1、1硫回收操作法硫回收操作法试试 行行2目 录1.01.0 简介简介2.02.0 工艺描述工艺描述2.1 工艺流程描述2.2 公用工程系统3.03.0 操作与控制说明3.1 催化剂处理3.1.1克劳斯催化剂活化3.1.2超优克劳斯催化剂3.1.3超级克劳斯催化剂3.2 正常操作3.2.1操作变量与控制3.2.2硫锁斗的堵塞3.2.3考虑要点3.3 工艺控制,报警和安全保障系统3.4 温度失控3.4.1克劳斯反应器内部着火3.4.2超级克劳斯反应器内温度失控3.4.3液硫槽中着火4.04.0 试车4.1 简介4.2 废热锅炉和冷凝器的清扫4.2.1废热锅炉/克劳斯冷凝器4.2.2超级克劳斯冷凝器4 2、.3 公用工程与仪表系统的试车4.4 燃料气引入与干燥4.4.1引入4.4.2简化轮廓图4.4.3详细轮廓4.5 装填催化剂5.05.0 原始开车原始开车5.1 装填催化剂后的升温5.2 引入原料气以前的准备工作5.3 引入原料气5.4 超级克劳斯投入使用5.5 液硫槽开车6.06.0 停车6.1 概述6.2 短期停车步骤 (热备用)6.3 长期停车步骤(全面停车)36.4 液硫槽停止运行6.5 自动停车(跳车)6.6 自动停车 (跳车) 后的再次启动6.6.1装置已经过升温而且硫磺在设备中时的再次启动6.6.2装置为冷态而且硫碘在设备中时的再次启动6.6.3硫磺不在设备中时的再次启动7.07 3、.0 安全7.1 环境 H2S 监测设备7.2 特殊安全措施和工业卫生7.3 急救措施7.4 毒性数据7.4.1H2S 的生理影响7.4.2SO2的生理影响7.4.3H2S 的性质与毒性影响7.4.4SO2 性质与毒性影响7.4.5硫粉尘7.5 着火与爆炸数据8.08.0 故障排除8.1 简介8.2 工艺问题8.2.1概述8.2.2烧嘴 & 燃烧室8.2.3反应段8.2.4焚烧炉8.2.5液硫槽8.2.6低硫回收8.2.7压力降8.2.8堵塞8.2.9温度失控8.3 机械问题8.3.1运行问题8.3.2点火器8.3.3锅炉或冷凝器泄漏8.3.4耐火材料8.3.5波动与携带的碳氢化合物8 4、.3.6腐蚀8.4 硫回收装置运行时的关键区域9.09.0 维护9.1 设备9.1.1洗涤器/气液分离罐49.1.2预热器&再热器9.1.3烧嘴9.1.4燃烧室9.1.5废热锅炉9.1.6硫冷凝器9.1.7反应器9.1.8硫聚结器9.1.9焚烧炉9.1.10 硫锁斗9.1.11 液硫槽9.1.12 液硫槽中的蒸汽盘管9.1.13 运行设备9.1.14 管道与阀门9.1.15 分析仪10.010.0附录附录: :安全数据表安全数据表51.1. 简简 介介硫回收装置的设计目的是为了处理来自煤基化工装置的酸性废气。本工艺设计是基于超优克劳斯工艺，用于从含 H2S 的气流中回收硫元素。此工艺为 5、传统克劳斯转化工艺、还原 SO2 为 H2S 和 S 蒸气的 JNL 工艺（超优克劳斯工艺）和选择性氧化硫化氢为硫的工艺（称为超级克劳斯工艺）的组合体2. 工艺描述工艺描述2.1 工艺流程描述2.1.1 原料气系统酸性原料气首先进入甲醇洗涤塔 C-32501 中通过新鲜水洗涤脱除其中大部分的甲醇，然后酸性气体进入酸性气体的气液分离罐 V-32501, 将夹带的水分分离出,在分离罐中收集的酸性冷凝液回流到甲醇洗涤塔中。来自甲醇洗涤塔的酸水用酸水泵 P-32502-1/2 连续地送到界区外，酸性气体使用酸气预热器 E-32507 中的中压蒸汽将酸性原料气预热至 230，然后送往主烧嘴，此操作的目的 6、是为了增加燃烧温度。2.1.2 热反应段供应到主烧嘴 Z-32501 的是来自界区外的 100%纯氧作为助燃空气, 用来增加燃烧温度。在开车和停车时，助燃空气实际上用鼓风机 K-32501-1/2 输送的。向主烧嘴供应的氧气量要充足，使原料气中的碳氢化合物完全燃烧, 并且燃烧要求数量的 H2S 可以保证超优克劳斯反应器出口的 H2S 含量达到 0.6 %vol。供向主烧嘴的氧流量是由高级烧嘴控制系统 (ABC 系统)控制的,这个系统包括两部分: 前馈部分和反馈部分；前馈部分：在计算所需的氧气量时，将测量得到的酸性原料气流量乘以要求的氧气/酸性气比例 (前馈部分) ， 这个结果是总的氧气需求量, 7、而且此信号将用于设定氧气供应中的流量控制系统。流量控制系统负责调节两个调节阀的位置。系统可以迅速地调节氧气微调管线上的小调节阀, 经过一个延迟后较大的主调节阀会动作。最终情况是,氧气微调阀的阀位重新回到最适宜范围,通过主氧气管线和微调管线的氧气流量对应着酸气供应总量,在平衡状态下氧气设计总量中有大约 7.5%是通过氧气微调管线的；反馈部分：流量控制系统也是通过超级克劳斯反应器上游的 H2S 分析控制器 (反馈控制)调节, 它确保了工艺气体中 H2S 的含量达到 0.6 vol%, 以便使装置获得最佳的硫回收率。燃烧的温度要足够高(大约超过 1000 ),以便达到适宜的燃烧温度。 由于原料气所含 8、的可燃物无法达到所要求的温度, 所以要通过中压蒸汽来使酸性原料气预热。原料气体也需要分流的：一部分原料（大约 65-75%）进入主烧嘴；一部分原料（大约 25-35%）从主烧嘴旁路并直接进入了主燃烧室 Z-32503，为了移走燃烧所产生的热量 ，气体通过废热锅炉 E-32501 的管束时被冷却, 同时产生饱和低压蒸汽。