重庆天然气净化总厂硫磺回收装置运行概况.pdf

第 3 7卷 第 6期 石油与天然气化工 CHEMI CAL ENGl NEERl NG O F OI L ＆ GAS 48 7 重庆天然气 净化 总厂硫磺 回收装 置运行概况 罗 强 彭维茂 周 彬 1 ． 中国石油西南油气田公司重庆天然气净化总厂长寿分厂 2 ． 中国石油西南油气田公 司重庆天然气净化总厂万州项 目部 摘 要 中国石油西南油气田公 司重庆天然气净化 总厂作 为全 国最大的原料 天然气净化企 业 ， 拥有 日处理天 然 气 2 6 8 01 0 i n ， 日产硫 磺 1 0 0多吨 的 能 力。 此前 由 于硫 磺 回收 装 置 设 备 老 化 ， X - 艺落后 ， S O ， 排放 量 长期超 标 。近年 来 ， 国家对环境 保 护 的要 求 日益严格 ， 西 南油 气 田公 司为 适应新的形势， 陆续在 引进分厂建成 S C O T尾 气处理装置， 在垫江分厂建成投产采用 C l i n s u l f S D P 工艺的硫 磺 回收装 置 。 在 渠县分 厂和 忠县 分厂 建成 采 用 S u p e r c l a u s 工 艺 的硫磺 回收 装置 ， 在 大 竹分 厂 建成 采 用 C B A 工 艺的硫 磺 回 收 装 置 ， 这 些 装 置 的投 产 大 大提 高 了硫 磺 回 收 率 ， 降 低 了尾 气 中 S O，的排 放 量。 关键 词 环境 保 护 硫 磺 回收装 置 C l i n s u l f S D P S u p e r c l a u s S C O T C B A 重庆天然气 净化总厂第一套硫磺 回收装置是 1 9 6 5年 1 2月 建 成 投 产 的 原 东 溪 脱 硫 车 问 回收 装 置 ， 是全 国第一套采用 C l a u s工艺的装置。其后陆 续建设的垫江分厂 、 引进分厂、 渠县分厂和长寿分厂 硫磺 回收装 置 均 采 用 改 良 的 C l a u s 工 艺 。近 年 来 ， 由于原料天然气条件 的变化 ， 多个分厂现有的硫磺 回收 装置 已不 能满 足工 厂满 负荷 正 常运行 和 国家对 环境 保护 日益 严 格 的要 求 。为 了 改变 这 一 状 况 ， 中 国石油西南油气 田公 司决定新建代表新技术 、 新工 艺的硫磺 回收装置取代原装置并作为试点以便对其 作为推广 ， 分别在垫江分厂建成 目前世界上第二套 ， 中国第一套采 用 C l i n s u l f S D P工艺 的硫磺 回收装 置 ， 在 渠 县分 厂建 成 采 用 S u p e r c l a u s 工 艺 的硫 磺 回 收装置， 在大竹分厂建成采用 C B A工艺 的硫磺 回收 装置 ， 这些装置 的投产大大提高了硫磺 回收率 ， 降低 了尾 气 中 S O ，的排放量 。 1 改良克劳斯工艺的原理、 特点及运行情况 克劳斯工艺从开发至今已成为硫磺 回收工业 的 经典工艺流程。但是 ， 有些酸性气体 中的 H s含量 非常低 5 ％ ～5 0 ％ ， 不 能在传统 的燃烧炉 中进行 燃烧 ， 有些酸性气体中还含有氨和烃类等可引起许 多装置操作 问题的其他组分 ， 因此， 必须对传统的克 劳斯工艺加 以改 进 ， 以处理各 种组成 的酸性气 体。 长寿 分 厂硫磺 回收装置 就是 采用 改 良型二 级克 劳斯 工艺 的 典 型 装 置 ， 该 装 置 设 计 处 理 H S浓 度 为 2 9 ． 6 ％ too 1 ％ ， 流 量为 9 2 6 ． 6 m ／ h的酸 气 ， 每 天生 产 7 ． 9 2 5 t 硫磺 。 1 ． 1 装置基本特点 1 在传 统二 级 克 劳 斯 工 艺基 础 上 ， 用 分 流 法 使一部分酸性气体旁通燃烧炉 ， 并通过高温掺和 阀 的调节 作 用将 废 热锅 炉 的 出 口过程 气 温度 调 至 2 5 0 ％以下。该工艺既可保证处理贫酸性气体时维 持燃烧炉温度在 1 0 0 0 ℃以上 ， 又可保证处理富酸性 气体时燃烧炉 中生成 的元素硫尽可能得到 回收。 