硫磺回收装置操作手册A.docx
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硫磺回收装置操作手册A
8万吨/年硫磺回收装置
工艺手册
1前言
2概述
2.1装置组成
2.2设计基础
2.3设备
3工艺流程
3.1硫回收部分工艺说明
3.2尾气处理部分工艺说明
3.3胺液再生部分工艺说明
3.4液硫脱气及液硫成型部分工艺说明
4工艺原理及操作条件
4.1工艺原理
4.2主要操作条件
5装置开工前的准备
5.1系统及设备检查
5.2单机试运行
5.3系统清扫
5.4煮炉操作
5.5烘炉和烘器
5.6催化剂装填
5.7水联运
5.8系统吹扫和系统气密
6装置开车操作程序
6.1系统升温
6.2硫回收部分开车
6.3尾气净化系统的生产准备
6.4尾气加氢催化剂预硫化
6.5装置的正常运行
7装置停车操作程序
7.1装置停工操作
7.2制硫部分系统吹扫
7.3尾气处理系统吹扫和尾气加氢催化剂钝化
7.4急冷水系统和胺液系统的处理
8装置故障停工操作
8.1急冷水系统和胺液系统的处理
8.2故障停工操作
9长期停工的维护
10安全、环保、健康技术规定
1前言
本工艺手册仅适用于海南炼化续建项目8万吨/年硫磺回收装置。
本工艺手册提供了硫磺回收装置总的操作指南。
在本装置工作的所有操作人员和维护人员都要经过良好的培训和熟悉所有的设备，并能熟练地操作和维护、维修。
在装置的实际运行过程中，对于可能出现的各种问题和情况，工艺手册不可能全部预见到并包括进去。
由于原料性质是变化的，操作条件可能相应变化，因此，工艺手册中叙述的所有条款，都要经过试运行和装置实际操作经验加以修正，才能适应生产情况的变化。
2概述
2.1装置组成
硫磺回收装置由制硫、尾气处理、液硫脱气、尾气焚烧及液硫成型五部分组成。
2.2设计基础
2.2.1装置能力
装置能力：
硫化氢富气的流量大约为9900Nm3/h；硫磺产量约为79200吨/年。
年操作时间：
8400小时（350天）
2.2.2原料来源
原料来自本装置胺液再生单元的清洁酸性气和本装置酸性水汽提单元来的含氨酸性气。
2.2.3原料性质及组成
酸性气来源
溶剂再生单元
溶剂再生单元
含硫污水汽提装置
酸性气合计
温度℃
40
40
90
57.2
压力MPa（g）
0.06
0.06
0.09
分子量
34.96
33.37
23.27
30.22
组成kmol/h
H2S
47.660
206.711
39.951
CO2
11.102
0.913
4.545
0
H2O
2.714
9.562
40.168
C1
0.063
0.011
N2
0.003
H2
0.027
0.284
C2
0.119
0.008
2.760
C3
0.017
0.007
NH3
0.575
0.014
53.436
合计
62.280
217.510
140.860
0
2.2.4产品规格
硫磺回收及尾气处理部分的产品为固体硫磺。
固体硫磺产量为79200吨/年。
硫磺产品质量，符合GB2449-92中一等品的要求，检测方法参照GB/T2451、2452、2453、2454、2455执行。
项目
纯度
砷含量
灰分
酸度（H2SO4）
水份
有机物
铁
指标%（m/m）
≥99.50
≤0.01
≤0.10
≤0.005
≤0.5
≤0.30
≤0.005
2.2.5工艺要求
1）工艺必须要世界先进，安全可靠，且有实践证明。
2）且在大型商业生产厂得到良好的验证。
3）硫化氢尾气控制在国家废气排放标准范围内。
4）较高的生产能力。
5）对原材料和公用工程的消耗低，污染小，易操作。
6）30～120%负荷率。
7）易于操作和维修。
2.2.6界区公用工程条件
序号
规格名称
状态
压力
MPa（g）
温度
℃
备注
1
循环冷水
液
0.4
33
2
循环热水
液
0.25
43
3
除盐水
液
0.4
40
4
新鲜水
液
0.4
常温
5
消防供水
液
0.8～1.0
常温
6
低压除氧水
液
2.0
104
7
电
6000V，380V，220V，50Hz
8
高压蒸汽
汽
3.5
410
9
中压蒸汽
汽
1.0
250
10
低压蒸汽
汽
0.35
147
11
净化风
气
0.6
常温
12
非净化风
气
0.7
＜40
13
低压氮气
气
0.85
常温
14
燃料气