工艺气体中的硫蒸汽经过冷凝后从气体中分离出，液态硫从废热锅炉经硫锁斗 V-32504 送入液硫槽 T-32501 中2.1.3 催化克劳斯段来自废热锅炉的气体通过第一克劳斯反应器 R-32501 上游的第一工艺气再热器 E-32508, 使气体温度达到催化反应所需的适宜温度。 （ 9、第一克劳斯反应器中含有顶部氧化铝催化剂和底层氧化钛催化剂。 ）通过调节向再热器供应的中压蒸汽使反应器进口温6度维持在 230C，这样有利于在催化剂底部床层处的 COS 和 CS2 转化。在反应器中, 工艺气体中 H2S 和 SO2 在催化剂上发生反应直到达到平衡。来自第一反应器的工艺气体进入第一硫冷凝器 E-22502 中冷却。工艺气体通过第二工艺气体再热器 E-32509，随后在第二克劳斯反应器 R-32502（含有氧化钛催化剂，用于 COS/CS2 的进一步转换）中进行转换。第二克劳斯反应器的进口温度为大约 211 ,这比第二反应器的温度要低，目的是促进 H2S 和 SO2 能更高效地转化 10、成硫。当装置低负荷状态下（低于 40%） ，进口温度需要增加到 220-225 ,防止硫在床层上的冷凝。接下来工艺气体在第二硫冷却器 E-32503 中冷却，硫蒸气在两台克劳斯冷凝器中冷凝，液硫通过硫锁斗 V-32504/05 向液硫槽 T-32501 中排放。2.1.4 超优克劳斯反应器段来自第二硫冷却器的气体再次被第三工艺气体再热器 E-32510 加热,达到在超优克劳斯反应器 R-32503 中催化反应所需的适宜温度（195C） 。此反应器中含有三种不同类型的催化剂。顶层采用氧化铝催化剂，用于促进 H2S 和 SO2 转化为硫。在末级超级克劳斯段，除了 H2S 以外没有转化其它组分，在送 11、往超级克劳斯段时这些组分代表着回收损失。所以在第二层采用的超优克劳斯催化剂，即氢化催化剂，此种催化剂可以将 SO2 还原成 H2S 和硫蒸气，最后底层氧化钛催化剂将不需要的组分（比如 COS）水解。来自超优克劳斯反应器的工艺气体进入第三硫冷凝器 (E-32504) 中冷却，硫从工艺气体中冷凝后分离，液硫通过 V-32507 直接送到液硫槽。废热锅炉、第一、第二、第三硫冷凝器组合在一个壳体中， 锅炉给水在液位控制下进入壳程。 组合的废热锅炉&冷凝器产生的低压蒸汽用作装置加热，过量部分去蒸汽管网。在各出口管箱处安装了一个破沫器用于回收工艺气体中夹带的雾状液硫。2.1.5 超级克劳斯段为了获 12、得很高的硫回收率，工艺气体被送到最终催化反应段,即超级克劳斯段。工艺气体在第四再热器(E-32511)中加热,随后经预热的氧化空气(蒸汽夹套管线)注入了工艺气体中,工艺空气由鼓风机 K-32501- 1/2 供应，工艺气体与空气是在静态混合器A-32501 中完成混合的。在超级克劳斯反应器 R-32504 中，H 2 S 被选择性地氧化成硫。 反应器中含有特殊选择性氧化催化剂。 反应器中的空气过量，以维持反应器中的氧化环境并防止催化剂被硫化，所以空气供应是带有流量控制的。 流量控制器的设定点取决于装置的相对负荷 (依据主烧嘴的氧气计算需求量)、超级克劳斯段上游尾气中的 H 2 S 的浓度，超级 13、克劳斯反应器的进口温度范围在 190-210 ，来自超级克劳斯反应器的气体送到超级克劳斯硫冷却器 (E-32505)中，为了能在超级克劳斯硫冷器尽可能多地将硫冷却，操作应在低温下进行，同时产出大约 1.8 bar(绝压)的低压蒸汽, 超级克劳斯硫冷凝器中产出的蒸汽在一个高空蒸汽冷凝器中(空气冷却器)冷凝。 蒸汽压力靠调节蒸汽冷凝器的氧气风机的速度实现，1.8 bar (绝)的蒸汽压力对应着 117 C 的蒸汽温度, 略高于硫磺的凝固温度, 控制系统确保有一个安全余量高于凝固温度。来自超级克劳斯硫冷凝器的液硫通过硫锁斗 (V-32508)送入硫槽。类似于克劳斯段的冷凝器，超级克劳斯硫冷却器的出口 14、装有破沫器,用于回收工艺气体夹带的硫雾。来自超级克劳斯硫冷却器的工艺气体进入装有破沫器的硫聚结器 (V-32502)中, 在其中将最后微量的液硫7从气体中分离出,来自集聚器的液硫通过硫锁斗(V-32509)送到液硫槽处。在发生故障时, 超级克劳斯段可以旁路，而不会影响克劳斯段的操作。 然后来自第三克劳斯反应器的工艺气体通过超级克劳斯旁路到达焚烧炉.2.1.6 液硫的存储在硫回收装置中生产的液硫将存储在地面以下的储槽 T-32501 中。吹扫空气通过空气进口通入硫槽中，以防止在硫槽液位的上方因释放出硫化氢而形成爆炸气雾。空气与硫中释放的微量 H2S 通过液硫槽喷射器 Z-32506 排放出，来自 15、硫槽的废气向焚烧炉排放。在低负荷状态下，液硫槽中的温度通过位于槽底部的蒸汽盘管维持在硫凝固点以上。硫磺泵 P-32501-1/2 将硫磺从液硫槽中向界区外输送，用作进一步处理，液硫槽的存储能力为 2 天最大产量的硫产品（28 吨）2.1.7 焚烧炉超级克劳斯尾气 (或旁路操作时的克劳斯尾气) 和来自液硫槽的放空气中含有的残留 H2S 和其它硫化物是不能直接向大气排放的，所以这些气体要在焚烧炉 Z-32504中焚烧，使残留的 H2S 和硫化物在焚烧炉内与过量氧气反应转化为 SO2。进焚烧炉的气体与高温废气混合后温度升高，高温气体是在焚烧炉烧嘴 Z-32502 处燃烧所得的，进烧嘴的燃料气流量是通 16、过控制焚烧炉的温度进行调节的，燃料气燃烧时需要的助燃空气由鼓风机 (K-32501-1/2)供应。