2 两级反应器床层 装填常规 A 1 ， 0 催化剂 ， 型号 为 S一 2 0 1 ， 其 中一 级催 化 反应 器 床 层 出 口温 度 为 3 2 0 左右 ， 该 温度促 进 了 克劳 斯 转 化率 的提 高 。 同样 ， 出一级反应器 的过程气通过气／ 气换热器 ， 将 二级催化反应器 的入 口过程气温度升高至 2 1 0 C以 上 ， 且在二级催化反应器进 E l 管线上设置冷热旁通 管线 ， 及 时调整 过程 气温 度 ， 以便在 二级 催化 反应 器 更好 地进 行克 劳斯 反应 。 3 两级冷却器的出 口过程气温度设计分别为 1 5 0 C和 1 2 5 ℃ ， 尽量将生成 的硫磺 分离 出来 ， 且 二 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 8 8 重庆天然气净化总厂硫磺回收装置运行概况 级冷却器的出口设置尾气捕集器 ， 可将尾气中的雾 状硫 捕集 下来 。 4 通 过 准 确 控 制 燃 烧 炉 入 口过 程 空 气 的流 量 ， 可以将尾气 中 H S S O 的 比例维 持在 2 1左 右 ， 以优化装置的性能。在投产后进行装置考核时 ， 硫回收率达 9 7 ％左右 ， 比设计值 9 0 ． 3 ％高出 6 ． 7个 百分 点 。 1 ． 2 装置优 、 缺点 该 典 型 的改 良型二 级克 劳斯 工艺 的优点 是 1 工艺流程及控制过程均简单 ； 2 一次性投资少 ， 操作维护也较少。 缺点 是 1 空气流量控制精度不高 ， 尾气 中 H s s 0 难于 准确 达到 2 1 ； 2 反应器床层温度受酸气流量及酸气浓度的 影响较大 ， 无法控制 ； 3 采用高温掺合 阀及气／ 气换热器控制两级 转化器的人 口温度 ， 控制精度也不高， 不利于提高转 化率 ； 4 仅采用 两 级 转 化器 ， 操 作 中往 往 无 法 达 到 理 想转 化率 。 1 ． 3 改进措施 近年来 ， 随着原料天然气 中 H s和 C O 含量严 重超过设计值 ， 硫 回收处理能力跟不上原料气处理 能力 ， 酸气组分 中的硫 醇类 、 C O 等物质 含量 的增 加 ， 在燃 烧炉 中生 成 的 C O S和 C S 不 能被 催 化 反应 器 中的 A 1 O ， 催 化 剂 催 化 而 发 生 水 解 反 应 ， 因 而大 大降低了硫回收率 ， 增加了 s 0 的排放量 ， 加重环境 污染 。分公司计划将在明年对长寿分厂硫磺回收装 置进行 改 造 ， 拟 采 用 国 内具 有 自主 知 识 产权 的 C P S 硫 磺 回收技 术 。 2 C l i n s u l f S D P工艺原理、 特点及运行情况 2 ． 1 C l i n s u l f S D P工艺基本原理简介 C l i n s u l f S DP工 艺是 对 C l a u s工艺 进 行 改 进 的 一 种“ 等温 一亚露点” 工艺 ， 其基本思想是直接从反 应器的催化剂床层而不是在下游的硫冷凝器中取走 C l a u s 反应 的反应热， 从而使整个床层保持反应温度 不 变 ， 有 利 于 C l a u s 反 应始 终在 最佳 温度 下进 行 。 垫 江分 厂 2 0 0 2年 1 1月 建 成 投 产 的 C l i n s u l f S D P硫磺 回收工艺装置 见 图 1 ， 通过使 用 L i n d e 公 司的等 温反应 器 实现 了这 一构想 。该 装置 主要 由 一 个 C l a u s 热反 应段 及两 个 等 温反 应 器 和两 个 四通 阀组成 。该 反应 器是 一个 盘 管间有 较大 间 隙的盘 管 式换热器 ， 在盘管的间隙中装填德 国进 口的 T i O ， 和 A 1 ， 0 催化剂 ， 冷却盘管被埋在催化 剂床层 中。在 等温反应器上部的床层中由于不设置冷却盘管 ， 故 而形成一段绝热层 。绝热段 的设计温度选定为能使 C O S和 C S 完 全 水 解 所 需 要 的 温 度 3 l 5 o C ， 同 一 反应器的下段为等温段 ， 通过冷源带走反应热 ， 使 反 应器 出 口温度 恒定 为高 于硫 的露 点或凝 固点 。