气
0.4
常温
2.3设备
主要设备一览表
序号
设备
位号
设备名称
数量
主要规格
备注
1
1203-F-101
制硫燃烧炉
1台
Φ3400×11159×20
B0303-12-HT201
2
1204-F-101
制硫燃烧炉
1台
Φ3400×11159×20
B0303-12-HT201
3
1203-F-201
尾气焚烧炉
1台
Φ2800×10255×16
B0303-12-HT202
4
1203-R-101
一级转化器
1台
Φ3400×14420×20
B0303-12-EQ203
5
1203-R-102
二级转化器
6
1204-R-101
一级转化器
1台
Φ3400×14420×20
B0303-12-EQ203
7
1204-R-102
二级转化器
8
1203-R-201
加氢反应器
1台
Φ3400×10816×16
B0303-12-EQ204
9
1203-C-201
尾气急冷塔
1台
Φ2600/Φ2600×32802×（10＋3）/12
B0303-12-EQ205
10
1203-C-202
尾气吸收塔
11
1203-E-101
制硫余热锅炉
1台
锅筒Φ2100×6457×46
汽包Φ1200×5610×30
B0303-12-EQ206
序号
设备
位号
设备名称
数量
主要规格
备注
12
1204-E-101
制硫余热锅炉
1台
锅筒Φ2100×6457×46
汽包Φ1200×5610×30
B0303-12-EQ206
13
1203-E-102
一级冷凝冷却器
1台
Φ2200/Φ2800×10550×16/18
B0303-12-EQ207
14
1203-E-104
二级冷凝冷却器
15
1203-E-105
三级冷凝冷却器
16
1204-E-102
一级冷凝冷却器
1台
Φ2200/Φ2800×10550×16/18
B0303-12-EQ207
17
1204-E-104
二级冷凝冷却器
18
1204-E-105
三级冷凝冷却器
19
1203-E-103
过程气换热器
1台
Φ1300/Φ1800×8482×16/14
B0303-12-EQ208
20
1204-E-103
过程气换热器
1台
Φ1300/Φ1800×8482×16/14
B0303-12-EQ208
21
1203-E-201
尾气加热器
1台
Φ1900/Φ2500×7036×14
B0303-12-EQ209
22
1203-E-202
蒸汽发生器
1台
Φ1800/2600×10281×14/16
B0303-12-EQ210
23
1203-E-203
蒸汽过热器
1台
4470×2620×3450
江西江联能源环保公司
24
1203-E-204
贫液冷却器
1台
LBI-165-2150/1200
四平市北方压力容器厂
25
1203-E-205
急冷水冷却器
1台
BRB1.2-1.0-250-E-I
四平市北方压力容器厂
26
1203-E-301
成型冷却水冷却器
1台
LTI-90-1400/1200
四平市北方压力容器厂
27
1203-E-401
锅炉排污冷却器
1台
AES400-1.6-15-3/25-2
LJ.E-2005-65
28
1203-D-101
清洁酸性气分液罐
1台
Φ2400×7308×14
B0303-12-EQ212
29
1203-D-102
含氨酸性气分液罐
1台
Φ1400×4774×12
B0303-12-EQ213
30
1203-D-103
尾气分液罐
1台
Φ1400/Φ1600×3889×14/10
B0303-12-EQ214
31
1204-D-103
尾气分液罐
1台
Φ1400/Φ1600×3889×14/10
B0303-12-EQ214
32
1203-D-201
循环气缓冲罐
1台
Φ1200×3583×8
B0303-12-EQ215
33
1203-D-301
硫封罐
1台
Φ219/Φ273×4366×8/8
B0303-12-EQ216
34
1203-D-302
硫封罐
1台
Φ325/Φ406×4428×12/9
B0303-12-EQ217
35
1203-D-303
硫封罐
1台
Φ325/Φ406×4428×12/9
B0303-12-EQ217
36
1203-D-304
硫封罐
1台
