量下，注意配风比的调整，可避免此现象，仪表的准确计量也是重要条件。 第十三节 短期停工及开工 短期停工主要是包括停电、设备堵塞、事故处理以及其他原因需将装置断料停运的操作。因停工后在不长的时间内要恢复生产，因此将装置安全地停下来，避免发生意外，并为再次投料运转做好准备的过程称短期停工。 一、停电停工 当装置发生停电、仪表风、电动设备、冷却介质中断供应或停止。此时应在最短时间内作好如下工作。 1 切断上游装置来的酸气，并将其引入火炬排空。 2 切断回收鼓风机出口阀，防止酸气倒流。 3 关闭所有进入炉内的可燃气体以及空气阀门，包括观察孔、点火孔等的冷吹风源，防止转化器超温。 4 加强对废热锅炉液位的监控，防止低液位。 5 认真观察DCS系统运行情况，特别是UPS系统，是否能自动继续供电。 6 加强装置巡检，随时准备开工。 二、短期停工 当装置出现严重跑、冒、滴、漏或事故，不能维持生产，需停工检修时，应进入短期停工程序。 短期停工应有步骤的进行： 1 首先将再热炉、反应炉的酸气切断，送入火炬排空，并及 时送入燃料气，改生产为装置除硫操作，并尽量提高两级转化器的入口温度约20℃左右。此时，对燃料气的配风应严格按化学当量配比，不得使烟气中有过剩氧存在，否则，将引起转化器床层超温。 2 在条件允许的情况下，至少应维持除硫操作2-4h，这要依 据预计停工时间长短和允许程度来灵活掌握。 3 当除硫结束后，切断所有进入反应炉、再热炉的可燃气体 和空气，包括观察孔、点火孔的冷却风，封闭装置，保温静置。（必要时可将灼烧炉熄火，并关闭主火嘴一、二次配风） 4 切断风机出口阀门，停运鼓风机。 5 加强对废热锅炉液位的监视，保证满液位操作，并维持MEG的循环。 6 严密监视转化器床层温度的变化，如有个别超温点，及时检查和切断漏入装置的空气和仪表风。严格地控制转化器床层温度在360℃以内。否则应采取应急措施。 7 如发现停工以后转化器床层温度普遍上升较快较多，应判断为氧气侵入而导致硫燃烧，在不能有效遏制温升的情况下，应用燃料气再次点燃反应炉，按化学当量或微次化学当量配风，利用惰性烟气迅速置换出装置内残留的空气。从而制止床层的触媒超温。（如惰性气体置换时间较长，再热炉也应考虑同步进行） 8 为了防止上述超温发生，停工后应有相应的观察时间，不要急于拆开主流程中的设备进行检修，否则将引起不可控制的硫燃烧。 9 当停工完毕，需要拆开主流程中的设备及管道时，应有严格的防氧侵入措施。 三、警告 不管是因停电而停工或因其他原因短期停工，操作者在其过程中和停工完毕后，都不可掉以轻心，应加强装置的巡检，认真判别，分析装置的任何变化，不应有半点马虎，并及时向技术人员及车间生产管理人员汇报情况，密切合作。 四、短期停工后的开工 短期停工后，由于装置近似于恒温状态，故开工并不困难，因此，开工也应按顺序进行。 1 首先点燃灼烧炉。在点火前，应将主火嘴一、二次风门打开，利用自然抽风置换5-10分钟，将炉内可燃气体置换干净，再行点火。 2 用燃料气点燃再热炉，并控制火势，不得使出口烟气温度太高，要求控制在300℃以内。 3 点燃反应炉，在点反应炉时，如果停工时间不长，炉膛衬里发红且明亮，说明炉温还较高，此时可直接引入酸气进行生产阶段。否则，也应先用燃料气点燃反应炉，按化学当量配风燃烧，待炉温及转化器床层温度正常后，进入酸气切换步骤。 4 装置切换为酸气投产后，应视酸气组分变化灵活掌握配风比，认真设定配比值。 第十四节 定期检修的正常停工及程序 定期检修是指有的停工检修，在此主要指装置每年的大修、中修的停工。因检修时间较长，设备需要打开，因此，装置必须要认真的进行停工作业，从而保证装置安全的停工，顺利实施检修。同时也是为了避免停工期间装置发生严重腐蚀、中毒等事故，从而保证装置长周期运行。 一、停工步骤及操作 回收的停工主要经过除硫、惰性气体置换、降温等三大步骤。 二、除硫 由于检修的需要，停工中须将装置内，主要是转化器触媒所吸附的液态硫清除，以便于检修及下次顺利开工。 除硫一般分两步进行。第一步是酸气除硫，第二步是燃料气除硫。第一步酸气除硫因装置处于运行阶段，除硫程度有限。因此，酸气除硫时间无须太长，本装置一般维持8小时即可，然后改为燃料气除硫，此步骤较重要，时间约需16-20小时。 1. 