克劳斯硫回收工艺优化操作及稳定运行因素研究

贾凯栋

摘 要：随着社会经济的飞速增长，石化企业也面临发展的攻坚期，脱硫及硫回收技术随之得到了高速发展的机遇。为了实现国家环保的要求，对于超级克劳斯硫回收工艺而言，需要通过进一步的优化改良和工艺控制，积极实施一系列的技术革新，强化除硫时间和除硫效果，促进克劳斯硫回收稳定性能。本文以此为视角，分析了克劳斯法硫回收工艺内涵以及优势，阐述了克劳斯硫回收的工艺指标以及现阶段存在的诸多不稳定因素，最后探究了提升克劳斯硫回收工艺稳定运行的策略与建议，以期促进硫回收系统的平稳运行，谨供参考。

关键词：克劳斯硫;回收工艺;稳定;运行因素

近年来我国工业化步伐不断加快，石化行业的工业规模随之拓展，面对能源消耗急剧增加，大气环境污染问题成为了民众关注讨论的焦点。随着克劳斯法硫回收技术的日趋成熟，优化克劳斯硫磺回收工艺，既可以提升硫收率，还可以实现物资的循环再利用。为此石化行业应该采用创新技术手段来加强回收，以优化完善克劳斯工艺为基础，提升系统自动化水平，尽可能降低或消除硫化氢，保证系统安全运行，实现资源的二次利用。当然硫回收自动控制系统工艺改革仍面对诸多问题，装置收率下降明显，气体净化生产存在一些不稳定运行因素。这就要求按照硫磺回收的关键控制指标，在热反应阶段和催化反应阶段过程中，全面更换硫磺回收装置催化剂，不断升级为超优克劳斯工艺，确保克劳斯硫磺回收装置能够稳定运转，发挥自身的核心优势和特有价值。

1 克劳斯法硫回收工艺的原理及优势

1.1 基本原理

在煤炭和石油加工处理中，酸性气体在反应装置条件下，经过低温催化工艺，或者高温燃烧工序，能够将硫化氢和二氧化硫依次转化为硫离子。在炼化反应下，硫化氢被转化主要通过两次反应，其中第一次消耗约占总量的三分之一，第二次为总量的三分之二。在高温环境下，硫元素呈现的形式以离子形态为主，同时结合氮气、二氧化碳、氨等其他物质共同存在。在上述反应机理的基础上，克劳斯法硫回收工艺会按照硫化氢含量的属性差异，实施不同的回收路径。即直接氧化途径、分流途径和部分燃烧途径。以上三种方法都需要以酸性气体中硫化氢的比重为研究对象，其中部分燃烧工艺的以占比超过50%为标准，直接氧化则需要占比低于15%，实施分流则介于15%-50%的占比之间。

1.2 工艺的优势

克劳斯法硫回收工艺虽然投入成本相对较低，但是回收效益却颇高，在实践中的操作富有弹性，且操作过程十分简易便捷，技术成本适宜，体现出了系列装置的强适应性和热处理性，在工艺处理中化学反应副效应较弱，为此反应装置化学稳定性有所保障，能够抑制传统“三废问题”带来的环境危害。尤其是产出物硫磺质量很高，能够为企业带来极佳的附加利润。

1.3 工艺发展方向

以往克劳斯方法主要针对回收硫磺，在空速很低的条件下，由于受到反应热的影响，工艺水平存在不同程度的隐患。随着克劳斯法工艺的不断完善，为了提升系统的稳定性，氧化硫化氢分热反应阶段和催化反应阶段依次进行，改良后的工艺体系反应热得到空前的利用，同时进口温度也更加便于调节，促进了装置处理能力的提升。现如今我国对二氧化硫的排放管控日趋严格，在规模化、大型化的发展引导下，对于尾气处理装置要求也越来越高，这就需要硫磺回收及需要采用更加先进的技术进行改造，确保装置完全达标。

2 克劳斯硫回收的工艺指标及不稳定因素分析

2.1 工艺指标

在煤化企业中应用克劳斯法，需要做好炉膛温度的控制，实现硫化氢与氧气在可控的范围内。只有反应热量保持稳定，才会控制好燃烧炉的温度，避免生成二氧化硫。另一方面，硫回收生产工艺中，指标要素包括配风流量与酸性气，即对空气量的控制。由于专业性的仪表受酸性气流量波动的影响，对于其自动追踪会产生不同程度的干扰，为此要在自动化流程中加强对配风流量的管控。

