三维硫回收技术.doc

三维硫回收技术一、业绩目前三维有90余套硫回收装置的工程业绩，装置可靠性较好，运行周期较长，均达到设计值要求。而且，三维公司在不同的装置上根据不同酸性气条件、上下游装置条件采用有针对性的技术方案，硫回收技术灵活多变，适应不同的装置要求。二、技术方案硫回收装置主要包括制硫单元、尾气处理单元、液硫脱气单元。各单元、仪表控制系统、尾气排放及不凝气的处理方式说明如下：（一）、制硫单元制硫单元包括一个高温热反应段和两个克劳斯催化反应段，在制硫燃烧炉中发生高温热反应，进料气中三分之一的硫化氢被燃烧成二氧化硫，三分之二的硫化氢与生成的二氧化硫发生克劳斯反应，离开燃烧室的混合气体被冷却，然后液体硫磺被分离，气体再先后进入两级克劳斯反应器发生克劳斯催化反应，进一步提高硫磺回收率。1、高温热反应段燃烧方式进料气全部进入制硫燃烧炉发生部分燃烧，反应后的气体经冷却分硫后全部进入一级克劳斯反应器配风方式空气，辅助氧气（氧含量21100%）制硫燃烧炉炉温是硫回收装置操作的最关键控制参数之一，炉温稳定整个硫回收装置运行就稳定。炉温的高低取决于带入的惰性气体的量的多少，酸性气H2S浓度和氧含量的高低。当酸性气燃烧放出的热不足以提高炉温时，硫回收装置的运行就会受到很大影响。石化行业酸性气浓度大于60%，煤化工行业酸性气浓度只有2040%，这是石化行业硫回收装置比煤化工硫回收装置运行稳定的重要原因之一。进入煤化工硫磺回收装置的酸性气体中的H2S含量比较低，三维硫回收技术采用部分燃烧方式和纯氧助燃技术，这对保证燃烧段的反应温度非常有利。另外，用纯氧来代替空气进行燃烧反应，还有如下特点：（1）不需要空气鼓风机，但需要减压阀将中压氧气减压到装置工作压力；需要引进专用的耐氧烧嘴，燃烧充分，有利于燃料气和酸性气中的烃类物质分解，避免析碳发生；（2）纯氧助燃无惰性气体进入系统，空气或富氧助燃会有大量的惰性气体进入系统，惰性气体带走大量的反应热，不利于炉温的控制；（3）纯氧助燃比富氧和空气燃烧的总气量少，设备和管道尺寸相比较小，投资较少；（4）纯氧助燃的克劳斯尾气量较富氧和空气助燃少，后系统的尾气处理量少，吸收溶剂循环量小，电耗低，而且排放指标容易控制。2、克劳斯催化反应段克劳斯反应器入口温度控制方式采用中压蒸汽加热克劳斯催化剂种类一级克劳斯反应器装填多功能制硫催化剂；二级克劳斯反应器床层中装填氧化铝型克劳斯催化剂。克劳斯反应器入口温度控制：一、二级克劳斯反应器利用中压蒸汽通过换热器将过程气预热到克劳斯反应器入口所需温度，此种方式通过调节蒸汽量来调节温度，方法简单，易操作；但对蒸汽压力等级有较高要求，一般需要4.04.5MPa蒸汽作为加热介质。当工厂蒸汽无法满足要求时，可利用制硫炉或尾气焚烧炉产生的热量发生中压蒸汽满足加热要求。在一级克劳斯反应器中装填多功能催化剂，该催化剂具有以下特点：（1）以氧化铝为基体，保证具有较高的克劳斯活性；（2）加入钛及其他碱性助剂，提高催化剂的有机硫水解活性及抗结碳性能，可以保证COS 和CS2 在催化床层中完全水解，保证制硫尾气中有机硫含量 10ppm；（3）加入铁剂，提高催化剂的脱氧性能；（4）加入骨架稳定剂，提高催化剂的结构稳定性，适合长周期运行。（二）、尾气处理单元尾气处理部分可结合全厂情况与动力部分的烟气脱硫结合处理或采用加氢还原吸收工艺。当动力部分要设置烟气脱硫设施时（如氨法脱硫），可考虑将硫回收的制硫尾气焚烧回收余热后并入动力部分的氨法脱硫设施，这就要求硫回收装置靠近动力部分布置，如果不能就近部分则考虑在硫回收装置设置脱硫塔，而将生成的硫铵溶液送至动力部分共同进行处理，目前三维设计的大唐克旗煤制气项目、神华宁煤煤炭间接液化项目硫回收装置尾气处理均采用与动力部分脱硫结合的方式，烟气中SO2150mg/Nm3。