酸气除硫 就是当脱硫单元天然气处理量降至约60%的负荷时，回收装置继续维持生产，并提高两级转化器的过程气入口温度约10-20℃，使触媒吸附的液态硫被升华一部分，并随过程气带走进入冷凝器而分离。 2. 燃料气除硫 当回收装置切断进料酸气时，将反应炉、再热炉引入燃料气，按化学当量配风燃烧，并将一级转化器入口温度比正常操作温度提高15-25℃操作，以加速除硫速度。此时，切记各炉的配风要准确，严禁烟气中存在过剩氧，避免转化器内硫燃烧。同时，更要避免因配风不足而造成的积碳现象发生。 判断除硫是否完成，主要依据两条。第一条是观察液硫封还有无液硫流出。第二条是转化器床层上下部温度差越来越小，且比较稳定，最终达到基本一致。此时，可视为除硫操作以完成。 由于装置规模较小，目前转化器的除硫只能分别进行，当转化器—A除硫结束后，应将过程气管线上旁通蝶阀打开，将再热炉出口过程气直接全部引入转化器—B，对转—B进行除硫操作，由于转—B原操作温度低于转—A，因此，转—B的燃料气除硫过程比转—A所需时间长。 当末级液硫封没有液硫流出，转—B床层上下温差已很小时，燃料气除硫操作结束。 在整个除硫期间，当岗人员要严密监视转化器床层各点温度的变化，一旦发现有温度陡然上升，应采取降低空气配给量，维持次化学当量配风，利用惰性烟气控制燃烧的蔓延，保护设备的安全运行。 三、惰性气体置换 当除硫结束后，将再热炉熄火，并将再热炉出口蝶阀切回原位，将过程气引入转-A，继续维持反应炉燃料气操作，此时即为惰性气体置换，其目的主要是置换装置中残存的H2S、SO2、水蒸气等气体，避免装置的腐蚀发生。 当进入此步骤后，应将工艺加热炉的MEG温度控制在80-100℃之间维持操作。 随着惰性气体置换时间的推移，转化器床层的温度逐渐降低，当两级转化器床层的触媒各点温度均降至190℃以下时，可降低反应炉的燃料气进入量或适当提高配风比，使烟气中维持约1-2%（V）的过剩氧，此时应密切监视两级转化器床层温度变化情况，如有陡然上升，应恢复化学当量配风，继续惰性气体置换，在随后操作中，可逐步增加烟气中氧过剩量，直至转化器床层温度均下降。 四、降温 当转化器床层温度稳定或有下降趋势时，可逐渐增大反应炉配风量，降低燃料气量，提高烟气中过剩氧至3-5%（V）维持操作。 当转化器床层温度继续下降时，可重复以上操作，直至床层各点温度降至160℃以下时，反应炉切断燃料气，适当降低风量，开始冷吹全系统，此时，MEG系统的工艺加热炉在其他各单元没有特殊要求时，可一并熄火，维持冷循环操作。 当转化器床层各点温度降至80℃以下时，取尾气冷吹气体分析O2≥18%，SO2≤0.0015%（V），H2S≤0.001%（V），此时，回收降温操作结束，切断所有进炉的酸气、燃料气阀门，必要时加装盲板隔断，防止有害易燃气体漏入装置。 五、置换 置换主要是指对有可能拆开的酸气管线、分离器等沿途管线，引入氮气吹扫，置换出其中残存的H2S、酸性水等，使检修工作能够安全、顺利进行，防止检修人员发生中毒现象。 置换的管段主要是从脱硫单元再生塔压调PCV-600A/B后，直至反应炉、再热炉前截止阀止，吹扫气直接排入大气，严禁吹入火炬系统，否则将引起安全事故。同时，吹扫排气口下风向禁止有人，防止中毒。 六、回收MEG 当反应炉温度降至250℃以下时，切断MEG来源，可分别回收废热锅炉、一、二级硫冷凝器中的 MEG溶液，并可通过氮气或燃料气的引入，尽量将废热锅炉、一、二级硫冷凝器壳程中的MEG容液彻底回收至储罐。 以上工作全部完成后，回收停工工作结束。 第十五节 正常停工及注意事项 停工结束的标志，是通过对各项预定指标判断其是否达到要求为标准。 回收停工的标准已散见于5—14所述各点，其中包括装置冷吹结束后的H2S、SO2、O2量指标及转化器床层温度上限。 再就是对酸气管线及沿途设备的置换，要求H2S含量在安全线以下，O2含量≥18%（V），酸水分离器V-2000中的酸性水全部排至污水池。 在回收装置的整个停车过程中，各工序是依次进行的，不能随意颠倒或省略。否则将发生设备腐蚀泄漏、人员中毒、受伤、设备应力破坏等事故。因此，当岗人员必须随时监视，调整全过程的操作，认真作好操作数据的记录，分析装置当前状况，及时与单元负责人、车间管理人员联系和汇报，及时纠正异常现象，阻止异常现象的蔓延和发展。