硫磺回收裝置說明與危險因素及防范措施

1、解決方案示范文本 | Excellent Model Text 資料編碼：CYKJ-FW-926編號：_硫磺回收裝置說明與危險因素及防范措施審核：_時間：_單位：_硫磺回收裝置說明與危險因素及防范措施用戶指南：該解決方案資料適用于為完成某項目而進(jìn)行的活動或努力工作過程的方案制定，通過完善工作思路，在正常運(yùn)行中起到指導(dǎo)作用，包括確定問題目標(biāo)和影響范圍、分析問題并提出解決方案和建議、成本計劃和可行性分析、實施和跟進(jìn)?？赏ㄟ^修改使用，也可以直接沿用本模板進(jìn)行快速編輯。一、裝置簡介硫磺回收裝置是煉油及天然氣企業(yè)中重要的組成部分，它的主要作用是使原油中所含的硫元素以單質(zhì)或某些化合物的狀態(tài)得以回收利用，以

2、減輕或避免其直接排放對環(huán)境造成的污染。近年來隨著環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，環(huán)境威脅日益受到廣泛的重視，同時隨著一些法律和管理辦法的實施，硫磺回收裝置的地位在石化工業(yè)中變的比以往任何時候都更為重要，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性也逐漸趨于合理，成為上述企業(yè)中不可缺少的組成部分。二、主要設(shè)備(一)反應(yīng)爐反應(yīng)爐又稱為燃燒爐?？梢哉J(rèn)為是Claus法制硫工藝中最重要的設(shè)備。反應(yīng)爐的主要功能有兩個：一是使原料氣中13體積H2S轉(zhuǎn)化為S02，使過程氣中的H2S和S02的比保持2：1；二是使原料氣中若干組分(如NU3、烴類)在燃燒過程中轉(zhuǎn)化為N2、C02等惰性組分。不論部分燃燒法或分流法，反應(yīng)爐中或多或少都要生成一些元素硫。影響反應(yīng)爐

3、的操作因素主要包括火焰溫度、花墻的設(shè)置、爐內(nèi)停留時間、火嘴功能等。(二)廢熱鍋爐廢熱鍋爐的功能是從反應(yīng)爐出口氣流中回收熱量并發(fā)生蒸汽，同時按不同工藝方法使過程氣的溫度降至下游設(shè)備所要求的溫度，并冷凝和回收元素硫。設(shè)計Claus裝置廢熱鍋爐時，除應(yīng)遵循一般火管式蒸汽鍋爐的設(shè)計準(zhǔn)則外，也應(yīng)考慮Claus裝置的若干特殊要求，勿廢熱鍋爐高溫氣流人口側(cè)管束的管口應(yīng)加陶瓷保護(hù)套、人口側(cè)管板上應(yīng)加耐火保護(hù)層等等。(三)轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化器的功能是使過程氣中的U2S和S02在其催化劑床層上繼續(xù)進(jìn)行Claus反應(yīng)而生成元素硫，同時也使過程氣中的COS、CS2等有機(jī)硫化物在催化劑床層上水解為H2S和C02。目前Claus

4、裝置常用的轉(zhuǎn)化器類似一個水平放置的圓柱體，氣體進(jìn)口在頂部，出口則在底部。轉(zhuǎn)化器內(nèi)催化劑床層的厚度為11。5m。可以每個轉(zhuǎn)化器使用一個容器，但對規(guī)模在100td以下的裝置，大多是用縱向或徑向的內(nèi)隔板把一個容器分隔為一個以上的轉(zhuǎn)化器。雖然大多數(shù)轉(zhuǎn)化器為臥式的，但800td以上的大型裝置也有采用立式的。轉(zhuǎn)化器的空速在300-1000h（-1范圍內(nèi)(對過程氣而言)，通常各級轉(zhuǎn)化器都采用相同的空速。但實質(zhì)上對反應(yīng)物而言，一級轉(zhuǎn)化器進(jìn)口濃度比下游轉(zhuǎn)化器要高525倍，因此即使對過程氣而言空速相同，對反應(yīng)物而言實際下游轉(zhuǎn)化器的空速要比一級轉(zhuǎn)化器低得多?？紤]到有機(jī)硫化物水解的要求，一級轉(zhuǎn)化器過程氣出口溫度必須保