风机同时还用于向超级克劳斯段供应氧化空气，向废气风道中供应急冷空气以及向热反应段（在开车、停车和热备用的工况下）供应助燃空气。向焚烧炉供应的空气分为三段:一次空气流，用于燃料气的亚化学计量燃烧 向来自烧嘴的废气中供应分级空气，使得燃料气体过量燃烧用于将可燃物焚烧的二次空气，加上用于创造氧过量（2 vol%）环境的空气一次空气流是根据燃料气流量按比例控制的，一次空气流量为燃料气化学计量燃烧要求量的 80%，这就减少了烧嘴中 NOx 的生成。分级空气流也是根据燃料气体流量按比例控制的，分级空气的流量被 17、设定为燃料气在理想燃烧时所需流量的 130%(用于校正实际的主空气流量)，从而产生过量的燃烧条件。焚烧炉的废气配有一个氧气分析仪并配有一个氧气控制器，来自氧气控制器的信号是二次空气流量控制器的设定值。所以二次空气流是可以供应足够的氧气将工艺气体中的可燃物焚烧，结果是在焚烧炉废气中的氧含量过量 3 vol%，氧气过量是为了确保烟道气中的废气含有少于 10 ppm vol 的 H2S 。如果出现了波动情况引起可燃物过量，保护温度控制器将会增加二次空气量，并控制氧气控制器。离开焚烧炉的废气在通入烟道 Z-32506 以前，在两段与急冷空气混合后冷却到 300，废气与急冷空气混合后的温度是通过调节急冷 18、空气的供应量自动控制的。急冷空气一部分是由鼓风机供应，由第一次混合后的下游温度负责控制，第二部分急冷空气来自从大气中抽吸的自然通风空气2.2 公用工程系统中压蒸汽：8中压蒸汽来自界区外,它是作为酸性气体预热器和工艺气体再热器的加热介质。低压蒸汽：在废热锅炉和硫冷却器中产生了 4.8 bara 的饱和低压蒸汽,它是用于装置的加热(即管道与设备的伴热与夹套,在低负荷状态下加热液硫槽)和硫槽着火情况下的窒息蒸汽。低压蒸汽也可以用作硫储槽蒸汽喷射器的动力蒸汽和用于加热向 R-32504 供应的氧化空气。其余的部分送入蒸汽管网系统，在热备用的状态下，低压蒸汽供向主烧嘴用于冷却燃烧气体火焰，原因是在这些条 19、件下氧气冷却是不允许的。当设备已经冷却（低于 100 ）时，蒸汽是不能向装置中引入作为冷却或吹扫用途的。开车期间，使用来自蒸汽管网的低压蒸汽给装置加热。锅炉给水。低压锅炉给水连续地向组合废热锅炉&硫冷凝器中供应。脱盐水：脱盐水连续地向甲醇洗涤塔 C-32501 中供应。燃料气：燃料气在焚烧炉烧嘴处点燃，也在开车和热备用状态下在主烧嘴处点燃。氮气：氮气用于吹扫，主烧嘴上的点火装置、火焰探测器和视镜以及主燃烧室上的温度计要求有小股连续的氮气吹扫。在点火以前要求有不连续的氮气吹扫主烧嘴和主燃烧室。冷凝液回收：装置中来自工艺气体加热产生的中压蒸汽需要回收，所有蒸汽都要先到达蒸汽疏水器中，用来确 20、保加热地方的正常条件。冷凝液送到了冷凝液冷却器 E-32512 处，在此处冷凝液被冷却水冷却至 105 。冷却后的中压冷凝液送到了界区以外。装置加热时产生中压蒸汽冷凝液与脱盐水混合并冷却到 70 后，经过收集后向下水道中排放排污回收来自废热锅炉和硫冷凝器的排污水在排污罐 V-32503 中收集，经闪蒸处理至大气压。闪蒸后的水与脱盐水混合后冷却至 70 ,随后向下水道中排放冷却水冷却水用于将中压蒸汽冷凝液冷却3.0 操作与控制说明3.1 催化剂处理3.1.1 克劳斯催化剂活化再生硫酸盐还原(再生)氧化铝型催化剂老化的主要原因是由于二氧化硫(存在于工艺气中)与催化剂中的氧化铝发生反应形成了”表面硫 21、酸盐”, 而且无论有没有氧气存在都会发生.当硫回收装置在超级克劳斯模式下操作时,例如当工艺气中的 H2S 过剩时, 老化速度就会比在克劳斯模式下的速度明显变慢。随着温度的升高和氧化分压升高,二氧化硫、氧气和氧化铝之间的相互作用也会加剧，相反如果 H2S 分压很高，H2S 或者 H2S 与 SO2 的混合物就会起还原作用当温度范围在 250 - 300C 时，此还原反应的速率比硫酸盐化反应的速率要快很多，9表面硫酸盐当接触到 H2S 时，会反应生成硫和水。如果催化剂的表面积超过了150 m2/g 而且由于偶然的硫酸盐化作用造成了活性下降, 那么采取下列措施操作第二反应器可以提高性能:去反应器的气 22、体中的 H2S 含量增加至 2 - 3 vol.%将反应器进口温度增加到尽可能最大. 维持这些条件至少 24 小时.要增加去第二反应器的气体中 H2S 含量,应采用氧气不足量的条件下操作主烧嘴的办法。所以说，需要调节氧气/原料气的比例或者 H2S 分析仪控制器的设定点。为了在反应器中达到最高温度，向再热器中供应的蒸汽应当全开，而装置的生产负荷降到大约 50%的设计负荷。建议在每次停车以后都要进行催化剂再生操作。第一反应器含有一种对于硫酸盐化作用不敏感的钛基催化剂，顶层采用的是氧化铝型催化剂，顶层催化剂的作用是防止炭黑沉积。由于第一反应器的温度和 H2S 含量很高，所以顶层很难发生硫酸盐化作用。 23、由于第二克劳斯反应器中的催化剂床层中含有 100%的钛基催化剂，所以第二克劳斯反应器对于硫酸盐化作用也不敏感。然而，再生操作可能会促进 COS 的转化。除硫（均热）在操作过程中，硫被吸收进了催化剂的微孔中，这对于装置的性能没有不良影响。但是在操作过程中当床层温度低于硫磺的露点，硫在催化剂表面冷凝，这样会降低催化剂的活性。