硫磺回收装置块状硫磺产生原因分析及解决对策

硫磺回收装置块状硫磺产生原因分析及解决对策

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中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油化工总厂，山东省东营市 257000

摘要：硫磺回收是化工生产过程中的一个重要环节。然而，许多企业在硫磺回收时遇到了一个共同的问题—大量积累块状硫磺。这不仅会影响硫磺回收装置的正常运行，还会导致生产效率下降和能源浪费。产生块状硫磺的原因是多方面的。硫磺回收装置中的硫磺含量过高，导致硫磺在装置内结晶。运行条件不稳定，如温度、压力等参数波动过大，也会促使硫磺结晶。此外，硫磺在回收过程中可能会受到空气氧化、水分、杂质等因素的影响而结晶。针对这一现象，采取了技术改造和优化措施。利用大检修对硫磺回收装置进行了彻底的清洗和维护，排除了各种潜在问题。对原有的硫磺分离系统进行了改进，增加了智能控制模块，使运行条件更加稳定，还采用了新型的防结晶剂，有效防止硫磺结晶。

关键词：硫磺回收装置；块状硫磺；产生原因；解决对策

1.概述

克劳斯硫磺回收工艺是一种用于处理上游装置中含H2S酸性气体的技术，通过该工艺能够生产出高品质的硫磺。该工艺采用部分燃烧法和二级克劳斯转化过程，为了实现这一工艺，需要高温燃烧反应和克劳斯催化反应。该工艺的尾气能够达到排放标准，是因为尾气采用加氢处理还原-吸收工艺，经加氢反应后所有的硫都被转化成硫化氢进而被MDEA溶剂吸收。这种工艺能够有效地降低尾气中的污染物排放。由于库存硫磺纯度不够，这些硫磺难以卖出，长期储存也会增加硫磺库房的安全风险。因此，为了避免类似的问题再次发生，需要对克劳斯硫磺回收工艺进行全面的评估和改进。这可能包括改进工艺流程、提高库存硫磺的纯度以及加强库房安全管理等方面的措施。只有这样，才能够确保该工艺的长期稳定运行，同时也能够保障环境和人员的安全。

2.硫磺回收装置块状硫磺原理

硫磺回收工艺是一种专门用来回收工业废气中的硫磺的装置。其原理是通过高温催化反应将废气中的硫化氢气体转化为硫磺，并将其凝结成块状硫磺，最终实现硫磺的回收利用。

块状硫磺是硫磺回收装置中的重要产物，其形状类似于石头，通常呈现黄色或者浅黄色。块状硫磺的产生主要是因为硫磺在高温下的物理变化，由于硫磺的熔点较低，只有115.21摄氏度，因此在高温下，硫磺会熔化成液体，而在冷却过程中，液态硫磺就会凝固成块状硫磺。

块状硫磺的形成不仅方便了硫磺的收集和运输，还可以直接用于农业和医药等领域。在农业中，硫磺可以用于杀虫、杀菌和促进作物生长等方面，而在医药领域，硫磺则可以用于治疗皮肤病和寄生虫感染等疾病。

除了块状硫磺的应用之外，硫磺回收装置还具有环保效益和经济效益。由于工业废气中的硫化氢会严重污染环境，而硫磺回收装置可以将其转化为无害的块状硫磺，从而降低了工业废气对环境的危害。同时，硫磺回收装置还可以回收利用硫磺，从而降低企业生产成本，提高经济效益。随着人们对环境保护和资源利用的重视，硫磺回收装置的应用前景将会越来越广阔。

3.硫磺回收工艺的基本流程

工业制造过程中，硫磺的生产是一项重要的工作。在硫磺的生产过程中，有许多关键点需要注意。外来的酸性气进入酸性气分液罐，经过预热后进入燃烧炉。这是硫磺生产的第一步，因为酸性气是生产硫磺的原料之一。燃烧炉配风量需要控制，以保证烃类完全燃烧和三分之一的硫化氢生成二氧化硫，这是硫磺生产的第二步。这是非常关键的一个步骤，因为燃烧炉的配风量控制好，可以最大限度地提高硫磺的产量。在石油加工过程中，硫化氢是一种常见的有毒气体。为了保障生产安全，需要对其进行处理。下面介绍了一种处理硫化氢的方法。

  该方法主要包括以下几个步骤过程气通过燃烧炉进行处理。这时需要控制燃烧炉的配风量，以保证烃类能够完全燃烧，并生成三分之一的硫化氢，转化为二氧化硫。过程气进入一级和二级反应器进行克劳斯反应，生成硫磺。过程气经加热后进入加氢反应器，在催化剂的作用下，硫单质、二氧化硫被还原成硫化氢，硫氧碳、二硫化碳被水解生成硫化氢和二氧化碳。过程气进入急冷塔进行冷却。急冷塔中过程气被急冷水冷凝产生酸性水，需要向急冷水中注氨以防止对设备腐蚀。过程气进入MDEA溶剂吸收塔。MDEA溶剂吸收塔吸收硫化氢和部分二氧化碳，富液经泵送至溶剂再生装置。尾气进入尾气焚烧炉进行焚烧。尾气经过换热后进入碱洗塔吸收后排放。

