硫磺回收装置加氢催化剂超前硫化技术的工业应用研究

吴同

摘要：针对硫磺回收装置加氢催化剂超前硫化，在简述硫磺回收装置技术特点的基础上，对超前硫化操作流程、要点、优势和难点进行深入分析，为这项技术在工业生产中的实际应用提供参考，使超前硫化技术发挥应有作用效果，确保后续反应过程顺利完成。

关键词：硫磺回收装置；加氢催化剂；预硫化；超前硫化

在硫磺回收装置当中，加氢催化剂具有重要作用，其硫化效果决定了后续各项反应能否顺利完成，过去常用的预硫化已无法满足实际要求，需要适时引入超前硫化技术，提高加氢催化剂硫化效率。

1硫磺回收装置技术特点介绍

（1）克劳斯制硫与尾气加氢净化相结合

其中，克劳斯引入在线加热炉，而尾气加氢单元安装了在线加热炉，提高了系统灵活性，使反应器的升温变得更加容易。烧嘴采用次化学燃烧模式进行设计，配以双比例回路，对空气及瓦斯的实际流量进行严格控制，保证加热炉始终处在理想状态，即在提供热量的同时，实现产氢，并且不会有炭黑等物质产生。

（2）注入式烧氨

在反应炉中，安装有强度极高的烧嘴，专门用于烧氨，使酸性气当中，氨与烃类的杂质均充分氧化。在焚烧炉、反应炉及在线炉当中，都设有火焰检测装置与可伸缩式的点火装置，同时能借助光学温度计，对反应炉的实际温度进行测定，无论是点炉，还是引气开工，都能达到全自动化[1]。

（3）低温加氢催化

对于加氢反应器，其入口处温度可以降至220℃，而尾氣加氢部分将具有良好性能，浓度为35%的甲基二乙醇胺作为吸收剂，通过两级吸收和再生，使尾气完成净化处理后，硫化氢含量不超过标准要求，并降低装置能耗。

（4）蒸汽抽射器

利用压力为1.0MPa的蒸汽，进行开、停工循环构建。对加氢催化剂进行预硫化的过程中，形成开工循环，这样能减少在预硫化时产生的二氧化硫。

2加氢催化剂超前硫化

2.1操作流程

加氢催化剂超前硫化操作流程为：

（1）焚烧炉与反应炉在升温时，反应器提前完成升温过程，交叉回路及氢含量分析装置开始投用，并在引氢气后形成循环，为之后的预硫化做好准备。

（2）进入通酸性气作业流程，向反应器中引入酸性气，由循环过程气对酸性气进行稀释，以此降低入口处硫化氢实际浓度。然后，床层开始升温，使加氢催化剂发生硫化，经化验分析，此时的硫化氢含量应为1%左右。

（3）首次温升穿过床层以后，对入口处温度进行调节，以提高床层实际温度，同时增大酸性气引入流量，继而增加硫化氢实际浓度，以达到更好的硫化效果。

（4）当出口循环气当中硫化氢实际浓度超过1%以后，再次增加床层实际温度，开始深度硫化。如果入口和出口处硫化氢实际浓度达到平衡，则说明已经完成了硫化过程，也可根据床层是否有温升来判断硫化过程是否结束。

（5）在确认硫化过程完成以后，不再引入酸性气，将这条管线使用氮气进行置换，再将设于管线两端的阀门关好，通过盲板设置实现隔离。不断提高氢气实际含量，到5%为止，同时保持在这一水平，为引尾气的开工做好准备[2]。

2.2超前硫化

（1）在超前硫化操作过程中，克劳斯还没有开始工作，此时向装置内引入酸性会有很大的安全风险，需要预防酸性气产生泄漏，进入其它单元。

（2）在超前硫化过程中，应确保循环气始终处在无氧的条件，只有这样才能达到理想的硫化效果。

（3）硫化时，在循环气中，氢的含量与急冷水pH会明显下降，此时应使用分析装置进行测定，对这两项指标予以严格控制。

（4）如果循环气中没有硫化氢，则催化剂不能在高温环境下和还原介质发生接触，否则将对催化剂活性造成影响。

（5）考虑到通过酸性气的引入来实现硫化，故对循环气和酸性气实际流量提出了很高要求，必须予以严格控制，避免循环气当中有高浓度酸性气导致催化剂发生飞温。

2.3优势与难点

2.3.1优势

因焚烧炉与反应炉有很高的温度，需要很长一段时间用来升温，采用超前硫化，可以使两者的升温同时进行，以此将开工时间减少至少24h。如果借助克劳斯单元的尾气进行预硫化，则要在开始引入酸性气以后实施，在预硫化过程中，应对反应炉的配风进行降低，导致硫回收率降低，使二氧化硫实际排放量明显增加。从生产能力为100kt/a的回收装置角度讲，超前硫化可降低近50t的二氧化硫实际排放量。此外，超前硫化还不会受到其它组分的干扰，仅需酸性气的组分达到稳定，就能实现深度控制。据统计，超前硫化实施后，能节省12t左右的燃料，节约40000kW左右的电能[3]。

2.3.2难点

利用克劳斯单元的尾气进行预硫化的过程中，酸性气要经过一段时间的高温焚烧，这样可以去除掉氨和烃类物质，使酸性气变得更为纯净，所以对酸性气不会有很高的要求，但超前催化则完全不同，它对酸性气提出了极高的要求。利用克劳斯酸性气进行预硫化的过程中，反应炉实际配风比正常情况下的生产值低很多，对循环气的控制，即使其处在无氧的条件下，较为容易。但在进行超前硫化的过程中，因克劳斯单元处在升温的过程当中，其尾气当中含有较多的氧，想要使加氢单元保持在无氧条件下较为困难。

3结束语

在酸性气的组分纯净度可以达到要求的基础上，通过不断的技术创新和操作优化，可以做到超前硫化，减少开工时间与开工过程中的二氧化硫实际排放量，并起到节约资源和能源的作用。在超前硫化过程中，于投料之前将酸性气引入装置的内部，会有一定安全风险，此时必须加强气密保护，避免酸性气发生泄漏，进入其它单元。超前硫化对实际操作提出了很高要求，包括保持无氧条件、氢气含量、循环气实际流量、酸性气实际流量。此外，对于催化剂，是否可以保持高效运行，除了和催化剂自身性能有关，还和后续操作有十分紧密的关系。对催化剂进行有效硫化，能充分激发其活性，使之后的加氢及水解都能平稳进行。

参考文献：

[1]吴宏观，龙传光，余国贤.降低硫磺回收装置烟气SO2排放浓度的技术方案选择[J].硫酸工业，2017（01）：23-27.

[2]郝东来，李超平，冯辉，永健，吴建荣.50kt/a硫磺回收装置SO2排放情况分析及改造建议[J].硫酸工业，2014（05）：7-9.

[3]徐永昌，任建邦.汽油吸附脱硫烟气引入硫磺装置尾气加氢单元运行总结[J].齐鲁石油化工，2011，39（01）：1-5+21.