两 个 等温 反应 器 在 正 常生 产 过 程 中一 个 处 于 “ 热 态 ” 冷却盘管内蒸汽压力控制在 6 7 0 0 k P a ， 主要是在 A 1 0 及 T i O 作用下进行 克劳斯反应 和 C O S 、 C S ， 高效 水解 反应 ， 生 成 的元 素硫 温 度 控 制 在硫 露点 以 上 3 0 ℃即 2 8 6 ℃ ， 然 后 进 入 硫 冷 凝 器 降 温 至 1 3 1 ℃ 回收硫磺 。由于床层 的操作温度离硫 的露点越近 ， 平衡 转 化 率 就 越 高 ， 故 在 这一 级 的转 化 率 高 达 9 0 ％。另一个处于“ 冷态” 冷却盘管内蒸汽压力控 制 在 1 3 0 k P a 状 态 下 的 等 温 反 应 器 由 于 温 度 1 2 5 ℃ 达 不到 C O S和 C S 水 解 温 度 ， 只 进 行 克 劳 斯反 应 ， 生 成 的 元 素 硫 不 断 吸 附 在 催 化 剂 上 。 当 “ 冷态 ” 转 化 器 的 催 化 剂 上 吸 附 的元 素硫 达 到 一 定 量后 ， 其 吸附能力 大大降低 ， 影 响催化剂的活性 ， 为 恢 复催 化 剂 的活性 ， C l i n s u l f S D P工 艺装 置 设 计 成 可将两台转化器进行切换操作 ， 即将在 “ 热态 ” 状况 下 运行 了 一 段 时 间 的 转 化 器 切 换 为 “ 冷 态 ” ， 将 在 “ 冷态 ” 状况 下运 行 了一段 时 间 的转 化器 切 换 为 “ 热 态 ” ， 这样 ， 从 “ 冷 态 ” 切 换为 “ 热态 ” 的转化器 在 硫露 点之上运行 ， 吸附于催化剂 中的元素硫便解析出来 ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 7卷 第 6期 石油与天然气化工 OHE M l OAk E NG I NEEF I l NG OF Ol L GAS 4 8 9 从 而得 到再 生 。转化器 的切换 是通 过两 只 四通 阀来 完成的， 而四通阀切换 的时间则通过进入燃烧炉的 空 气 累积量 来 自动控 制 。 2 ． 2 C l i n s u l f S D P工艺催化转化段的特点和优点 1 不 同类 别 、 不 同型 号 的催 化 剂 在 转 化 器 中 的分层装填确保了克劳斯反应以及有机硫 的水解反 应顺利进行。本装置转化器床层中装有能使有机硫 水解 的 T i O 催 化剂 以及 不 同型 号 的 A 1 O 催 化剂 。 对催化剂的分层装填和合理设计是有别于传统转化 器床层的一大特点。 2 转化器的恒温段操作确保 了硫收率的大大 提高。H ， s与 S O ， 反应 生成硫的反应 是放热反应 ， 从 “ 化 学热 力学 ” 上考 虑 ， 低 温 有利 于 化 学平 衡 向右 进行 ； 而从“ 化学动力学” 上考虑 ， 高温有利 于提高 化 学反 应 速 度 ， 缩 短 了 化 学 反 应 达 到 平 衡 的 时 间 。 因此 ， 从 上述 两方 面考 虑 ， 根据 过程 气 中 H S与 S 0 浓 度 的不 同 ， 选择 最 佳 的反 应 温度 有 利 于在 一 定 的 停 留 时间 内达 到最高 硫转 化率 。本 装置 通过 对转 化 器床 层 内冷却 盘 管 的恒 温 操 作 ， 很 好 地 解 决 了这一 问题 。 3 “ 冷 态 ” 转 化 器 采 用 在 “ 亚 露 点 ” 温 度 下操 作是 本装 置 的核 心 技 术 。在 亚 露 点 温 度 下操 作 ， 不 仅 大大 提高 了过 程气 中 H s与 S O 的平 衡 转 化率 ， 而且 大 大降低 了过程 气 中 的硫 蒸 汽 浓 度 ， 从 而 减小 了硫 蒸 汽 的损 失 ； 同时 ， 因过程气 中的硫蒸 汽 浓度很 低 ， 因此 无需 设置 尾气 捕集 器 。 4 两个转化器的“ 冷态” 、 “ 热态” 交替操作是 本装置独有 的特 点。