Φ325/Φ406×4428×12/9
B0303-12-EQ217
37
1203-D-305
硫封罐
1台
Φ219/Φ273×4366×8/8
B0303-12-EQ216
38
1204-D-301
硫封罐
1台
Φ219/Φ273×4366×8/8
B0303-12-EQ216
39
1204-D-302
硫封罐
1台
Φ325/Φ406×4428×12/9
B0303-12-EQ217
40
1204-D-303
硫封罐
1台
Φ325/Φ406×4428×12/9
B0303-12-EQ217
41
1204-D-304
硫封罐
1台
Φ325/Φ406×4428×12/9
B0303-12-EQ217
42
1204-D-305
硫封罐
1台
Φ219/Φ273×4366×8/8
B0303-12-EQ216
43
1203-D-401
连续排污膨胀器
1台
Φ1000×3600×8
宜兴高胜消音环保设备厂
44
1203-D-402
定期排污膨胀器
1台
Φ1500×2860×10
宜兴高胜消音环保设备厂
45
1203-D-404
燃料气缓冲罐
1台
Φ800×3333×8
B0303-12-EQ218
46
1203-D-406
净化风罐
1台
Φ1000×3385×10
B0303-12-EQ201
47
1203-K-101
制硫鼓风机
3台
C200-1.57
陕鼓集团陕西骊山风机厂
48
1203-K-201A/B
尾气鼓风机
2台
AI110-1.12
陕鼓集团陕西骊山风机厂
49
1203-K-201C
尾气鼓风机
1台
AI220-1.12
陕鼓集团陕西骊山风机厂
50
1203-P-101
酸性水泵
2台
ZA40-200
临淄长治泵业有限公司
51
1203-P-201
急冷水循环泵
2台
ZA150-400
临淄长治泵业有限公司
52
1203-P-202
富胺液泵
2台
ZA100-200
临淄长治泵业有限公司
53
1203-P-301
液硫脱气泵
2台
DGCY100-250A
大连化工耐腐蚀泵厂
序号
设备
位号
设备名称
数量
主要规格
备注
54
1203-P-302
液硫提升泵
2台
DGCY25-200C
大连化工耐腐蚀泵厂
55
1203-P-303
成型冷却水泵
2台
DLY50-200
大连化工耐腐蚀泵厂
56
1203-PA-301
硫磺成型机
3台
RB-1500LV/HV
上海瑞宝造粒机有限公司
57
1203-PA-302
称重码垛机
2台
哈尔滨博实自动化设备公司
58
1203-SR-201
急冷水过滤器
1台
190m3/h；80μ
新乡胜达过滤净化技术公司
59
1203-SR-202
贫胺液过滤器
1台
190m3/h；50μ
新乡胜达过滤净化技术公司
60
1203-TV-0501
高温掺合阀
1台
HC6S41H-20C-700/150-800
浙江石化阀门有限公司
61
1204-TV-0501
高温掺合阀
1台
HC6S41H-20C-700/150-800
浙江石化阀门有限公司
3工艺流程
3.1制硫工艺概述
在石油化工企业中，由于原料中硫含量的不同、脱硫工艺方法各异，产生的酸性气中硫化氢浓度高低不一。
通常均采用工艺路线成熟的Claus硫回收工艺，根据酸性气中H2S含量不同，常用的制硫工艺有部分燃烧法和分流法。
酸性气浓度较高时采用的是部分燃烧法；酸性气浓度较低时常采用分流法。
部分燃烧法是将酸性气全部引入反应炉，按照原料气中全部有机杂质（包括NH3）彻底氧化分解的同时1/3的H2S完全反应为SO2来计算需氧量并配风。
在反应炉内，由于反应温度不同，约有60～75％的H2S发生高温Claus反应直接生成元素硫，剩余的H2S有1/3生成SO2。
该法适用于硫化氢浓度较高的酸性气制硫。
分流法是将约1/3的原料气引入制硫燃烧炉，在炉中按1/3的原料气中的H2S在炉中全部生成SO2控制配风；另外2/3的原料气在炉后与其混合进入转化器，在催化剂的作用下，发生Claus反应生成硫磺，完成制硫过程。
对于不含烃类且硫化氢浓度较低的酸性气用分流法，产品硫磺的质量完全可以得到保证。
3.2制硫工艺过程描述