5、持在310340。以后各級轉(zhuǎn)化器則由于冷凝分離了大量硫蒸氣，也不存在有機(jī)硫化物水解的問題，可以在較低的溫度下操作，以獲得較高的轉(zhuǎn)化率。例如原料氣中H2S含量較高的部分燃燒法裝置，典型的二級轉(zhuǎn)化器出口溫度為240260，而三級轉(zhuǎn)化器則為180220。(四)冷凝器冷凝器的功能是把轉(zhuǎn)化器中生成的元素硫蒸氣冷凝為液體而除去，同時回收熱量。對大多數(shù)物質(zhì)，這僅是一個放熱的相變化過程，但對硫磺而言，則有其特殊的復(fù)雜性。造成復(fù)雜性的原因是氣態(tài)硫和液態(tài)狀硫都是不同硫品種的混合物，蒸氣是由S2至S8不同的聚合物種類組成，液體則是由S8環(huán)狀和Sn鍵狀聚合物的混合物。n值可以達(dá)到相當(dāng)大。每種相態(tài)的組成是由各種類互相轉(zhuǎn)

6、化的平衡反應(yīng)所控制，所以和溫度密切有關(guān)。從理論上講冷凝器的設(shè)計(或操作)溫度越低，冷凝回收的硫蒸氣也越多。但必須注意冷凝過程中硫霧沫的形成問題，對前幾級冷凝器而言，應(yīng)適當(dāng)提高冷凝器出口溫度以防止形成硫霧沫，并在冷凝器中裝金屬網(wǎng)狀填料作除沫用。最后一級冷凝器的出口溫度應(yīng)控制得盡可能低(125012左右)，并從氣體速度、壓力降、溫度梯度等方面加以精心設(shè)計，使硫霧沫的形成減少至最低。(五)捕集器捕集器的功能是從未級冷凝器出口氣流進(jìn)一步回收液硫和硫霧沫。此設(shè)備的重要性曾長期被忽略，但某些工業(yè)裝置的數(shù)據(jù)已表明，高達(dá)2的產(chǎn)量來自捕集器。二業(yè)裝置常用的捕集器有泡罩塔型、波紋板型和金屬絲網(wǎng)型等幾種。近年來大多

7、數(shù)裝置采用金屬絲網(wǎng)型，氣速為15-41ms時，平均捕集效率可達(dá)97以上，尾氣中硫含量約為056gm3。三、危險因素及其防范措施與一般石油煉制裝置不同的是，硫磺回收裝置的主要危險因素不是燃燒爆炸(當(dāng)然也存在這種危險)，而是有毒氣體(硫化氫、氨)對人體的危害。U2S存在于硫磺回收裝置的各個部分，是硫回收裝置的主要危險因素。此外，硫回收裝置的嚴(yán)重的腐蝕問題也是影響其安全生產(chǎn)的重要因素，需格外加以重視。(一)硫回收裝置中H2S的分布硫回收裝置是以H2S作為原料生產(chǎn)硫磺，因此在硫回收裝置中H2S是分布極廣且濃度較高的物質(zhì)，所以其潛在的危害也十分巨大。這其中，酸性氣管線是H2S濃度最高的地方，一般硫回收裝

8、置酸性氣濃度均高于40，有的甚至達(dá)到90以上，如果一旦發(fā)生泄漏，后果將難以想像。此外對于整個裝置來說，大部分管線均含有不同濃度的H2S或諸如S02、COS等物質(zhì)，有的雖然濃度不高，但足以致人于死地，因此為保證硫回收裝置安全生產(chǎn)，應(yīng)采取以下幾點基本措施：不僅需要對設(shè)備按時進(jìn)行檢查，對所有管線的檢查也要嚴(yán)格遵守壓力管道管理辦法的規(guī)定，以盡量避免發(fā)生泄漏；應(yīng)科學(xué)合理的設(shè)置固定式U2S檢測報警設(shè)備，并且保證其數(shù)量充足，以期一旦發(fā)生泄漏能在第一時間發(fā)現(xiàn)，盡可能減小損失；配備完善的防護(hù)設(shè)備，這其中包括便攜式報警設(shè)備，正壓呼吸器、及其他過濾性質(zhì)的呼吸設(shè)備；重點強(qiáng)調(diào)發(fā)生嚴(yán)重泄漏狀況下的處理步驟，其原則是發(fā)現(xiàn)泄