“ 冷态” 转化器在操作一定 的 时间后 ， 因其吸附的液态硫逐渐增加 ， 降低 了催化剂 的活性 ， 通过两 只 四通 阀进行切换 后 ， 确保 了“ 冷 态” 转化器及 时再生 ， 从 而确保全装置有很高 的转 化率 。 5 两级硫冷凝器采用空冷器冷却 、 冷却水密 闭循环的方式进行冷却是本装置的另一个特点。若 采用低压蒸汽管网的低压蒸汽进行冷却 ， 则无法控 制冷 凝器 的蒸 汽压 力 ， 从 而无 法 控 制 冷 凝 器 的 出 口 过程气温度 。而采用空冷器冷却 、 冷却水 密闭循环 的方式进行冷却 ， 则能根据实际情况随时调整 、 控制 冷 凝器韵 蒸 汽压 力 ， 从 而确 保 冷 凝 器 的 出 口过 程 气 温度控制在 1 3 1 o C。 6 用废热锅炉产生 的 4 7 0 0 k P a高压蒸汽对 一 、二级冷却器的出 口过程气进行再热是本装置独 有 的特 点 ， 通 过调 节 阀实 现 了对 反 应 器 入 口过程 气 温度的精确控制 ， 有利于转化率的提高 。 2 ． 3 C l i n s u l f S D P装 置的缺 点 由于 C l i n s u l f S D P工艺 所 要求 的温 度 、 压 力条 件较其它装置苛刻 ， 故该装置投产后不久 ， 部分阀门 工作不正常 ， 造成 了操作参数偏离设计值 ， 主要表现 在 以下 几方 面 1 废 热锅 炉 E一1 4 0 1的压 力 调 节 阀泄 漏 ， 导 致操作压力有时低于设计值 4 7 0 0 k P a ， 造成一级再 热 器 和二级 再热 器 的被加 热过 程气 温度 达不 到设计 值 。 2 反应器 R一1 4 0 1 A ／ B的蒸汽盘管安全 阀内 漏或酸气负荷较低时， 因热损失导致催化反应器盘 管 内蒸汽压力 热态 达不到设计值 6 7 0 0 k P a ， 相应 的反应 器床 层温 度也低 于设计值 。 3 在四通阀切换后 1 h左右 ， 有相对较多 的 硫 蒸气 随尾气 进 入 灼烧 炉 ， 造成 灼 烧 炉 炉 膛 温度 阶 段性升高， 硫收率也相对低一些。 4 由于两级反应器大约 2 5 h切换一次 ， 热态 高 压段 6 7 0 0 k P a 与冷 态低 压 段 1 3 0 k P a 蒸 汽管 线法 兰 连接处 经 常 出现 泄 漏 状 况 ， 更 换 垫 片 造成 维 修 费用 的增加 。 2 ． 4改进 措施 尽管存在一些不利 因素 ， 但从实际运行的效果 看 ， 5年多来垫江分厂 C l i n s u l f S D P硫磺 回收装置 的 回收率 一直 可达 9 9 ． 2 ％ ， 主要 原 因是 采 取 了 以下 有效 措施 1 更换 了废 热 锅 炉 E一1 4 0 1的压 力 调 节 阀 ， 新调节阀的内漏量很小 ， 废热锅炉的操作压力一般 在 4 5 0 0 k P a以上 ， 从而确保 了一 、 二级再热器 的出 口过程气温度能达到设计值 ； 2 在反 应器 R一1 4 0 1 A ／ B的蒸 汽 盘管 安全 阀 前增 设 了切断 阀 ， 可随 时对安 全 阀进行 检修 ， 同时对 蒸汽管路上的所有 阀门增设保温层 ， 因而避免 了热 损失 ， 催化 反应器 盘管 内蒸汽 压力 能达 到设计 值 6 7 0 0 k P a ， 反应器床层温度也得到保证 ； 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 重庆天然气净化总厂硫磺回收装置运行概况 2 0 0 8 3 四通 阀切换后 ， 根据情况对进入灼烧炉的 燃料气及时进行手动控制 ， 从而避免 了灼烧炉炉膛 温度 阶段 性 升高 ； 4 对所 有存 在温 度 、 压力 突变 的连 接法 兰 ， 采 用性 能更 稳定 可靠 的金 属 垫 片 ， 有 效 避 免 了法 兰 的 泄漏 问题 。 