离开第一、第二和第三反应器的气体露点分别为 257C, 213C 和 173C。如果反应器的温差下降到偏离日常操作指标时，最有可能的原因是有大量地硫积聚在催化剂上。为了能将催化剂床层上的硫除去，应当将反应器进口温度增加到最大并保持至少 24 小时3.1.23.1.2 超优克劳斯 24、催化剂超优克劳斯催化剂超优克劳斯催化剂中的活性组分是钴和钼的硫化物，由于催化剂制造商在供应钴和钼时是以氧化态形式提供的，所以说需要进行预先硫化处理。在预硫化处理以前，要避免在超过 200 的温度下与 H2 接触，防止削弱催化剂的活性。预硫化催化剂的硫含量大约为 6 wt %,而在预硫化过程中的量可能会低于此值催化剂是在有 H2 存在的条件下采用含 H2S 工艺气体预先硫化的。当硫回收装置已经升温而且酸性气向装置中供应时，才能开始预硫化操作；将底部的催化剂床层温度升高到 240，并维持此条件 12-16 小时；此反应为放热反应，所以说必须要小心操作, 不要让催化剂过热经过 12-16 小时后，将 25、反应器的进口温度降到正常值在预硫化操作的前两个小时内，反应器的排放物中会有一些硫存在注意注意建议在每次停车以后都对超优克劳斯催化剂进行一次预硫化操作3.1.33.1.3 超级克劳斯催化剂超级克劳斯催化剂10超级克劳斯催化剂的存放当超级克劳斯催化剂已经用于硫生产以后，催化剂是不能与水或含有大量水汽的空气接触的。这就意味着在停车期间超级克劳斯催化剂是要保持干燥的，即反应器需要用干燥的环境空气吹扫，而且人孔需要封闭防止雨水进入。催化剂在供应时是装在筒中的，可以按垂直位置摆放并在外面存放，存放时要放置在薄膜上并用防水油布加以保护。超级克劳斯催化剂在存放时，包装筒必须要小心密闭超级克劳斯床层的升温：在工 26、艺气体通过催化剂床层以前，超级克劳斯催化剂床层都要升温，以防止硫和水在低温的催化剂床层上发生冷凝。所以说，在每次开车时都要采取下列步骤。当超级克劳斯催化剂床层的温度很低，在加热时，通过超级克劳斯段再热器的空气开车管线（A-325009）将空气引入。要调节最大空气流量，YV-32509（去超级克劳斯反应器的工艺气体）阀关闭，超级克劳斯旁路阀 YV-32510 打开。催化剂床层温度至少要达到 200 ,略高于离开第三硫冷凝器的工艺气体中的硫露点温度超级克劳斯段的原始开车：在正常操作条件下，超级克劳斯催化剂对于 H2S 向硫的转换反应具有高度的选择性。但是，如果催化剂是新的而且没有达到它的选择性时， 27、它会将 H2S 氧化成 SO2，而不是将 H2S 转换成硫。正因为如此，催化剂需要先被处理（硫酸盐化） ，进行此操作时需要很小心，因为此操作模式对于操作失控很敏感。所以说，催化剂处理时需要按照下面的图 1 所示进行，在原料气负荷为 50-70%的设计负荷条件下，逐渐增加 H2S 和进口温度。在从超级克劳斯旁路模式向投用模式切换以前，超级克劳斯反应器需要加热到 180 ，同时向超级克劳斯反应器中供应最大量的氧化空气 。为了避免出现堵塞的风险，首先超级克劳斯冷凝器操作时要尽可能在很高的温度下进行，这可以通过将超级克劳斯冷凝器的蒸汽压力控制器设定在 3.8 barg 实现。在引入工艺气体时，由于是放 28、热反应，超级克劳斯反应器中的温度会升高，而当催化剂达到它的选择性后放热反应会大幅度地减弱。在此操作阶段，预计反应器的出口温度可达到 260 -280 11SUPERCLAUS Conditioning0.000.200.400.600.801.0001224364860728496108120132Time hH2S vol.%170180190200210220Inlet Temperature CH2STemperature图 1,超级克劳斯原始开车催化剂经过处理后,要缓慢地降低氧化空气量,使得离开硫聚结器的气体中的 O2 含量达到 0.5 vol.% 。经过两周稳定运行以后，硫冷凝器中的 29、蒸汽压力可以从 3.8 barg 降到 0.8 barg 。需要用 Drger 取样管或者分析室试验的方法来核实分析仪的读数。为了能够达到最佳的回收效果，进口温度在从 190C 变化到 210C 期间，根据尾气中 H2S 的浓度，按每次 5 的幅度变化。H2S 浓度最低意味着最高的回收率。超级克劳斯催化剂的再生：如果由于 O2 不足量使得超级克劳斯催化剂发生了硫酸盐化作用，而且造成了尾气中的 O2 和 H2S 浓度增加，催化剂需要再生。催化剂再生操作时是在超级克劳斯旁路模式下，且有鼓风机输送空气，原因是催化剂上的硫化物在工艺气体中是非常稳定的。由于再生操作是放热反应，进口温度需要先降低到 19 30、0 ,然后缓慢地增加到最大值。再生操作可能需要 8-16 小时。3.2 正常操作3.2.1 操作变量与控制主烧嘴：为了实现装置的最佳性能，需要向主烧嘴中的酸性原料气里添加适宜量的氧气此氧气需求量包括：使原料气中 H2S 总量中略低于 1/3 部分燃烧所需要的氧气量，以及使原料气中的其它可燃物（碳氢化合物）燃烧所需要的氧气量。在正常条件下，去超级克劳斯反应器的工艺气体中的 H2S 含量大约为 0.60 vol.% ，在这种情况下尾气中的 SO2 含量非常低。来自第三硫冷凝器的尾气中的 H2S 浓度是通过分析仪(AT-32502)测量并由 AC-32504A 负责控制。在热备用模式下只有燃料气与空 31、气在主烧嘴中燃烧，燃烧时按照略微的亚化学计量条件，防止氧气穿过反应器各段。