氮?dú)獯盗蛟诹螯S裝置停工上的成功應(yīng)用

張玉顯，譚鵬，呂欽文，馬飛，王微

（中國(guó)石油廣西石化公司，廣西欽州 535008）

關(guān)鍵字：硫黃回收 氮?dú)獯盗?鈍化 達(dá)標(biāo)排放

1 裝置概述

某公司6萬(wàn)t/a硫黃回收裝置為含硫原油加工配套工程項(xiàng)目新建裝置，主要處理全廠(chǎng)的含硫氣體，以減少污染、凈化環(huán)境，既有經(jīng)濟(jì)效益又有社會(huì)效益；由于該裝置催化劑壽命到期，需要停工更換催化劑，根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)利用燃燒燃料氣的煙氣進(jìn)行吹硫必然面臨煙氣排放超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，因此經(jīng)過(guò)討論研究，決定創(chuàng)新嘗試?yán)玫獨(dú)膺M(jìn)行吹硫。

2 方案提出

傳統(tǒng)的燃料氣吹硫是利用燃料氣當(dāng)量完全燃燒生成的煙氣攜帶出系統(tǒng)中的硫，由于燃料氣組分的不穩(wěn)定及配風(fēng)控制的嚴(yán)格性，傳統(tǒng)吹硫需將尾氣加氫系統(tǒng)切除，避免加氫反應(yīng)器過(guò)氧床層飛溫和催化劑鈍化，吹硫煙氣直接進(jìn)入尾氣爐，這樣將會(huì)造成煙氣SO2排放超標(biāo)（沒(méi)有煙氣后處理措施的情況下）。

該裝置結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，經(jīng)過(guò)分析研究，在未上煙氣后處理設(shè)施的情況下，制定出了新的停工吹硫技術(shù)方案，采用在切斷入爐酸性氣即制硫爐停工以后，從制硫爐爐頭及一級(jí)冷卻器出口引入氮?dú)猓{(diào)節(jié)制硫爐入爐氮?dú)饬?，由于該裝置氮?dú)獠贿M(jìn)行加熱，整個(gè)過(guò)程嚴(yán)格控制爐溫下降速度，通過(guò)一轉(zhuǎn)入口加熱器控制進(jìn)入一轉(zhuǎn)的過(guò)程氣溫度大于200℃，停工全程用N2進(jìn)行吹硫，整個(gè)吹硫全過(guò)程走尾氣加氫反應(yīng)器及急冷吸收系統(tǒng)，期間保證尾氣加氫還原吸收系統(tǒng)正常運(yùn)行，以處理N2吹硫期間進(jìn)入尾氣加氫系統(tǒng)的尾氣，保證煙氣SO2全程排放達(dá)標(biāo)。為了避免氮?dú)獯盗蚝笙到y(tǒng)存在硫化亞鐵的風(fēng)險(xiǎn)，在吹硫后期逐漸引入非凈化風(fēng)進(jìn)行系統(tǒng)鈍化，由于該次停工只更換一轉(zhuǎn)催化劑，所以加氫反應(yīng)器不進(jìn)行鈍化，仍然保持活性；整個(gè)鈍化以二級(jí)轉(zhuǎn)化器床溫溫升到下部床層時(shí)為準(zhǔn)，以免造成過(guò)量氧進(jìn)入加氫反應(yīng)器使加氫反應(yīng)器催化劑鈍化失活。

3 方案實(shí)施

按停工方案統(tǒng)籌安排，確保步驟準(zhǔn)確到位，制硫爐切斷酸性氣進(jìn)料以后，制硫爐聯(lián)鎖停車(chē)，由于初期系統(tǒng)溫度高，過(guò)程氣及硫蒸氣量大，初期從制硫爐爐頭和一級(jí)冷卻器出口少量引入氮?dú)猓苊饧託浞磻?yīng)器負(fù)荷高出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，根據(jù)加氫反應(yīng)器床層溫度及出口氫余量的變化，及時(shí)調(diào)節(jié)爐頭與一級(jí)冷卻器出口氮?dú)饬俊?/p>

為了保證吹硫結(jié)束以后管線(xiàn)設(shè)備打開(kāi)不自燃，在吹硫后期逐漸引入非凈化風(fēng)進(jìn)行系統(tǒng)鈍化，吹硫鈍化期間操作注意事項(xiàng)如下：

1）吹硫時(shí)確保急冷吸收系統(tǒng)運(yùn)行正常，保證在整個(gè)過(guò)程中溶劑再生運(yùn)行正常，確保進(jìn)入吸收塔的貧液質(zhì)量合格達(dá)標(biāo)。