3 S u p e r c l a u s工艺原理、 特点及运{ 彳情况 超级克劳斯 S u p e r e l a u s 硫磺 回收工艺技术是 由荷兰康普雷姆 C o mp r i m o 公 司、 V E G气体研究院 V E G G a s i n s t i t u t e 、 乌得勒支大学 U n i v e r s i t y o f U t r e e h t 和 E n g e l h a r d d e Me e r n公司合作 ， 在传统克劳 斯工 艺基 础上 开 发 的一 种 改 良型 克 劳 斯 工艺 ， 该 工 艺 自投入工业化运用 以来 ， 目前在建和 已建的超级 克劳斯硫磺 回收装置超过 1 0 0套。超级克劳斯工艺 的基 本原 理是 工艺 流程 分 为克劳 斯段 和超 级 克劳斯 段两 个部 分 ， 在 克 劳 斯 段 的反 应 中 ， 要 求 过 程 气 中 H s S O 2 ， 保证克劳斯段末级反应器 的尾气中含 有一 定量 的 H S进 入超 级克 劳斯 段 见 图 2 。含有 一 定量的 H 。 s的尾气经过预热并与过量空气混 合 进入超级克劳斯反应器 ， 在超级克劳斯催化剂的作 用下， 使 H s直接氧化 转化为元 素 s ， 其 反应式 如 下 H2 S 1 ／ 2021 ／n S H2 0 3 ． 1 S u p e r c l a u s 装置 的特 点及 优 点 渠县分厂 2 0 0 2年建成 投产 的 S u p e r c l a u s 硫磺 回收工艺 装 置 采 用 三 级 C l a u s 反 应 器 ， 一 级 选 择 过 氧化反应器 见 图2 ， 其工艺特点有 1 H S ／ S O 非精确的 2 1控制 。超级克劳斯 工艺 通过 调节 风气 比使 进入 超级 克劳 斯反 应器 中的 H s浓度适 当， 在克劳斯段采用 H s过量操作 ， 使离 开末 级克 劳斯 反应 器 的尾 气 中 含 有 0 ． 2 ％ ～1 ． 5 ％ 的 H， s ， 这是该工艺有 别于其它 回收工艺独有 的特 点 。 2 灵活简便的操作性 。超级克劳斯工艺克劳 斯段采用过 量 的 H s操 作 ， 尾 气 H s浓度允 许在 0 ． 2 ％ ～1 ． 5 ％范围波动。在超级克劳斯段采用前馈 控制 ， 进入超级克劳斯反应器前测 定 H， s的含量 ， 计算 出所 需 空 气 ， 再 配 加 0 ． 1 ％ ～1 ． 0 ％ 的 过 量 空 气 ， 从 而使 得 超级 克 劳斯 工 艺 操 作 具 有 很 大 的灵 活 性 和简便 性 。 3 高效 的超 级克 劳斯 催化 剂 。超级 克劳 斯催 化齐 4 D一1 6 3 1 E 1 ． 8 mm， 由 D 一1 6 0 0 E 1 ． 8 m m 和 D一 1 6 4 2 E 1 ． 8 m m混 合组 成 ， 能 够 将 8 5 ％ 以上 的 H ， s转 化为元素 s ， 并且催化剂对过量的 0 和高浓度的水 不敏感 ， 不发生克劳斯反应和 C O ／ H，的氧化反应 ， 不生成 C O S及 c s ， 这种选择性强的高效催化剂使 得高硫回收率成为可能 。 4 硫回收率高。超级克劳斯工艺中克劳斯段 H S过 量 会 抑 制 S O 的 浓 度 ， 通 常 低 于 0 ． 1 ％ ； 同 时， 在超级克劳斯段 H， s的转化率超过 9 0 ％ ， 加上 装 置 易于控 制 ， 其总 的硫 回收率 超 过 9 9 ． 2 ％ 。 5 先 进 的控 制思 想 。超 级 克劳斯 工艺 由先 进 的燃烧 炉控 制 系 统 A B C控 制 系 统 来 控 制 空 气 流 量 ， 所需要的空气量是通过计量 的酸气流量乘以一 定系数计算出来 ， 然后用总的空气需求信号来设 定 气源流量控制系统。该控制系统还受超级克劳斯反 应器段上游工艺管线上 的 H s分析仪控制器控制 ， 以保证过程气 中一定 的 H s含量 ， 从 而使装置获得 最佳 的硫 回收率。由氧化空气控制系统 O A C控制 系 统 来 控 制 超 级 克 劳 斯 下 游 最 适 宜 的 氧 气 含 量 。 氧化空气的流量能足够氧化 H， s并 有适当的过剩 量， 使超级克劳斯反应器保持氧化环境 ， 并防止催化 剂 硫 化 ， 但 是不 会造 成硫 氧化 为 S O ， 。 