本装置溶剂再生单元来的清洁酸性气经清洁酸性气分液罐（1203-D-101）脱液后，分为两路进入Ⅰ线和Ⅱ线的制硫燃烧炉（1203-F-101和1204-F-101）的烧氨火嘴；污水汽提单元的含氨酸性气进入含氨酸性气分液罐（1203-D-102）脱液后，分为两路进入Ⅰ线和Ⅱ线，与清洁酸性气合并后，一并进入制硫燃烧炉（1203-F-101和1204-F-101）的烧氨火嘴。
制硫部分Ⅰ线和Ⅱ线的流程相同，以下仅对Ⅰ线流程进行叙述。
根据制硫反应需氧量，通过比值调节严格控制进炉空气量，经燃烧,将酸性气中的氨和烃类等有机物全部分解。
根据烧氨火嘴供应商提供的条件，NH3的分解温度为1250℃～1300℃。
为了防止原料性质变化造成炉温偏低，设计了清洁酸性气分流管线，必要时可以将一部分清洁酸性气分流至制硫燃烧炉中部，从而保证炉膛前部温度≮1300℃，避免NOX的生成和铵盐堵塞系统。
在制硫燃烧炉内约68%（v）的H2S进行高温克劳斯反应转化为硫，余下的H2S中有1/3转化为S02，燃烧时所需空气由制硫炉鼓风机（1203-K-101A/B/C）供给。
制硫燃烧炉（1203-F-101）的配风量是关键，为此，在制硫尾气管道上安装了一台H2S/SO2在线比值分析仪，随机分析尾气中H2S/SO2比率，并通过反馈信号调节供风管道上的微调阀，使过程气中的H2S/SO2比率始终趋近2:
1，从而获得最高的Claus转化率。
清洁酸性气分液罐（1203-D-101）和含氨酸性气分液罐（1203-D-102）分出的凝液，根据分液包液面信号，自启动酸性水泵（1203-P-101A/B/C）将酸性水送出装置至污水汽提单元。
自1203-F-101排出的高温过程气（约1365℃）,小部分通过高温掺合阀调节一级转化器（1203-R-101）的入口温度,其余部分进入制硫余热锅炉（1203-E-101），用余热发生4.0MPa饱和蒸汽输至蒸汽过热器（1203-E-203）过热至410℃并网；过程气温度降至350℃进入一级冷凝冷却器（1203-E-102）冷至160℃，在1203-E-102管程出口，冷凝下来的液体硫磺与过程气分离，自底部流出进入硫封罐（1203-D-301）。
一级冷凝冷却器（1203-E-102）管程出口160℃的过程气，通过高温掺合阀与1365℃的高温过程气混合后，温度达到254℃进入一级转化器（1203-R-101），在催化剂的作用下，过程气中的H2S和SO2转化为元素硫。
反应后的气体温度为308℃，进入过程气换热器（1203-E-103）管程。
过程气换热器（1203-E-103）管程，与二级冷凝冷却器（1203-E-104）出口的低温过程气换热，温度降至253℃进入二级冷凝冷却器（1203-E-104）；过程气冷却至160℃，1203-E-104冷凝下来的液体硫磺，在管程出口与过程气分离，自底部流出进入硫封罐（1203-D-301）。
分离后的过程气再返回过程气换热器（1203-E-103）壳程，至220℃进入二级转化器（1203-R-102）。
在催化剂的作用，过程气中剩余的H2S和SO2进一步转化为元素硫。
反应后的过程气进入三级冷凝冷却器（1203-E-105），温度从239℃被冷却至160℃。
1203-E-105冷凝下来的液体硫磺，在管程出口与过程气分离，自底部流出进入硫封罐（1203-D-301）。
顶部出来的制硫尾气经尾气分液罐（1203-D-103）分液后进入尾气处理部分。
一、二、三级冷凝冷却器（共用一个壳体）的余热均通过发生0.35MPa饱和蒸汽加以回收，产生的饱和蒸汽一部分作为硫磺回收及尾气处理部分的设备、管道伴热（约3.4t/h），剩余部分用专线送至本装置溶剂再生单元作为溶剂再生热源。
汇入硫封罐的液硫自流进入液硫池（1203-S-301），经注入氨气和氮气，用液硫循环泵（1203-P-301A/B）循环脱气处理，液硫中的有毒气体被脱出至气相，用液硫脱气抽空器的中压蒸汽作动力，送至尾气焚烧炉（1203-F-201）焚烧。
脱气后的液硫用液硫提升泵（1203-P-302A/B）送至硫磺成型机（1203-PA-301A/B/C）造粒成型；再经皮带输送机（1203-SC-301）传送至称重码垛机（1203-PA-302A/B）称重、包装为50千克/袋，码垛为1吨/每托盘的产品硫磺，用防爆叉车（1203-HE-302A/B）码放在产品库棚内，供汽车运输出厂。
3.3尾气处理工艺概述
从硫磺回收部分排出的制硫尾气,仍含有少量的H2S、SO2、COS、Sx等有害物质，直接焚烧后排放达不到国家规定的环保要求。