9、漏后應(yīng)首先通知有關(guān)人員，并佩帶整齊完整的防護(hù)設(shè)備，并及時切斷泄漏源。切忌在沒有安全防護(hù)設(shè)備的保護(hù)下進(jìn)行切斷泄漏源或進(jìn)行搶救等活動。(二)開停工及正常生產(chǎn)情況下的危險因素1停工階段硫酸裝置停工過程通常分為H2S吹掃、SO：吹掃、(通過改變配風(fēng)比調(diào)節(jié))及催化劑燒焦。H2S吹掃是避免催化劑失活，S02吹掃是盡量攜帶系統(tǒng)內(nèi)部硫，催化劑燒焦是使催化劑表面的積炭燃燒，保證催化劑活性和為開工做好準(zhǔn)備。在停工過程中，即使吹掃過程進(jìn)行完全也不可能徹底將系統(tǒng)內(nèi)部的硫全部帶出，這樣在進(jìn)行燒焦時就會造成硫燃燒的后果，硫燃燒放熱量大，會造成反應(yīng)器飛溫，而且一旦發(fā)生飛溫現(xiàn)象，其溫度很難在短時下降，勢必將造成催化劑的損壞，

10、嚴(yán)重時甚至?xí)p壞設(shè)備，從而影響正常生產(chǎn)。2開工階段如果硫磺裝置在停工階段中吹掃和燒焦過程進(jìn)行不徹底，裝置會在停工過程中發(fā)生硫凝聚或催化劑積炭阻塞氣路。這種在開工階段中就會造成流程阻塞，當(dāng)酸性氣進(jìn)入系統(tǒng)時會發(fā)生燃燒爐防爆膜爆裂，造成有毒氣體大量泄漏，嚴(yán)重威脅生命安全。3酸性氣帶烴(胺)硫磺回收裝置應(yīng)用最為廣泛的是部分燃燒法，在部分燃燒法中，對燃燒爐配風(fēng)采用不完全配風(fēng)。如果酸性氣帶烴(胺)，由于沒有足夠空氣，將導(dǎo)致烴(胺)嚴(yán)重積炭，特別是胺類物質(zhì)，它會形成有光澤的焦油積炭。這就增加了硫磺裝置停工時燒焦負(fù)荷，延長了停工時間。更重要的是積炭量過大，將會使裝置在正常運(yùn)行情況下出現(xiàn)阻塞，使防爆膜爆裂，致使

11、有毒氣體泄漏。4酸性氣帶液酸性氣帶液是硫回收裝置的常見問題，此處液體主要是指水。液相水一旦進(jìn)入燃燒爐，由于燃燒爐溫度至少在800cC以上，液相突然變?yōu)闅庀?，?dǎo)致進(jìn)入燃燒爐內(nèi)的氣體體積驟然增加，將會使?fàn)t內(nèi)壓力驟升，以至引起防爆膜爆裂，有毒氣體泄漏。5冷卻器堵塞冷卻器是硫磺回收裝置的重要設(shè)備，通常情況下硫蒸氣走管程，冷卻水走殼積。但由于種種原因，在冷卻器的管板之間經(jīng)常發(fā)生泄漏。一旦泄漏后，硫蒸氣將直接遇冷卻水而凝固，造成設(shè)備的阻塞。嚴(yán)重時將會引起系統(tǒng)壓力升高，造成防爆膜爆裂，有毒氣體泄漏。6配風(fēng)不合適配風(fēng)比是硫回收裝置的重要操作條件，只有合適的空氣與酸性氣對應(yīng)，才能達(dá)到最大的硫回收率，即在過程氣中

