2万吨/ 年硫磺回收装置加氢反应器预硫化过程中硫穿透原因分析

徐明彬（潍坊弘润石化科技有限公司，山东 潍坊261000）

1 开工过程

某公司硫磺回收装置为了配合公司新项目的建设开工，将长期停用的2万吨/年硫磺回收装置进行了一个月的检修后，于6月16日10:00制硫炉点火升温，装置进入开工阶段。6月20日9:00 点焚烧炉，14:00 进行加氢反应器循环升温。6 月22 日10:00制硫炉升温至1250℃，一转床层温度为270℃，二转床层温度为240℃，系统达到开工引酸性气条件。同时加氢反应器床层升温至220℃，恒温4小时，达到预硫化条件。

6月22日18 ：30，停加氢反应器循环气升温，尾气部分切除闷床，通氮气保护。22日19:00制硫部分开始引酸性气，引入再生酸性气1000Nm3，调整配风至（H2S+COS）/SO2的比值在（4～6），稳定操作。22日20:00制硫尾气并入尾气加氢系统，开始对加氢反应器进行预硫化操作，控制入口温度为220℃，加氢后出口氢气含量在（4～6）%。预硫化期间，急冷水pH下降很快，间断通入液氨控制急冷水pH值；同时定期进行急冷水置换，检查反洗急冷水发黑。22 日23:00 各硫冷器排硫正常，逐渐并入硫封器，各部分运行正常后，制硫炉前系统压力为0.017MPa。

2 处置过程

6 月23 日5:00 发现制硫炉前系统压力在0.022MPa,调取曲线查看，压力一直在逐渐上涨。于是立即检查现场各排硫口排硫是否正常，检查排硫正常，排除硫冷器堵塞造成系统压力高的原因；检查急冷水情况，发现急冷水中带有硫磺粉末，后又从加氢出口取样，发现尾气带有液硫，断定为加氢反应器硫穿透造成急冷塔填料堵塞，从而系统压力不断上涨。针对硫穿透，采取以下措施：

2.1 调整制硫炉配风比

立即降低制硫炉配风，提高配风比，将制硫尾气中（H2S+COS）/SO2比值提至（4～6），重新对加氢反应器进行预硫化。

2.2 提高加氢反应器入口温度

提高加氢入口温度，从230℃逐渐升温至300℃，对加氢反应器进行强化预硫化。通过取样分析，加氢反应器进出口二氧化硫含量相当，说明加氢反应器反应不好，造成二氧化硫穿透。

2.3 加强急冷水置换，冲洗急冷塔

将急冷塔急冷水改为直排，同时不断注入除盐水，加大急冷水置换，和过滤器的清理。检查急冷水过滤器，从开工投用一直没有压差，断定急冷水过滤器不起作用。直排初期，急冷水一直带有硫磺颗粒，急冷水泵过滤器经常堵塞，增加清理频次。7 月2 日后急冷水带硫磺颗粒减少，水发混、发白，但还是带硫磺粉末。直至7月5日左右，急冷水变清澈，不在带硫磺粉末；同时从加氢出口取样，尾气不带硫磺。

加强急冷塔压差监测，从6 月23 日开始，急冷塔塔低压力从12KPa逐渐上涨至28KPa左右，塔顶压力在7.5KPa；压差逐渐上涨。7月5日后，急冷塔压差维持在18KPa，不再上涨，而且有下降趋势。

2.4 加氢反应器强化预硫化

后期检查发现加氢反应器入口温度与尾气加热器出口温度温差较大，6月23日16:00逐渐提高加氢入口温度至300℃预硫化2天，后期又提高至320℃，强化预硫化3日。6月28日16:00，加氢反应器入口控制300℃，降低制硫配风比，控制H2S 和SO2为2:1，转为正常加氢操作。从23日5:00发现加强床层出现硫穿透，至7月5日加氢反应器系统调整正常，经过12天多的时间，装置才转为正常运行。

3 原因分析

3.1 加氢反应器二氧化硫穿透原因

急冷塔压差增加，急冷水带有硫磺粉末，说明加氢反应器床层已经发生二氧化硫穿透，尾气中的二氧化硫和硫化氢反应生成单质硫，在冷却塔内冷却，堵塞急冷塔填料，从而造成系统压降上升。

通过对催化剂厂家及相关兄弟单位咨询，同时经过对本次装置出现硫穿透问题的处置总结分析，造成本次硫穿透的原因归结为以下几点：

3.1.1 催化剂板结

虽然装置加氢反应器填装的新催化剂，但是由于长时间不用，期间经历了过几次装置开孔检查，造成催化剂受潮板结，从而影响催化剂的预硫化效果，造成催化剂预硫化不好。

3.1.2 预硫化温度偏低

本次加氢床层升温至220℃开始进行的预硫化，预硫化期间控制尾气加热器出口制硫尾气温度为220℃。后经过检查发现，加氢反应器入口现场温度计，实际温度不到185℃，前后温差接近40℃。由于装置保温时间较长，且原有保温质量差，造成前后温差大。车间立即联系更换保温，重新保温后温差在20℃左右。在预硫化时没有考虑到温差的影响，尾气加热器出口温度控制在220～230℃，而加氢反应器实际入口温度可能在180～190℃；这个温度已经是预硫化温度的底线，结合催化剂填装时间久，可能存在板结情况，从而对催化剂预硫化速率进一步造成影响。

3.1.3 配风比控制不到位

在初期预硫化期间，由于比值分析仪不准，岗位人员没有控制好配风比，近一个多小时的时间比值控制较低，（H2S+COS）/SO2比值在2 左右。在预硫化初期配风过低，使过多的二氧化硫被带入加氢反应器，加氢反应器反应不好，造成了大量的二氧化硫穿透床层，从而加剧了急冷塔的堵塞。

3.2 加氢反应器出口带硫磺原因分析

在加氢反应器预硫化期间，床层温度低，初期催化剂没有完全预硫化的情况下，尾气携带的硫蒸气会在床层积累。一旦床层积累硫磺，就需要很长时间将积硫携带干净；同时由于装置负荷低，又增加了吹扫难度。初期从加氢反应器取样口检查，明显的能够看到尾气携带硫蒸气，用白色岩棉检验，短时间积累很多硫磺；此时的急冷水浑浊、乳白色，水携带很多硫磺颗粒和粉末。三天后检查，尾气带硫磺减少，用白色岩棉检验，30秒左右，能累积一些硫磺；此时急冷水颜色虽然还是乳白色，但是已经变浅，已经没有硫磺颗粒；五天后检查，用白色岩棉检验，1分钟左右才能带一点硫磺，急冷水携带硫磺粉也末明显减少。10 天后，尾气已经不带硫磺，此时的急冷水已经变得很清澈，不在携带硫磺粉末。

4 结语

本次开工出现加氢反应器二氧化硫穿透现象，造成系统压力上升，通过对二氧化硫穿透问题的处置过程，总结了应对此类问题的处置措施，避免此类事情的重复发生。尾气加氢系统开工时，一是加氢反应器床层按照要求升温到位，预硫化时一定要控制好入口温度，最好不低于220℃。二是预硫化期间严格按照要求控制配风比，控制（H2S+COS）/SO2比值在（4～6），同时控制好加氢反应器出口氢气含量。三是加强对急冷水和加氢反应器出口检查，及时对比分析化验结果，出现异常及时查明原因并进行调整；四是如果加氢催化剂使用时间较长或长时间放置不用，可适当提高催化剂预硫化温度，确保催化剂充分预硫化。