如果没有冷却措施，火焰温度会非常高，所以采用蒸汽作为冷却介质向火焰中喷射。蒸汽流量大约为燃料气流量的四倍（基于重量） 。12火焰温度：主烧嘴中的燃烧温度一定要非常高（大约 1000 ） ，以便获得稳定的火焰。原料气中所含的可燃物不足以维持要求的火焰温度,所以需要将酸性原料气预热并且将原料气分流，有部分原料气从主烧嘴处旁路（大约 35%）并直接注入了主燃烧室的后端。克劳斯反应器段：当反应器进口温度达到设计值，此时硫回收效率是最高的当第一反应器中进口温度降低，出口温度也会降低。当出口温度低于 300 时，COS和 CS2 的 32、转换是不完全的。这在装置的下游部分也无法回收，而且会导致从烟道中排放的 SO2 量增加。当第二反应器中进口温度降低时，硫蒸气可能会在催化剂床层上冷凝，使得催化剂活性降低。当温度升高时，由于平衡向 H2S 和 SO2 的方向移动， 发生转换反应的H2S 量减少。当负荷很高时，反应器进口温度分别为 230C, 211C 和 195C。当装置运行在低负荷时（低于设计值 40%） ，建议将第二&第三反应器的温度增加 10 ，用于补偿热损失。这就防止了硫在催化剂床层上的冷凝，反应器进口温度是自动控制的：控制器负责调节去再热器的蒸汽供应管线上的调节阀。反应器进口和底部间的温度差是用于衡量催化剂床层 33、转化率的,一旦第二反应器中温度差减少到偏离日常操作指标时，需要暂时升高进口温度。通过这种方法，冷凝的硫磺会从催化剂床层处蒸发。硫磺在催化剂上的冷凝很可能是造成催化剂老化的原因。超级克劳斯反应段：超级克劳斯反应器进口温度的控制类似于其它反应段。在高负荷条件下，超级克劳斯反应器进口温度大约为 210 ,最高 220 ，但是反应器出口温度不能超过 280 。如果超过此温度，由于有更多的 SO2 形成，硫的产量就会降低。在减负荷状态下，最佳进口温度要降低到 190 -200 ，防止由于在反应器中的停留时间过长使 H2S 向SO2 的过度氧化。控制系统会调节进口温度，维持床层上的最佳温度参数。必须要维持 34、氧化条件以防止催化剂硫化作用，因为这种作用会使硫产量降低。所以说，设计的氧化空气控制系统的目的是维持反应器中的氧气过剩，通过此方法可以防止催化剂的氧化铁还原。氧化空气的控制系统目的是维持超级克劳斯催化剂上的氧化环境，确保 H2S向硫磺的最大转换率，并且使硫磺向 SO2 的转化反应程度降至最低。去主烧嘴的原料气流量经过测量后用于计算装置的相对负荷，克劳斯尾气中的 H2S 含量是通过尾气分析仪测量的，而且测量值与相对负荷一起将用于计算要求的氧化空气量。由于尾气流量的进口流量有一个时间延迟，所以计算出的氧化空气流量会由于时滞而产生延迟。计算出的氧化空气流量将用于氧化空气流量控制器的设定点，此流量控制 35、器配有最低设定点限制和最低输出限制，用来防止超级克劳斯反应器下游的氧气含量过低。通过此方法使离开超级克劳斯反应器段的工艺气体中的氧气含量会维持在 0.5 vol.% ，只有当低负荷时，由于控制器输出的最低限位接管了控制系统的动作，使得氧含量增加。超级克劳斯冷凝器：冷凝器中的蒸汽压力很低，作用是尽可能地将硫蒸气冷凝，但是不能过低，否则13会造成由于水温过低导致硫磺的凝固（大约 115 ） 。在把克劳斯尾气向超级克劳斯段中引入以后的开始数天里，冷凝器在运行时蒸汽压力要很高（大约 4 barg ） ，防止造成冷凝器的堵塞。在低负荷运行状态下，建议将蒸汽压力升高，使出口温度维持在超过 120 焚烧炉： 36、焚烧炉的作用是将超级克劳斯尾气和来自液硫槽的放空气体中含有的残余 H2S 和其它硫化物转化成为 SO2。来自焚烧炉的废气中最大容许 H2S 含量为 10 ppm vol.需要被氧化的气体与高温废气混合，同时被加热。高温废气是在焚烧炉烧嘴中燃料气与空气燃烧时产生的。燃料气的氧化空气是由鼓风机供应的。用于氧化硫化物所需要的空气一小部分是来自液硫槽的常量放空气，其余部分由鼓风机供应。燃料气是在两段内燃烧的。第一段使用的是向烧嘴供应的一次空气，一次空气流量是根据燃料气流量按比例控制的。一定要让一次空气操作在亚化学计量条件（大约 80%化学计量）下，防止有 NOx 形成。第二进段使用的是来自火焰区域后的 37、”分级”空气，分级空气流量也是根据燃料气流量按比例控制的。要供应足量的 O2 用来将未燃尽的燃料气（过化学计量，大约130%）烧尽。将装置尾气中所含可燃物焚烧所需的剩余空气以及用于创造氧气过剩（3% vol）环境的空气是由二次空气供应的。二次空气是由废气氧气控制器负责控制的，焚烧炉中的温度维持在 800 ,这时游离氧就可以焚烧不可回收硫化物了。如果焚烧炉中的温度过高，二次空气的氧气控制将由温度控制接管，并供应额外的（冷却）空气。在超级克劳斯模式下，焚烧炉中的操作温度为 800 。方法是：a 将焚烧炉烧嘴中的燃料气燃烧b 将尾气中所含的可燃物燃烧，在超级克劳斯模式下可燃物的量是非常少的，随着温度 38、的降低，废气中的 H2S 含量和烟道气中的 SO2 含量会增加。随着温度的升高，燃料气消耗量也增加. 氧含量低和温度低具有相同的效果：H2S 含量增加。氧含量高说明有大量的空气供应，使燃料气消耗量很大在克劳斯模式下，与超级克劳斯模式相比需要有更多空气用于将尾气氧化。离开焚烧炉的废气使用急冷空气冷却到 300 C,急冷空气一部分是通过鼓风机供应，一部分来自于自然通风的环境空气，然后通过烟道向大气排放。