2.2 工艺存在的问题

目前克劳斯硫回收工艺出现稳定性缺欠的根源主要基于伴热疏水效果差，在进行加热过程中，硫磺受温度不达标的影响，无法实现液体的流动性，长此以往硫磺凝固就会造成管线堵塞，最终引发系统运行受阻。其次，换热效果出现问题后，在增加配风量之后，酸气带甲醇较多，产生了大量的燃烧热值，造成温度波动，一旦超过预期设计值，将会对装置系统产生危害。相反如果配风量不足，酸性气甲醇还会出现剩余，这亦是值得考虑的焦点。此外，在整个生产过程中，受低温硫腐蚀和高温硫腐蚀的影响，避免或减弱生产装置受到硫化物的腐蚀亦是工艺发展创新的核心趋向。

3 提升克劳斯硫回收工艺稳定性的对策与路径

3.1 对伴热管线进行优化

为了提升克劳斯硫回收工艺的稳定性能，首先需要增强伴热效果，从改造伴热管线入手。一方面，要降低液硫聚集的机率，根据硫磺的粘温特性增大装置压降，严格按照操作规程加强日常巡视。针对硫磺的粘温特性，要强化疏水伴热管线进行优化，减轻系统压力，管线布置要紧凑布置选取應该力争短小。另一方面，液硫不能冷凝在管线中，合理的控制温度以免引发堵塞，及时进行积硫处理，增加设备抵御腐蚀的能力标准。强化疏水以免造成催化剂堵塞，根据实际情况采取电伴热的方式，避免引发硫磺的固化现象发生。此外针对伴热管线的水击，要秉承高度的责任感，做好应对事故性操作的管理与应变。

3.2 对原料气进行控制

继续加大对原料气温度的控制，确保温度控制在82℃以下，与此同时对于闪蒸气换热器进出口也要进行技术改造，实现与水冷器温控同等待遇。保障低温甲醇洗工段的冷却效果，减少酸气中的甲醇含量，在相应的回收装置而言，要合理调节再生塔压力，预防析碳的主要举措就是尽量减少烃含量，为此烃类的含量不能超过3%，减少压力波动。为了实现上述目标，技术上的优化必不可少，只有做好原料气的温度及烃类含量的严格管理，充分对酸性气的进行洗涤，增设进水管线，才会降低酸性气中甲醇的比重。此外做好烃类燃烧的针对性实施策略，结合过往经验，根据企业实际情况，防比析碳现象的发生，为此温度管控要从分液罐着手，最大限度地对原料气进行控制，确保克劳斯硫回收工艺的稳定运行。

3.3 改善工艺操作防止腐蚀

为了有效规避生产装置腐蚀现象的出现，首先要从生产流程进行优化，要严格控制温度，保证燃烧炉的质量，防止出现水滴凝结现象的发生。在设备开、停工阶段，按照升温曲线升温，设备耐热衬里要完好无隐患，防止损坏设备和管道以及剧烈的热冲击。此外设备要一直保持正压状态，做好严格控制温度的各项辅助和执行工作。针对燃烧炉和冷凝器等设备，做好脱硫装置入口的温度把控。进一步改善工艺操作标准，防止过程气窜入装置。一旦吸附凝结水进入，就会与残留物质发生化学反应，进而生成腐蚀强度更高的酸性，严格根据设计要求开展工作，及时对工艺设备进行清洗，避免各种人为或非人为因素对设备产生损害。

总之，面对社会和企业对脱硫工艺要求的越来越高，为了克服克劳斯硫磺回收工艺不足，提升硫原油炼制效能，还需要企业加大技术改造和工艺优化，释放升级后超优克劳斯工艺的优势潜能，实现节能降耗和环保达标的一致性，确保硫磺回收与节能减排协调同步。为此要继续优化除硫方式，从环保和社会效益视阈出发，不断加强技术改进进程，积累系统稳定性的经验，保证工业化产量与产能高质量健康发展。

参考文献：

[1]张和平.硫回收工艺设计因素优化探究[J].石化技术，2019 （5）：135-136.

[2]杨成宇.克劳斯硫回收稳定运行因素探讨[J].化工管理， 2016（17）：132-133.

[3]徐祖斌.煤化工项目硫回收工艺技术分析[J].当代化工研究，2015（4）：33-34.

[4]刘婷婷.克劳斯硫回收稳定运行因素探讨[J].广州化工， 2016（03）：132-133+140.

[5]石立军，井云环.克劳斯硫同收工艺生产中存在问题和改进措施[J].煤化工，2014，42（1）：43-45.

[6]刘浩，朱正堂，徐奔.影响硫回收装置SO2减排的因素及解决方法[J].硫酸工业，2014（3）：13-15.