硫磺回收尾气处理方法主要有低温克劳斯法、选择氧化法、加氢还原吸收法。
加氢还原吸收工艺是将硫回收尾气中的元素S、SO2、COS和CS2等，在很小的氢分压和很低的操作压力下,用特殊的尾气处理专用加氢催化剂，将其还原和水解为H2S，再用醇胺溶液吸收，再生后的醇胺溶液循环使用；吸收了H2S的富液经再生处理，富含H2S气体返回上游硫回收部分，经吸收处理后的净化气中的总硫＜300ppm。
加氢还原吸收尾气处理是目前世界上公认的最彻底的制硫尾气处理工艺，“SSR”工艺的原理是尾气加氢还原吸收。
3.4尾气处理工艺过程描述
尾气分液罐（1203-D-103）出口的制硫尾气与Ⅱ线尾气分液罐（1204-D-103）出口的制硫尾气合并后，先进入尾气加热器（1203-E-201），与蒸汽过热器（1203-E-203）出口的高温烟气换热，温度升到300℃，混氢后进入加氢反应器（1203-R-201），在LS-951催化剂的作用下进行加氢、水解反应，使尾气中的SO2、S2、COS、CS2还原、水解为H2S。
反应后的高温气体约331℃进入蒸汽发生器（1203-E-202）发生0.35MPa饱和蒸汽，尾气温度降至170℃进入尾气急冷塔（1203-C-201）下部，与急冷水逆流接触、水洗冷却至40℃。
尾气急冷塔使用的急冷水，用急冷水循环泵（1203-P-201A/B）自1203-C-201底部抽出，经急冷水空冷器（1203-A-201）冷却至40℃后返1203-C-201循环使用。
因为温度降低凝析下来的不平衡急冷水通过塔底液位调节阀送至污水汽提单元处理。
为了防止设备腐蚀，需在急冷水中注入NH3，以调节其pH值保持在7～8。
急冷降温后的尾气自尾气急冷塔（1203-C-201）顶部出来进入尾气吸收塔（1203-C-202）。
本装置溶剂再生单元来的MDEA贫胺液（30%溶液）进入尾气吸收塔（1203-C-202）上部，与尾气急冷塔来的尾气逆流接触，尾气中的H2S被吸收。
吸收了H2S的MDEA富液，经富胺液泵（1203-P-202A/B）升压后返回溶剂再生单元。
自尾气吸收塔（1203-C-202）塔顶出来的净化尾气（总硫≤300ppm），进入尾气焚烧炉（1203-F-201），在670℃高温下，将净化尾气中残留的硫化物焚烧生成SO2，剩余的H2和烃类燃烧成H2O和CO2，焚烧后的高温烟气经过蒸汽过热器（1203-E-203）和尾气加热器（1203-E-201）回收热量后，烟气温度降至300℃左右由烟囱（1203-ST-201）排入大气。
4工艺原理及操作条件
4.1工艺原理
4.1.1制硫工艺原理
Claus制硫总的反应可以表示为：
2H2S＋O2
2/XSX＋2H2O＋Q…………………………………………………………………………
（1）
在反应炉内，反应
（1）是部分燃烧法的主要反应，反应比率随炉温变化而变化，炉温越高平衡转化率越高；除反应
（1）外，还进行以下主反应：
2H2S＋3O2
2SO2＋2H2O＋Q……………………………………………………………………………
（2）
在转化器中发生以下主反应：
2H2S＋SO2
3/XSX＋2H2O＋Q…………………………………………………………………………（3）
采用分流法时，反应炉内仅发生反应
（2），转化器中发生反应（3）。
由于酸性气中存在烃类和氨，反应炉内还发生烃类和氨的分解反应。
烃类完全燃烧需要炉温达到900℃以上；氨的分解需要炉温达到1250℃以上并合理配风，否则将生成NOX。
CXHY＋（X＋Y/2）O2＝XCO2＋Y/2H2O＋Q…………………………………………………………………（4）
4NH3＋3O2＝2N2＋6H2O＋Q………………………………………………………………………………（5）
4NH3＋（3＋2X）O2＝2NOX＋6H2O＋Q……………………………………………………………………（6）
由于复杂的酸性气组成，反应炉内可能发生以下副反应：
2S＋2CO2
COS＋CO＋SO2……………………………………………………………………………（7）
CH4＋SO2
COS＋H2O＋H2……………………………………………………………………………（8）
2CO2＋3S
2COS＋SO2…………………………………
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