但在原始开车时除外 .焚烧炉要在主烧嘴前启动，通过这种方法将可能存在于设备中的有毒气体经转化后通过烟道排放。液硫槽离开硫储槽的空气（与一些释放的 H2S）通过蒸汽喷射器抽吸排放。储槽中的硫磺温度应当 39、维持在 125 到 155 之间，如果低于 125 ,介于操作温度和 115 凝固温度之间的余量就会变得很小。请注意熔化温度是 119 ，引入的硫磺如果冷却，原因是由于有故障的管线和液硫槽的热损失造成。当储槽中的温度超过 155 ,由于硫碘的粘度升高过度，可能会使硫磺泵轴承发生故障。在正常操作期间，在储槽中的蒸汽盘管应当处于运行状态143.2.23.2.2 硫锁斗的堵塞硫锁斗的堵塞硫锁斗或者硫管线的堵塞可以通过检查漏斗确认，请注意需要采取人员保护措施（参见第 7 节） 。如果没有观察到液硫的流动，表明系统已经堵塞了。如果硫锁斗堵塞，需要把低压蒸汽或者氮气软管与锁斗的顶部相连，将硫磺管线中的切断 40、阀关闭，然后使用蒸汽或氮气吹扫锁斗。如果硫磺管线发生堵塞的现象，硫锁斗出口要用盲板封死，然后锁斗和硫管线将按照与正常流动方向相反的方向吹扫。尤其是在超级克劳斯冷凝器下游的硫锁斗和硫聚结器需要每天至少定时检查一次，由于此处的温度相对很低，堵塞的可能性非常大。3.2.33.2.3 考虑因素考虑因素本节的目的是描述一些重要的方面：概述：要尽可能避免突然的温度改变，因为这有可能导致法兰的泄漏或者硫化铁屑从设备壁处脱落。 H2S 和 SO2 都是有很强毒性的气体，必须要非常小心，防止人员暴露在这些气体之中以及防止向环境中排放，比如说当排放含 H2S 的液体或者当气体取样时。在一些特殊的环境下，必须要佩戴 41、防护面具（参见第 7 节） 。H2S 与空气的混合爆炸极限的下限与上限分别为 4.3% 和 45.5 vol%,在与空气一定的配比条件下，H2S 一旦点燃就会发生剧烈的爆炸。 当温度接近 230 时，液硫如果接触到了空气会发生自燃。这种情况可能会发生在超级克劳斯冷凝器堵塞时，超级克劳斯冷凝器的进口和出口管箱有液硫存在，与此同时超级克劳斯床层使用氧化空气冷却。在这种情况下，来自超级克劳斯反应器的气体温度超过了硫磺的自燃点而且主要含的是空气，它与液硫在超级克劳斯冷凝器的进口接触。产生的火焰会损坏冷凝器！硫磺粉尘可以在约 190 时燃烧。废热锅炉和硫冷凝器中的锅炉水需要定期取样检测固体物的浓度，废热 42、锅炉中和冷凝器中的最大容许固体总浓度为 3000 ppm ,最大容许悬浮物为 250 ppm 。如果检测到的数值升高，可能会导致污垢沉积，最终会损坏锅炉和冷凝器。固体物的浓度需要通过改变排污率来调节。所有的蒸汽疏水器都要经常检查（每个轮班） ，确保它的加热性能。通过这种方法，就可以避免工艺管线、设备和阀门被固体硫堵塞。经常检查（每个轮班）来自硫锁斗的硫磺流量以及主烧嘴进口压力的读数，可能在硫磺堵塞发生以前提供预先报警主烧嘴/燃烧室：主烧嘴的空气/燃料气比例必须要非常小心地维持，如果燃料气燃烧时空气量过度短缺可能会造成第一催化剂床层上有炭黑沉积（压降增加，硫转化率降低） 。当装置温度很高时，空气 43、过量可能会由于设备内着火造成设备损坏，还可能造成第二反应器中的克劳斯催化剂的硫酸盐化，导致硫转化作用降低（只有当第二克劳斯反应器中装填有氧化铝基催化剂时） 。只能在停车期间清除炭黑，方法是更换催化剂床层的顶层。为了防止损坏烧嘴，强烈建议在操作烧嘴的空气侧时，压降至少要达到 1.0 mbar。在烧嘴（燃料气）点火阶段，要严格限制烧嘴/燃烧室中的燃料气最大容许气量，15防止在实际点火时压力过度升高。正因为如此，在引入燃料气以前需要吹扫烧嘴/燃烧室，以便将上次点火时残留的所有可燃物清除。在点火或发生爆炸而引起的压力升高时，设备要仍然能够保持其气密性，但是内件可能会损坏。来自前面设备的物料不能夹带液态 44、碳氢化合物或者大量的气态碳氢化合物，因为这样有可能会损坏主烧嘴/燃烧室，还可能造成设备内比如说催化剂床层上有炭黑沉积。燃烧室中的温度至少要接近 1000 ，以便维持火焰稳定。所以酸性气体预热器需要一直运行。火焰探测器和温度计的窗口需要经常清洁。反应器段：在热备用和停车期间，要防止克劳斯反应器中的温度失控,当温度快要升到 400 时，要把主烧嘴处的空气/燃料气比例降低，以便达到亚化学计量条件。向反应器中引入氮气/蒸汽用作进一步地冷却。如果离开超优克劳斯反应器段的工艺气中的 H2S 含量增加到超过 1.7 vol% 时，超级克劳斯反应器的催化剂床层温度会升高到可能损坏催化剂的程度。如果操作人员无法 45、控制此条件，超级克劳斯段会自动旁路。氧化空气流量控制系统应当一直处于运行状态，使得离开超级克劳斯反应段的工艺气中含氧量达到 0.5 vol%(典型值) 。如果没有过量氧气存在，超级克劳斯反应器中的催化剂可能会损坏。虽然说有可能完成再生操作，但很可能无法完全地恢复性能。在开车和波动条件下，超级克劳斯段应当旁路以便保护催化剂。要定期检查尾气分析仪的运行情况。焚烧炉：焚烧炉是在主烧嘴前面开车的，作用是把主烧嘴在吹扫和点火阶段可能离开装置的所有危险气体转化。但这但不适用于原始升温和干燥阶段。随后焚烧炉要逐渐升温，而来自主烧嘴的克劳斯废气将作为冷却介质。液硫槽：要避免液硫的温度过高，如果硫磺经过脱气后温 46、度超过 155 粘度会快速增加，可能会对硫磺泵造成损害。