6 较低的末级硫冷凝器温度。超级克劳斯冷 凝器 通过 产生 低压 蒸 汽 进 行 低 温运 行 ， 以冷 凝 尽 可 能多的硫蒸汽 ， 降低硫雾损失以提高硫收率 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 7卷 第 6期 石油与天然气化工 CHEMI CAk ENGI NEE Rl NG O F OI L ＆ GAS 4 91 3 ． 2 存在的问题及改进措施 渠县分厂超级克劳斯装置 自建成投产至今 ， 虽 然也由于风机 风量和 P L C程序控 制等 问题影响 了 正常生产 ， 但大多数 问题都得到了解决或控制 ， 硫回 收率 也一 直能 达 到 9 9 ． 2 ％ ， 因此 渠 县分 厂 超 级 克 劳 斯装置达到了渠县分厂技术改造的预期 目的， 对 于 西南油气 田公司下属天然气净化厂现有克劳斯硫磺 回收装置的改造也具有现实意义 ， 为忠县分厂硫磺 回收系统 使用 超级 克劳 斯工 艺积 累 了丰 富的 经验 。 4 C B A工艺基本原理及特点 重庆天然气净化总厂大竹分厂新建一套硫磺回 收装 置 ， 该 装 置采 用改 进 的 克劳 斯 工 艺 和 B P A m o 一 3 0 冷床吸附 C B A 技术 ， 通过热反应炉、 常规 C l a u s 反应炉以及 3个 C B A反应炉， 将原料气中的 H ， s转 化为元素硫 ， 每天的最大硫磺处理能力为 4 5 t 。 4 ． 1 C B A工 艺基 本原 理 C B A工 艺装 置 主要 由一 个 C l a u s热 反 应 炉 、 一 个常规 C l a u s 反应炉以及 3个 C B A反应炉组成。其 中 ， 热反应 炉 内 的转 化 率 大 约 为 4 5 ％ ， 克 劳 斯 反 应 炉内的转化率大约为 4 0 ％ 。三级 C B A反应器在正 常生 产过 程 中一个 处 于“ 再 生或 冷却 ” 状 态 ， 2个 “ 后 反应 炉 ” 处于 “ 低 温 运 行 ” 状 态 ， 将 硫 磺 吸 附 至催 化 剂之 上 。 4 0 ％ 的酸 气 和 1 0 5 c 空 气 分别 进 入 酸气 预 热器 和空气预热 器 ， 经废热 锅炉 产生 的高 压饱 和蒸 汽 3 ． 3 MP a 预热 至 2 1 8 ℃后进 入燃 烧炉 燃烧 ， 燃烧 温 度大约为 1 2 0 6 ％。过程气 流经废热锅炉被冷却至 4 8 7 o C， 随后 进 入一 级冷 凝 器 继续 冷 却 至 1 6 8 ℃并 分 离 出液硫 。一 级 冷 凝 器 出 口的 过 程 气 通 过 再 热 炉 采 用 3 ． 3 MP a高 压 蒸 汽 加 热 首 次 加 热 至 2 l 8 ℃ 后 ， 再 与废 热锅 炉 出 口的部 分 热 过 程气 混合 升 温 至 2 6 2 ％ ， 然后 进入 克 劳 斯催 化 反应 器 ， 过 程 气 流 过 催 化剂床层 ， H 。 s和 s O 即发生反应生成 元素硫。从 克劳斯反应炉出来的过程气 温度为 3 4 4 o ] 旁通克 劳斯 冷凝器 直 接进入 其 中一 级 C B A反 应 炉 ， 对其 进 行再生操作 。大约 7 h左右 ， 反应器温度将达到克 劳斯反 应器 出 口温度 ， 此 时 C B A反 应 炉 中 的催 化 剂 已完全 再生 ， 然 后过程 气恢 复 流经 克劳斯 冷 凝器 ， 经 冷却 后 的过 程 气 从 克 劳 斯 冷 凝 器 流 出后 对 该 C B A 反应炉进行冷却 ， 冷却时间约 3 h 。届 时， 通过 C B A 段的流程将进行切换 ， 刚再生完全的反应炉将成为 “ 后反应炉”， 而之前 的第一 级“ 后反应炉 ” 则 进入 “ 再生和冷却” 状态 。经过上述工艺过程转化 ， 过程 气 流 经 C B A 最 终 冷 凝 器 后 ， 硫 磺 回 收 率 大 于 9 9． 2％ 。 4 ． 