图1硫磺回收装置工艺基本流程

4.块状硫磺产生原因分析

4.1初步分析

对产生固体块状硫磺的问题进行分析，得出固体块状硫磺产生的初步原因及主要来源如下：

1）运行期间硫磺回收系统管线堵塞造成液硫无法流入液硫罐，迫使液硫排至地面，形成块状。

2）停车检修期间清理出的液硫封、液硫罐、过程气管线内存积的块状硫磺。

3）运行期间法兰泄漏的液体硫磺形成了块状。

4）停车期间反应器的催化剂过筛、清理出的块状硫磺。

4.2数据收集与分析

在近三次装置大检修期间，通过清理反应器和过程气管线、液硫罐积存、堵塞排出以及法兰泄露等块状硫磺，得到部分数据进而绘制出表1。

表1块状硫磺清排数据

根据表1中的数据，我们可以观察到在装置三次大检修期间，堵塞排出和液硫罐内积存清排的块状硫磺数量明显高于其它方面清排的块状硫磺数量。因此，可以得出结论认为堵塞排出和液硫罐积存是导致硫磺回收装置产生块状硫磺的主要原因。

4.3系统原因分析

针对硫磺回收系统堵塞和液硫罐内积存问题，需要进行系统原因分析。影响因素主要包括以下几个方面：

首先，过程气管线腐蚀内漏。由于硫磺回收系统中存在大量的硫化氢和硫酸等腐蚀性物质，导致管道内壁容易发生腐蚀，从而产生内漏，进而影响系统运行。

其次，过程气管线伴热蒸汽温度低。过程气管线伴热蒸汽的温度对硫磺回收系统的运行有着非常重要的影响。如果温度过低，会导致硫化氢等物质无法充分分解，从而在管道中积累，形成堵塞。

除此之外，浇注料、硫磺的附着、前系统粉尘夹带等也会影响硫磺回收系统的运行，容易导致管道堵塞和液硫罐内积存。同时，系统长时间运行的硫磺积累和催化剂变质粉化也是影响因素之一。为了解决硫磺回收系统堵塞和液硫罐内积存问题，需要针对这些影响因素进行综合分析，并采取相应的措施，如加强管道维护、提高过程气管线伴热蒸汽温度、清理管道内积存等，从而确保硫磺回收系统的正常运行。

4.4原因验证

1）工艺参数调整：首先，需要验证硫磺回收装置的工艺参数是否合适。这包括氧化剂的投入量、反应温度、反应时间等。通过调整这些参数，可以确定最佳的操作条件，以减少块状硫磺的产生。

2）用测温枪对过程气管线的伴热管线进行测温，发现裸露在空气中的管线存在局部温度较低的情况，此时还正值夏季，如若在冬季室外温度较低的情况下，伴热温度会继续下降，所以过程气内部存在积累硫磺的现象。证明管线伴热温度低为块状硫磺产生的重要因素。

3）拆开换热器封头和燃烧炉的人孔以及液硫罐内检查，内部浇注料损坏，随着酸性气带入后系统和液硫罐内堵塞液硫封，致使系统不畅。证明浇注料损坏、脱落为块状硫磺产生的重要因素。

4）分析酸性气样本中的灰分，发现酸性气中灰分基本没有，证明不存在前系统粉尘夹带造成管线堵塞导致块状硫磺产生的的问题。

5）检查催化剂，发现催化剂无粉化和粉碎等现象，证明管道内堵塞物非催化剂粉末，证明不存在催化剂粉化导致块状硫磺产生的问题。

6）在装置运行期间，不存在法兰长时间泄露硫磺的情况，证明法兰泄露为块状硫磺产生的非重要因素。

5.优化措施

针对上述分析，需要对硫磺回收装置实施技术改造和优化措施，从根本上解决块状硫磺产生问题。维护设备是装置生产过程中不可或缺的一部分，只有做好设备维护和保养工作，才能确保设备正常运行，保证装置生产的连续性和稳定性。

首先，过程气管道的腐蚀问题需要引起重视。需要将被腐蚀的管道更换为不锈钢管道，这样可以延长使用寿命，同时在过程气盲端使用十字连接，方便疏通管道，避免管道被堵塞。

其次，废热锅炉的换热管也需要定期更换。建议将内部碳钢管束更换为内部材质为瓷管的防腐蚀管道，这样可以有效避免管道被腐蚀，延长使用寿命。

伴热系统也需要进行优化，建议将并联伴热改为串联伴热，这样可以提高伴热效果，避免硫磺产品质量受影响。

检查换热器也是非常重要的，需要疏通列管，重新浇筑换热器的封头，确保设备正常运行，避免因为设备故障而导致装置停工。

最后，需要开盖检查硫磺回收酸性气燃烧炉、焚烧炉的内部浇注料，确保设备正常运行，避免因为设备故障而导致生产停工。

除了以上具体措施外，日常操作中还要时刻注意硫磺回收系统压力和反应器温度变化情况，并定期分析酸性气浓度，避免浓度变化导致酸性燃烧炉超温；现场巡检时重点检查伴热和疏水器温度，是否能融化硫磺；及时造粒，控制好液硫罐液位，保证液硫封内液硫可以正常流入液硫罐内；加强人员培训和设备管理工作，减少非计划停车。

6.结论

经过采取一系列技术更新、优化改造等措施，硫磺回收装置存在的管线堵塞、过程气管线腐蚀和液硫罐积存问题得到较大改善，产生块状硫磺现象逐渐消失。自2021年装置大检修至今，硫磺回收装置再未出现因堵塞腐蚀、液硫罐积存等问题导致进一步检修，从根本上解决了块状硫磺产生问题。

参考文献：

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