蔡航，刘哲
（陕西渭河煤化工集团有限责任公司，陕西 渭南 714000）
［摘 要］ 陕西渭河煤化工集团有限责任公司的硫回收装置接收处理其3套生产装置低温甲醇洗单元产生的富H2S酸性气，硫回收装置采用两级克劳斯+低温SCOT加氢还原工艺。硫回收装置自2011年投运以来，运行过程中出现了一些问题，包括液硫通道堵塞、硫冷凝器内漏、激冷水冷却器堵塞、焚烧炉入口短节堵、排放尾气SO2含量超标、再生塔液泛、SCOT单元界区阀故障率高、硫回收装置运行负荷低等，通过采取一系列应对措施，硫回收装置实现了稳定运行，并对两级克劳斯串接低温SCOT硫回收工艺的经济性进行了简单评价，或可为低温SCOT硫回收工艺的生产运行提供一些指导，为煤化工装置硫回收工艺的选择提供一些参考与借鉴。
［关键词］硫回收装置；两级克劳斯；低温SCOT加氢还原；运行问题；应对措施；经济性评价
［中图分类号］X701.3 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）01-0042-05
1 概 述
陕西渭河煤化工集团有限责任公司（简称陕西渭化）硫回收装置接收处理其3套生产装置低温甲醇洗单元产生的富H2S酸性气，酸性气中H2S体积分数为25%～40%，硫回收装置采用荷兰荷丰两级克劳斯（Claus）+低温SCOT（LT-SCOT）加氢还原工艺，设计硫回收率在99.9%以上，设计硫磺产量为10 000 t/a。
陕西渭化硫回收装置包括酸性气进气段、采用空气助燃且酸性气分流的热反应段、两级克劳斯催化反应段和一级低温SCOT催化加氢反应段，过程气均采用蒸汽间接加热。加氢后的过程气经过水洗激冷后进入吸收塔由吸收剂脱除H2S，净化后的尾气送焚烧炉。吸收剂采用N-甲基二乙醇胺（MDEA）配制的水溶液，富液经蒸汽加热再生后循环使用，再生气送入酸性气进气段。两级克劳斯+低温SCOT加氢还原硫回收装置工艺流程简图见图1。
近年来，低温SCOT硫回收工艺在煤化工装置中已有不少应用。陕西渭化硫回收装置自2011年投产以来，运行过程中出现了一些问题，其中有些问题是反复出现的，经过持续地优化调整及技术改造，现已稳定实现正常工况下尾气中SO2排放浓度≤550 mg/m3的目标，尾气排放符合《大气污染物综合排放标准》（GB 16297—1996）要求。以下对陕西渭化硫回收装置近几年运行中出现的问题及采取的处理/预防措施作一阶段性总结。
2 运行问题
2.1 液硫通道堵塞
液硫通道堵塞问题在硫回收装置升温结束导入酸性气后易发生（稳定运行期间发生的几率极小），直观表现为制硫炉前压力指示由0.01～0.02 MPa涨至0.03 MPa以上。据陕西渭化的运行经验，液硫通道堵塞在硫回收装置各级硫冷凝器后均出现过，第三级最为严重；就堵塞位置发生的频次，依次为液硫封及过滤器垂管、液硫球阀前、硫靴后直管段、除沫丝网、液硫总管，具体位置及频次依各单元特质不同而存在差异。
2.2 硫冷凝器内漏
硫回收装置试车后运行不到1 a，反应器后的两级硫冷凝器即发生内漏，被迫停车进行检修，且硫回收装置恢复开车运行不久后硫冷凝器再次出现内漏。硫冷凝器内漏后，直观表现如下：制硫炉前压力上涨，硫冷凝器后过程气温度下降，其后液硫管线有少量或无液硫流出；如内漏量较大，在硫靴位置还会排出炉水，或制硫炉前压力指示上下波动。
2.3 激冷水冷却器堵塞
低温SCOT反应器内装填钴钼系催化剂，其活性温度区间为200～240 ℃，还原气采用外来氢源，还原过程中氢含量维持在1.5%～3.0%。正常运行状态下低温SCOT反应器出口过程气SO2含量＜1×10-6，但SCOT单元运行前两年，曾数次出现激冷水流量持续下降、激冷塔顶过程气温度高报警的异常情况，切换激冷水冷却器则工况恢复正常。激冷水冷却器为不锈钢板式换热器，对其进行拆检，发现换热板片流道内积存黄白色粉末状物质，分析确认为硫粉。
2.4 焚烧炉入口短节堵
在低温SCOT单元试车阶段，因再生塔持续液泛，胺液损耗过大，新胺液库存耗尽，其间暂将SCOT过程气经过激冷塔后即送入焚烧炉，此状态仅保持了2周时间，制硫炉前压力即开始上涨，各项工艺调整措施无效，硫回收装置被迫停车检修。通过对流程管线及设备逐一拆检，发现出激冷塔过程气进入焚烧炉的短节处堵塞程度超过80%，堵塞物形态为黑色熔融晶状体并混有管线腐蚀脱落物，受制于分析条件，不能确定堵塞物的成分。
2.5 排放尾气SO2含量超标
硫回收装置焚烧炉使用的燃料气为脱硫前的变换气，直接在焚烧炉内燃烧造成焚烧后尾气中的SO2含量超标，曾一度影响硫回收装置的性能考核。
2.6 再生塔出现液泛现象
硫回收装置经过一段时间的工况调整，低温SCOT单元实现了稳定运行，焚烧后尾气中的SO2含量稳定且达标，硫回收装置顺利通过性能考核。但此稳定期仅持续了1 a，再生塔内即出现了液泛现象，胺液发泡严重，通过连续补入新鲜胺液，液泛现象有所缓解，但只能维持一段时间，液泛现象又会再次出现。为控制再生塔持续发生液泛，不得已采取了减少再生蒸汽用量的办法，而再生蒸汽量减少后，胺液再生不彻底，造成脱硫效率下降，进而导致排放尾气中SO2含量上涨，难以控制。
2.7 SCOT单元界区阀故障率高
入SCOT单元界区阀（HV-08）开停车时经常发生卡涩，影响SCOT单元的正常投运或切出，且常常运行时间稍久就会出现HV-08气动控制机构输出无反馈、执行机构完全不动作的情况，曾经过数次停车拆检清理，HV-08工作状况未见明显改善。后来重新采购了界区阀并更换，至今已投用5 a，其运行故障率极低。
2.8 硫回收装置运行负荷低
硫回收装置实际运行负荷低——最低约25%、最高约55%，过低的运行负荷使得SCOT反应器空速过小，床层温度难以维持，易出现SO2穿透，而SO2穿透一方面可能造成下游激冷水中出现析硫而堵塞激冷水冷却器，另一方面可能造成吸收塔中胺液出现不可逆的变质，且过低的负荷还会造成吸收塔内液相偏流，导致吸收塔塔板效率下降。
3 原因分析及应对措施
3.1 液硫通道堵塞原因及预防措施
更多内容详见《中氮肥》2022年第1期