2 C B A工艺的工艺特点及优点 1 从化 学 热力 学 上 考 虑 ， 低 温 有 利 于化 学 平 衡 向右进 行 ， C B A工 艺 的 “ 后 反 应 炉 ” 在 低 温 下 运 行 ， 不仅大大提高了过程气中 H s与 s 0 的平衡转 化率 ， 而且大大降低了过程气中的硫蒸汽浓度 ， 从而 减小 了硫 蒸汽 的损 失 。 2 三个 C B A反应 炉的循环交替操作是本装 置 的特点 。“ 后 反应 炉 ” 在 运 行一 定 的时 间后 ， 因其 吸附的液态硫逐渐增加 ， 降低 了催化剂的活性 ， 通过 循环交替操作 ， 确保了“ 后反应炉” 的催化剂在严重 失活前及时再生以恢复其活性 ， 从而确保全装置有 很高的转化率 。 3 各 C B A反应 炉 下游 的过 程 气 经 冷 凝 后 分 离出液硫 ， 从而降低了过程气中硫蒸汽的浓度 ， 促进 反 应继 续进行 。 4 废热锅炉内生成的饱和高压蒸汽用于加热 再热 器 、 酸气 预热 器和 空气 预热器 ， 过 量饱 和高 压蒸 汽流入蒸汽喷射器和低压蒸汽结合生成低压蒸汽 ， 而该低压蒸汽用于硫磺 回收装置或被外输至蒸汽系 统 ， 充 分 回收 了热 能 。 5 酸气和空气分别经预热至 2 1 8 ℃后再进入 燃烧 炉 ， 确保 了燃烧 炉 温度 足够 高并稳 定燃 烧 。 4 ． 3 C B A工 艺存在 的 问题 及运 行情况 当然 ， 由于 C B A工艺 自身的特点 ， 也必然存在 不足之处。例如 ， 当热气体从旁通管路 经过克劳斯 冷凝 器并 直接 进入 C B A反 应炉 进 行催 化 剂再 生 时 ， C B A反应炉内的转化会受 到限制 ， 因为进入反应炉 的再生气体温度为 3 4 4 C， 再生之初 ， 反应炉催化剂 是冷 的 ， 可 促进 克 劳 斯 反 应 进 行 ， 而 当 C B A反 应 炉 最终达到克劳斯反应炉的温度时就不会再发生克劳 斯 反 应 。 目前 ， 大 竹 分 厂 硫 磺 回 收装 置 于 2 0 0 8年 4月 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 9 2 重庆天然气净化总厂硫磺回收装置运行概况 2 0 O 8 2 8日进气 生 产 ， 运 行 效 果 如 何 ， 尚须 运 行 中继 续 观 察 。 5 S C O T尾气处理技术基本原理及运用情况 S h e l l 公 司开发 的 S C O T法 是还 原 吸收型 尾气 处 理工艺的典型代表， 应用颇 为广泛 ， 自 1 9 7 3年工业 化 以来 ， 世 界上 已建成或在建 的装置 已有 1 7 0套。 硫磺 回收装置处理能力最高达到 4 0 9 0 t ／ d ， C l a u s S C O T装 置 的总硫 回收 率在 9 9 ． 8 ％ 以上 ， S C O T装 置 排 出的尾气 中 H s小 于 3 0 01 0 。S C O T工 艺 的特 点 是 将 C l a u s硫 磺 回收 装 置 来 的尾 气 中 的 S O 、 有机硫 C O S 、 C S 等 及元素硫 等， 在钴 一钼加 氢催化剂上加氢还原而生成 H ， s ， 再用选择性 脱硫 溶液吸收脱除尾气中的 H s组分 ， 脱除 H s后 的尾 气经焚烧后排放 ， 从脱硫溶液再生出来 的含 H s酸 气 返 回 C l a u s 硫 磺 回收 装 置作 进 料 。常 规 S C O T装 置于 1 9 8 0年在引进分厂投产使用至今 ， 运行状况一 直 良好 。但 目前净化装置 处理的天然气 中 H， s含 量 由设计值 6 5 g ／ m 降至 4 g ／ m 左 右， 在这种情况 下 ， 硫磺 回收尾气采用 S C O T工艺技术是不经济的。 2 0 0 8年 8月 ， 将在 引进 分厂 建设 投产 以 C B A为核 心 技术的硫磺 回收装置 ， 相信可以改变其经济成本。 6 结束话 以克劳 斯法 为基 础 的硫 磺 回收装 置 是处理 天 然 气脱硫后酸气的主要处理方式。重庆天然气净化总 厂硫磺回收技术从无到有 ， 并通过引进和消化吸收， 使重庆天然气净化总厂硫磺 回收技术处于国内领先 的水平。 