12、始終保持H2S和S02的比為2：1，同時配風(fēng)量還需提供酸性氣中攜帶烴類物質(zhì)燃燒所需的空氣。配風(fēng)量大，會降低硫回收率，嚴(yán)重污染環(huán)境；配風(fēng)量小，也會降低硫回收率，同時還會導(dǎo)致烴類物質(zhì)燃燒不完全，產(chǎn)生積炭，造成系統(tǒng)阻塞，威脅安全生產(chǎn)。7酸性氣流量和濃度的變化在硫回收裝置中，通常酸性氣流量和濃度都是變化的，但這種變化在一定范圍之內(nèi)是允許的。如果這種變化超過被允許的范圍，就會出現(xiàn)配風(fēng)比連續(xù)大范圍的變化，這對正常操作是不利的，嚴(yán)重時這會造成硫磺的阻塞。8風(fēng)機(jī)故障通常在硫回收裝置中用風(fēng)機(jī)向燃燒爐提供空氣，與其他動設(shè)備相同，風(fēng)機(jī)也是一開一備。風(fēng)機(jī)在硫回收裝置中是至關(guān)重要的設(shè)備，在正常生產(chǎn)中一旦停風(fēng)，會出現(xiàn)大量

13、酸性氣直接進(jìn)入尾氣系統(tǒng)，對其造成嚴(yán)重沖擊，而且酸性氣中的烴還會遇高溫發(fā)生不完全燃燒而積炭，阻塞系統(tǒng)。在設(shè)備切換過程中，如果操作有微小偏差，還有可能造成風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)，從而使酸性氣倒流，直接威脅人的生命安全。9除氧水中斷Claus硫回收裝置中為回收熱能，均在燃燒爐后設(shè)置廢熱鍋爐，以發(fā)生蒸氣的形式回收能量。除氧水是供發(fā)生蒸氣用，一旦發(fā)生中斷，會造成鍋爐缺水，嚴(yán)重時會造成干燒而發(fā)生鍋爐爆炸。10瓦斯停或帶液硫回收裝置不論是否設(shè)有尾氣處理單元，其最后一級均設(shè)有尾氣焚燒爐。焚燒爐通常以瓦斯為燃料對硫磺尾氣進(jìn)行高溫灼燒。如果瓦斯突然中斷，會因沒有燃料氣供應(yīng)使焚燒爐火焰熄滅，影響正常生產(chǎn)。如果瓦斯帶液，會造成空氣

14、供應(yīng)量不足，在焚燒爐內(nèi)積炭，有時還會在管線中發(fā)生燃燒，燒毀管線造成設(shè)備事故或氣體泄漏，威脅安全生產(chǎn)。11高溫?fù)胶祥y故障為控制轉(zhuǎn)化器人口溫度，提高轉(zhuǎn)化率，硫回收裝置通常在轉(zhuǎn)化器入口設(shè)置高溫?fù)胶祥y。通過從燃燒爐中部引出高溫氣體與燃燒爐出口氣體混合達(dá)到轉(zhuǎn)化器人口溫度要求。高溫?fù)胶祥y實質(zhì)上是一個三通，通過調(diào)節(jié)閥體開度控制熱流通量來控制轉(zhuǎn)化器人口溫度。由于高溫?fù)胶祥y工作溫度較高，因此極易發(fā)生故障，經(jīng)常出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。一旦高摻閥卡死，氣流溫度將無法控制，硫磺轉(zhuǎn)化率將顯著下降，同時影響正常生產(chǎn)或造成非正常停工。對硫回收裝置來說，非正常停工是可怕的，因為非正常停工往往不能進(jìn)行吹掃和燒焦，會造成系統(tǒng)阻塞而產(chǎn)生更大

15、的麻煩。12.煙囪阻塞n2S和S02在沒有催化劑存在的條件下也能發(fā)生反應(yīng)，盡管這種反應(yīng)速度很慢，生成硫磺數(shù)量很小，但日積月累下來就會阻塞設(shè)備或者管線。硫回收裝置中設(shè)有煙囪，以排出硫磺尾氣。在沒有尾氣處理設(shè)施或者說采用焚燒的尾氣處理方法的裝置中，由于尾氣中H2S和Sq含量較大，經(jīng)常會出現(xiàn)硫磺阻塞煙囪管線的現(xiàn)象，從而造成硫磺整個系統(tǒng)阻塞，影響安全生產(chǎn)，嚴(yán)重時還會造成被迫停工現(xiàn)象。13尾氣部分故障為達(dá)到硫磺尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)代的硫磺企業(yè)中均設(shè)有尾氣處理設(shè)施。其中應(yīng)用最廣泛的是SCOT加氫流程，它通過對尾氣的加氫過程，在專門催化劑作用下使尾氣中的S02轉(zhuǎn)化為H2S，再用溶劑吸收U2S后解吸，重新作為原料