所以，除非硫磺温度降到 125 以下，否则只有当装置不生产硫磺时蒸汽盘管才处于运行状态。3.33.3 工艺控制、报警和安全保障系统工艺控制、报警和安全保障系统3.3.13.3.1 工艺仪表工艺仪表配有大量的控制仪表、指示器和报警装置来确保装置安全有效的操作，在操作时能对装置进行全面的分析。3.3.23.3.2 仪表报警系统仪表报警系统安装有一套报警系统，作用是在异常条件产生时比如说液位、压力、温度或流量高/低时，发出警示。当操作人员无法控制这些条件时，自动安全保障系统会动作，预防危险情况发生。3.3.33.3.3 安全保障系统安全保障系统 yh86银河国际 47、自动安全保障系统：16集成了一套全面的逻辑系统，作用是在各操作阶段能够对人员、环境和设备提供最好的防护，而且避免由于异常的工艺条件产生危险情况。逻辑系统动作在正常操作的因果图中以及开/停车操作逻辑系统描述中有说明。紧急停车：当出现紧急情况时，比如说严重的泄漏或者装置失火，可以通过面板安装的或者是现场安装的紧停开关实现紧急停车，它不包含在自动安全保障系统中。3.3.43.3.4 控制器、报警和跳车设定控制器、报警和跳车设定在仪表工艺数据表中有工艺控制、报警和跳车仪表的设定值。3.3.53.3.5 安全阀安全阀安装安全阀是为了在压力升高时对设备提供充分的保护。3.43.4 温度失控温度失控3.4. 48、13.4.1 克劳斯反应器内部着火克劳斯反应器内部着火在停车阶段和热备用操作时，当有过量的空气向主烧嘴中供应时，催化剂床层中的某一床层可能会发生温度快速升高的现象（温度失控） 。随后，吸收在催化剂中的硫会与空气中的氧气剧烈反应，产生火焰。当这种情况发生时，要减少向主烧嘴中供应的空气，同时/或者增加燃料气的供应来制止空气从烧嘴穿过，相应的工艺气体再热器也要停车。当温度降低后，要重新启动预热器3.4.23.4.2 超级克劳斯反应器的温度失控超级克劳斯反应器的温度失控在正常操作时，当超级克劳斯反应器的进口气体中的 H2S 含量过高，可能会发生温度失控的现象。随后去主烧嘴的空气流量应当增加，用于降低

49、H2S 含量。如果 H2S含量高于 1.7%的时间超过了 2 分钟，超级克劳斯段的旁路会自动打开，防止对催化剂造成损害。当催化剂床层温度过高时旁路也会打开。3.4.33.4.3 液硫槽中着火液硫槽中着火液硫槽着火可以通过液硫槽空气室中的温度报警探测到，要用喷射窒息蒸汽的方法来灭火。4.04.0 试车试车4.14.1 简介简介. .在试车期间需要做的工作有:1.必须要按照设计和设备的规格对整体的装置结构进行详细的检查；2.对废热锅炉进行化学清洗（煮炉） ；3.对公用工程系统和仪表系统进行试车调试，并测试运行设备；4.燃料气引入与烘干；5.装填催化剂；6.升温并为开车作好准备；4.24.2 废热锅 50、炉和冷凝器的清洗废热锅炉和冷凝器的清洗4.2.14.2.1 废热锅炉废热锅炉/ /克劳斯冷凝器克劳斯冷凝器在装置的建设期间，设备的内部暴露于油脂中，在原始开车以前需要把它们从蒸汽侧清除，因为它们会降低管道的传热性能。还有在金属壁上形成的水垢，需要将它们清除避免污垢在锅炉内部积聚（并防止对下游的蒸汽管线和设备造成伤害） 。可以执17行下面的步骤来清洗锅炉，或者可以采取锅炉制造商提供的操作步骤。锅炉清洗是分两步进行的：第一步用于清洗油脂； 第二步用于清除水垢；第一步(清洗油脂)1.按照锅炉水中 0.3 wt.% Na3PO4 和 0.025 wt.% NaOH 的浓度标准准备好化学药品。2.锅炉的

51、低压蒸汽接头（与壳体底部相连）试车。3.向锅炉中供应锅炉给水直到达到正常液位，保持放空打开。4.通过人孔向水中添加上述化学药品，并封闭人孔。放空保持打开。5.向锅炉中通入蒸汽，保持水在大气压下沸腾 24 小时。每 1-2 小时排放一些锅炉水来维持水位。6.切断蒸汽供应，将锅炉排放干净。第二步 (清除水垢和铁锈)1.按照锅炉给水中 0.5 wt.% Na3PO4 的浓度标准准备好 Na3PO4。2.向锅炉供应锅炉给水直到达到正常液位，维持放空打开。3.通过人孔向水中添加 Na3PO4 ，封闭人孔。维持放空打开。4.向锅炉中供应低压蒸汽，当蒸汽排放时要关闭放空。让压力升高到 3 barg，然后切断 52、蒸汽供应。每 1-2 小时排放一些锅炉水来维持水位。5.一直等到压力降到 1 barg ,然后重新供应蒸汽直到压力达到 3.8 barg 。切断蒸汽供应。6.一直等到压力降到 1 barg ，然后重新供应蒸汽直到达到正常操作压力。维持此压力4 小时，然后切断蒸汽供应。7.一直等到压力降到 1 barg ，然后打开放空。将锅炉排放干净。8.供应锅炉给水达到正常液位后再排放，起到清洗锅炉的作用。重复此操作数次，直到水变清而且 PH 值达到 9 。如果在数次清洗后仍然发现有水垢从锅炉里出来，建议重复做水垢清除步骤（步骤 2） 。确保在清洗后没有空气进入锅炉中（会形成新的铁锈） ，将锅炉置于氮气压力或 53、蒸汽压力下可以保证没有空气进入锅炉中。在用水清洗的过程中，要特别注意清除仪表接头处的水垢和铁锈。4.2.24.2.2 超级克劳斯冷凝器超级克劳斯冷凝器不需要清除水垢， 所以说只需要清除油脂。遵照步骤 1 的废热锅炉处理方法，所供应的蒸汽应当为低压蒸汽。采取供应锅炉给水到正常液位然后排放的方法来清洗冷凝器，重新数次，直到水变清而且 PH 值达到9。