目前重庆天然气净化总厂的硫磺回收装置 有 常规 克 劳 斯 工 艺 、 S u p e r c l a u s 工 艺 、 C l i n s u l f S D P 工艺、 S C O T尾气处理工艺、 C B A工艺 ， 以及 2 0 0 9年 5月即将在万州 分厂投 产并具有 自主知识 产权 的 C P S工艺 等 ， 这 一 系 列 工 艺形 成 了较 为 完 善 的硫 磺 回收工艺体系， 提高了重庆天然气净化总厂净化装 置 的整体 技术 水平 ， 同 时 也代 表 了全 国天 然气 净 化 行业硫磺回收技术的水平。重庆天然气净化总厂今 后 1 0～1 5年发 展硫 回 收技 术 的 目标 和 重 点是 开好 现有 装置 。现 已建 成 的装置 及 引进技 术是 我们 今后 发展的基础， 在规范化和推广这些技术时 ， 必须做好 以下几件事情 1 改善上游装置操作 ， 提高酸性气体的质量 ； 2 开好现有硫 回收装置 ， 提高硫的回收率 ， 降 低 尾气排 硫量 ； 3 提高分析及 自动化控制水平 ； 4 消 化 吸收引 进技 术 。 与有关技术部门加强合作和联系 ， 完善硫磺 回 收技术在实践中的运用 ， 并力求在 天然气净化 回收 领域实际操作技术方面获得更大的进步 。 参 考 文 献 1 林德工号 2 5 1 0 1 0 6 7， C l i n s u l f S D P硫磺 回收装 置用 户操作 手册 [ S ] 2 陈小锋 ， 关丹庆 ， 刘波 等． 长庆气 田 C l i n s n l f D o硫 磺回 收装 置 应用效果[ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 6， 2 6 2 1 4 41 4 6 3 罗守坤 ， 唐昭峥． 超级克劳斯硫磺 回收技 术及选择性氧化催化剂． 齐 鲁 石 油 化 工 ， 1 9 8 9， 5 作 者 简 介 罗 强 男 ， 1 9 7 6年 生 ， 助理 工程 师 ， 2 0 0 1年毕 业 于石油 大学 华东 化学工程 专业 。现任重庆 天然气净 化总 厂长寿 分厂净 化工 段副工段长 ， 从事生产技术管理工作 。 收稿 日 期 2 0 0 8 0 6 1 0 ； 收修改稿 2 0 0 8 0 9 0 4 ； 编辑 杨 兰 下 期 要 目 焙 烧 温 度 对 P d ／ T i O，催 化 剂加 氢性 能 的 影 响 Mo ， C ／ S AP O一1 1催 化 剂 上 正 己烷 的 异 构化 多孔介 质 中天然 气水合物分解热力 学模 型研 究 尿 素络合法测定脱硫后的天然 气凝析 油中正构烷 烃的含 量 S i O 一柱 撑 C uHT L c s 催 化 苯 酚 羟 基 化 的研 究 甲 烷 二 氧 化 碳 重 整 反 应 中催 化 剂 的抗 积 炭 性 能研 究进 展 c e s 0 一 HC 1 体 系模拟 柴油脱硫反应研 究 氧化催化体 系对稠油组成及粘度的影响 靖 边气田硫磺尾 气 中二氧化碳 回收的技术调研及探讨 硫 磺 回 收 装 置 主 燃 烧 炉 运 行 问题 探 讨 及 燃 烧 器 改 造 技 术 总 结 激光气体分析仪在催化裂化再生烟 气测量 中的应 用 煤 油 微 乳 土 酸 的 制 备 及 其 性 能 的研 究 新型酸性压裂液 的研 究及应 用 江 苏 油 田 W2断 块 油 井挤 注 防 垢 技 术 研 究 与 应 用 模 拟油田 C O ， ／ H， S环境 中 P 1 1 O钢的动 态腐蚀行 为 低 压 漏 失 井 固井 水 泥 浆 体 系的 研 究 采 油 污 水 生 化 一絮 凝 一超 滤 处 理 技 术 研 究 活性 炭吸附法处理气田聚磺泥浆钻 井废水研 究 0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 l l 1 1 1 l 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m