16、進(jìn)入硫磺單元，以達(dá)到提高硫磺轉(zhuǎn)化率減少污染的目的。其控制關(guān)鍵是尾氣中SO2的轉(zhuǎn)化，影響它的因素主要包括催化劑性能、反應(yīng)溫度、加氫量等。其中加氫量至為重要，加氫量大。雖可以保證S02的完全轉(zhuǎn)化，但會加重尾氣焚燒爐的負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重時造成焚燒爐飛溫以致?lián)p壞。加氫量過小，S02不能完全轉(zhuǎn)化，會和過程氣中U2S反應(yīng)生成硫磺阻塞設(shè)備，嚴(yán)重時會引起硫磺反應(yīng)單元的事故。14采樣過程中的危險因素硫回收裝置是通過調(diào)節(jié)配風(fēng)量來實現(xiàn)Claus反應(yīng)中硫的最佳轉(zhuǎn)化率的，因為酸性氣中H2S的含量及烴含量是隨時間變化的，若要求有較高的轉(zhuǎn)化率，需要對配風(fēng)量隨時進(jìn)行調(diào)節(jié)，配風(fēng)量是否合適，就需要對過程氣中H2S和S02含量進(jìn)行分析，以

17、幫助操作人員做出正確的判斷。因此對硫磺生產(chǎn)過程中氣體進(jìn)行分析是十分重要的。國外和某些國內(nèi)的引進(jìn)裝置基本上實現(xiàn)了在線色譜分析，但由于價格等因素的影響，國內(nèi)普遍采用的分析方法仍是人工色譜分析法，分析人員每天必須與有毒氣體直接接觸，在采樣過程中如果忽視安全或違反規(guī)定進(jìn)行操作，很容易發(fā)生中毒危險，而且這種危險直接威脅生命，在生產(chǎn)過程中是應(yīng)該值得注意的。(三)硫回收裝置的腐蝕問題硫回收裝置生產(chǎn)中遇到的大量酸性物質(zhì)是設(shè)備腐蝕的直接因素，因此對于設(shè)備的定期檢查及保養(yǎng)是十分必要的，這其中尤以S02的危害最為巨大。由于硫回收裝置中同時存在S02和水，在條件適宜時很容易產(chǎn)生中強(qiáng)酸而腐蝕設(shè)備，曾經(jīng)有報道由于此類腐蝕

18、而造成的管線漏洞的事例，因此應(yīng)特別注意。(四)硫磺成型中應(yīng)注意的問題1液硫脫氣問題液硫中通常含有多硫化氫(H2Sx)及H2S，如果不注意脫氣問題，對于大型裝置來說，是很容易出現(xiàn)危險的。此問題在以往經(jīng)常被忽視，隨著國內(nèi)原油加工原料的變化，硫回收裝置將逐漸向大型化方向發(fā)展，這個問題將顯得尤為重要。2成型庫房的問題硫磺成型庫房中由于含有大量的硫粉塵，加之必要的成型設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此成型庫房中粉塵爆炸的危險是存在的。如何避免爆炸保證其安全生產(chǎn)是不容忽視的問題。(五)硫磺裝置的自控聯(lián)鎖系統(tǒng)影響硫回收裝置安全生產(chǎn)的因素很多，為了保證安全生產(chǎn)，提高硫回收率，保護(hù)環(huán)境，在硫磺裝置中一般設(shè)有聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。其中應(yīng)用最廣泛的是配風(fēng)控制系統(tǒng)。我們知道，酸性氣的流量和濃度是不斷變化的，如果用人工配風(fēng)的辦法，調(diào)節(jié)頻率太高，而且也不易準(zhǔn)確，造成空氣供給不適而造成危險或污染的幾率也大大增加。鑒于此，一般硫回收裝置中都設(shè)有配風(fēng)控制系統(tǒng)，它是在DCS系統(tǒng)