4.34.3 公用工程和仪表系统试车公用工程和仪表系统试车下面是用于硫回收装置的试车阶段，也可以用于经过定期大修以后的开车操作。1.在此阶段假定的条件如下:已经完成了管线和容器的清洗；所有装置中的隔离阀都关闭，界区内必需的盲板都已经安装好；电力和公用工 54、程都可用；所有的运行设备都检查过了润滑效果并且转动方向正确；18酸性气管线和天然气管线?都经过了清洗、吹扫并充氮保护；液硫槽经过清洗，为接收产品作好准备；酸性气体预热器和工艺气体再热器的蒸汽和冷凝液管线上的所有手动阀都关闭；蒸汽和冷凝液系统都可用；超级克劳斯段已被旁路；2.仪表人员要仔细检查装置中的仪表，确保:通过模拟异常操作条件来确认安全保障系统的功能正常；DCS 编程正确，并且参数准确；通过模拟异常操作条件来确认所有的报警功能正常；通过模拟操作条件来确认所有的控制器功能正常并且能够随时调节；所有的仪表都要调试；3.在此阶段建议测试鼓风机，这样有可能矫正机械缺陷。参见制造商提供的鼓风的测试与 yh86银河国际 55、试车指导。4.在调试鼓风机的同时要吹扫装置 60 小时，因为当空气吹过装置设备时会将微量的灰尘清除，因为在建造期间可能会有灰尘留在管道系统中。除此之外，空气流动还有助于将耐火砖和耐火材料衬里预先干燥。使用 HS-32518 打开向主烧嘴的空气供应，用FC-32520 调节初始空气流量为 30% ，然后逐渐增加空气流量至最大值。通过 HS-32520可以让来自克劳斯反应器段的空气通到超级克劳斯段，在完成了吹除/测试操作以后，用 HS-32518 把向烧嘴供应的空气切断。鼓风机停车。5.与锅炉、冷凝器和蒸汽加热器一起检查所有蒸汽管线系统中的止回阀的位置，将所有阀门涂脂润滑并尝试着开关，尤其是旋塞阀 56、。确保所有的液位计玻璃和仪表都表面清洁。6.强烈建议拆下烧嘴和点火枪清洗,检查烧嘴的视镜7.缓慢地向装置加热系统供应低压蒸汽,但各个蒸汽疏水器在进行系统地调试以前，要把所有的低点排放打开，这样做的目的是将管道系统中所含的污垢吹扫出来。当发现上述排放点排出的冷凝液已经干净时，可以认为蒸汽疏水器通过了调试，然后将排放阀关闭，这样所有的冷凝液都引入了冷凝液系统中。要确保冷凝液处理系统都经过了调试。8.使用测温笔或者一块硫磺来检查所有的蒸汽伴热和蒸汽夹套设备和管线的热效率9.确保界区内锅炉给水供应管线隔离盲板下游的所有阀门都关闭，并将隔离盲板重新调到打开的位置。10 按下列方式进行废热锅炉/硫冷凝器锅 57、炉给水供应的调试操作：废热锅炉/克劳斯冷凝器a确保废热锅炉上的所有锅炉给水阀门都关闭。b调试废热锅炉的液位控制回路，要打开调节阀。c锅炉给水供应管线上的界区阀门全开。d打开废热锅炉上的放空。e小心地打开调节阀上游的隔离阀，把一直到调节阀放泄口处的锅炉给水管线冲洗干净，直到水变清为止。f.将调节阀下游的所有阀门全开，但隔离阀除外。确保旁路关闭。g.将废热锅炉的锅炉给水管线中的隔离阀轻轻地打开以防止水击作用，开始注水。19h.打开废热锅炉的导淋阀将原有的污水冲出，一直到水变清为止。i.关闭导淋阀，将水位达到正常操作的液位。j.在注入的过程中要不断地观察液位计，低液位报警灯会自动熄灭。当调节阀自动全 58、关时，将废热锅炉的隔离阀全开。超级克劳斯冷凝器a.确保冷凝器的锅炉给水供应管线中的闸阀关闭。b.打开冷凝器的放空。c.轻轻打开锅炉给水管线上的闸阀防止水击，开始注水。d.打开冷凝器的导淋阀将原有的污水冲出，一直到水变清为止。e.关闭导淋阀，将水位达到正常操作的液位。f.在注入的过程中要不断地观察液位计，低液位报警灯会自动熄灭。达到正常液位以后，将锅炉给水管线中的闸阀关闭。11.确保硫管线、硫锁斗和液硫槽都不含杂质。12.拆去硫锁斗的顶部盲法兰，向锁斗中注入固态或液态硫磺。在重新安装盲法兰以前要确保各锁斗都已经完全注满。13.确保液硫泵的出口阀及液硫管线阀门处于关闭状态，当装置进行泄漏试验时需要 59、用氮气或者采用最高鼓风机压力，尤其要注意酸性气供应系统。14.检查点火器工作是否正常，方法是在烧嘴外测试。15.调试下列控制回路:反应器进口的温度控制回路(TC-32510, TC-32522, T-32533 和 TC-32550).超级克劳斯冷凝器 E-32505 的蒸汽压力控制器: PC-32525,作用于蒸汽冷凝器. PC-32525 的原始设定点为 3.8 barg. 低压蒸汽的压力控制器公用工程系统中的相关回路4.44.4 燃料气引入与烘干燃料气引入与烘干4.4.14.4.1 简介简介在装置原始开车以前，必须要把反应炉和焚烧炉彻底地干燥，方法是按每小时 15-20 的控制速度来升高 60、温度，直到温度达到 200-300 。过了大约 52 小时后烘干操作结束（见图 1） ，接下来继续进行反应炉的升温，直到达到操作温度。接下来将装置冷却，检查耐火材料的状况，并装填催化剂。在原始开车阶段，只有当克劳斯段产出废气后焚烧炉才能启动，因为此气体在焚烧炉逐步升温时是充当冷却介质的。一旦焚烧炉处于高温时，它就可以在没有克劳斯尾气存在的情况下运行。20Temperature1200Cdrying-outheating-up1000C800CComb. ChamberIncinerator600C400CClaus reactors200CSUPERCLAUS reactor0C02040526080100120Time (hours)