尾气加氢还原处理包括一个催化加氢段和一个尾气吸收段。克劳斯反应的尾气进入加氢反应器中，通过装填钴钼类催化剂，将克劳斯尾气中所有的硫化物进行加氢还原成H2S，然后尾气经急冷后进入吸收塔，用MDEA溶剂将气体中的H2S进行选择性吸收，而气体中绝大部分的二氧化碳（90%以上）不被溶剂吸收，随处理后的气体离开吸收塔。溶剂再生产生的酸性气与原料酸性气混合后重新回到制硫燃烧炉反应。三维EPC总承包的神华煤制烯烃项目硫回收装置就采用加氢还原吸收工艺处理尾气，装置已安全平稳运行两年，各项指标均达到或优于设计值，目前已作为煤化工硫回收示范装置广泛推广。1、加氢反应段加氢反应入口温度的预热方式中压蒸汽加热器加氢反应器进出口温度230/280反应温度230280氢源供应方式利用变换不凝气供氢或自身反应产生（设外供氢气在异常工况下使用）加氢催化剂种类加氢催化剂催化剂运行周期4年供氢方式：加氢还原反应所需的氢气不需要外供，三维硫回收技术通过控制制硫尾气中H2S/SO2比例，使得装置生成的氢气满足加氢的需要；但是为了避免异常情况下对装置的干扰，需要外供氢气管线以保证装置平稳运行。加氢催化剂：采用低温加氢催化剂，此种催化剂国内已有良好的应用效果，对入口温度要求较低（230）。三维采用的尾气加氢催化剂，由于低温加氢催化剂的性能远远高于传统的加氢催化剂，因此其低温斯科特催化剂的装填量要比传统催化剂少40%以上，从而低温斯科特反应器的尺寸也相应的减小了。尽管价格上低温斯科特催化剂比传统催化剂贵大约20%，但是在催化剂和反应器的投资上低温斯科特工艺要低于传统的加氢工艺。加氢反应入口温度的预热方式是中压蒸汽预热。2、尾气吸收吸收溶剂MDEA吸收剂浓度25%30%补充量0.2kg/吨尾气采用纯氧技术后，尾气量减少，所以尾气吸收的溶剂循环量也相应减少，电耗及热再生的低压蒸汽消耗就少，总体的运行费用低。（三）、不凝气处理方式对比以煤为原料制取合成气工艺中变换不凝气含有NH3、CO2及H2S等，易结晶堵塞、腐蚀管线设备，处理比较困难。处理方式是将不凝气引入急冷塔，经过水洗去除大部分HN3后，进入尾气吸收塔脱除H2S，吸收后的尾气进焚烧炉焚烧，解决直接处理不凝气带来的一系列问题。（四）、仪控系统装置采用一定的在线分析仪表，确保装置保持平稳、高效运行。在酸性气管线设置酸性气组成在线分析仪，在二级克劳斯反应器后设H2S/SO2比值分析仪，实现对酸性气配风的前馈、反馈控制，保证克劳斯单元有较高的硫磺回收率。在急冷塔后设置H2分析仪，使尾气加氢完善，确保尾气加氢部分的正常运行。在急冷塔的循环水中设置PH分析仪，检测急冷水的PH值，以保证急冷塔正常运行。在焚烧炉后设置O2和SO2分析仪，根据烟气中O2的含量调节焚烧炉配风以防生成NOX有害物，并能节约能耗，通过SO2分析仪，监测烟气中SO2含量，优化装置操作，确保装置排放合格。主要控制方案制硫炉采用双回路控制配风方案制硫炉和尾气炉安全连锁保护：生产过程顺序化工作自动完成，实现DCS联锁控制。工艺流程切换控制：根据预设程序实现流程切换。鼓风机停机联锁保护。主要分析仪 H2S/SO2比值分析仪 酸性气组成在线分析仪 H2浓度在线分析仪 安装一个烟道气SO2 分析仪表（可以和O2分析仪表通用） PH在线分析仪表制硫炉配风采用双回路控制：一个是空气与酸性气的比值控制回路（前馈流量控制回路），因煤化工酸性气组成波动频繁，故设置酸性气组成在线分析仪，确保前馈空气流量随酸性气组成的变化随时变化，在保证不出黑硫磺产品的同时达到最大转化率；另一个是硫化氢/二氧化硫比值分析仪控制回路（反馈流量控制回路）。三、结论1、三维硫回收技术工艺成熟有特色、装置设计能耗低、设备布置紧凑、占地面积小，且装置规模大、操作弹性宽、原料适应范围广、自动控制方案和安全联锁设置合理、装置操作自动化