2）吹硫初期氮?dú)饬髁康目刂?，氮?dú)饬髁窟^(guò)大，將會(huì)導(dǎo)致加氫反應(yīng)器負(fù)荷過(guò)大，容易造成加氫反應(yīng)器床層超溫，甚至?xí)斐珊驓怏w加氫不完全穿透加氫反應(yīng)器床層，導(dǎo)致急冷塔積硫堵塞。

3）因?yàn)樵摯瓮９げ捎玫氖抢涞欢ㄒ刂茽t頭氮?dú)饬髁?，避免爐溫下降過(guò)快，控制制硫爐溫度降低速度≯20℃/h，初期氮?dú)庵饕獜囊患?jí)冷卻器出口引入，通過(guò)加熱器加熱至200℃以上，保證整個(gè)床層的吹硫效果。

4）根據(jù)實(shí)際情況控制系統(tǒng)鈍化深度和鈍化速度，整個(gè)吹硫鈍化過(guò)程全程走尾氣加氫、冷卻吸收系統(tǒng)，通過(guò)煙道擋板控制系統(tǒng)有一定的壓力，確保整個(gè)過(guò)程中不出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，管線(xiàn)設(shè)備打開(kāi)不出現(xiàn)自燃。

5）整個(gè)鈍化過(guò)程避免O2進(jìn)入加氫反應(yīng)器，引起催化劑表面沉積的FeS 劇烈自燃，導(dǎo)致催化劑失活。制硫系統(tǒng)吹硫鈍化結(jié)束以后，加氫反應(yīng)器應(yīng)保持N2微正壓密封[1]。

4 完成效果

氮?dú)獯盗蚱陂g相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，由于初始吹硫時(shí)系統(tǒng)中的硫蒸氣及過(guò)程氣較多，氮?dú)庥昧可?，具體根據(jù)加氫反應(yīng)器溫升進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保硫蒸汽及SO2不穿透床層，加氫反應(yīng)器氫氣余量在指標(biāo)范圍內(nèi)。

表1 2019 年3 月停工期間吹硫相關(guān)數(shù)據(jù)

由表1 數(shù)據(jù)可以看出，在整個(gè)停工氮?dú)獯盗螂A段，加氫反應(yīng)器床層溫度運(yùn)行正常，煙氣SO2排放值在200～275 mg/m3，沒(méi)有超400 mg/m3排放指標(biāo)，氮?dú)獯盗蛉〉昧藢?shí)際的應(yīng)用效果。

由于轉(zhuǎn)換器需要打開(kāi)，前期氮?dú)獯盗蚪Y(jié)束以后，為了避免管線(xiàn)設(shè)備打開(kāi)出現(xiàn)硫化亞鐵自燃，需要引入非凈化風(fēng)進(jìn)行鈍化，鈍化數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

此次停工只更換一級(jí)轉(zhuǎn)化器的催化劑，不需要進(jìn)行加氫反應(yīng)器鈍化，所以整個(gè)鈍化過(guò)程嚴(yán)格控制鈍化深度，以二轉(zhuǎn)最下層床層溫度為基準(zhǔn)，當(dāng)二轉(zhuǎn)床層溫度不再上升時(shí)停止鈍化，系統(tǒng)進(jìn)入降溫過(guò)程。

由表2 可以看出在整個(gè)鈍化過(guò)程中反應(yīng)器床溫可控，煙氣中SO2濃度在206～254 mg/m3，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備打開(kāi)過(guò)程中未出現(xiàn)積硫及自燃現(xiàn)象，鈍化效果良好。

表2 2019 年3 月停工鈍化相關(guān)數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

此次采用氮?dú)膺M(jìn)行綠色、環(huán)保、安全的停工吹硫方案，煙氣中SO2濃度控制在275 mg/m3以?xún)?nèi)，降低了整個(gè)停工過(guò)程中SO2污染物的排放，減少了環(huán)境污染，同時(shí)也為同類(lèi)裝置的停車(chē)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。在保證溶劑再生裝置生產(chǎn)正常的情況下，利用氮?dú)獯盗蚩梢越鉀Q傳統(tǒng)停工過(guò)程中利用燃燒燃料氣煙氣吹硫時(shí)引起的煙氣SO2在沒(méi)有后處理措施的條件下排放必然超標(biāo)的難題。即使有煙氣后處理措施的裝置也可以采用該方案進(jìn)行氮?dú)獯盗?，可以有效降低煙氣脫硫產(chǎn)生的含鹽污水及節(jié)約吹硫期間堿洗時(shí)大量的耗堿用量，具有一定的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。