[發明專利]一種適用于大操作彈性的硫磺回收裝置及方法

有效

• 申請號: 201610216559.7
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105776148B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 周明宇;張磊;趙華萊;陳韶華;馬先;程林;肖秋濤;湯國軍;曹文浩;蒲強;趙海龍;湯智昀
• 申請（專利權）人: 中國石油工程建設有限公司
• 主分類號: C01B17/04
• 分類號: C01B17/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 鄧世燕

技術領域

本發明涉及一種用于擴大硫磺回收操作彈性的的硫磺回收裝置及方法。

背景技術

以克勞斯法從含H₂S酸性氣中回收元素硫的工藝已成為天然氣加工、煉廠以及煤化工領域的一個重要的硫磺回收工藝技術。

近幾十年來，隨著工藝技術的進步和新型催化劑的成功研發，克勞斯法硫磺回收工藝得到了快速的發展，改良后的克勞斯硫磺回收工藝技術朝著提高硫磺回收率的方向發展。從最初的90％的回收率到現在99.5％以上，以克勞斯方法為主的硫磺回收工藝在提高硫磺回收率的技術發展上已經到了巔峰。

然而，對于硫磺回收裝置的操作彈性來講，一直以來受到主要設備工作負荷范圍以及設備及管道溫度的限制，其裝置的操作彈性為30％-120％，且硫磺回收裝置在高酸氣負荷下操作優于低酸氣負荷下操作。

對于主要設備工作負荷范圍的制約因素，主要表現在主燃燒爐燃燒器本身不寬泛的操作彈性的限制。但是隨著技術的發展，近年來，國內外生產廠家(如國外的Duiker、Aeco，國內的艾普等)已經突破了燃燒器1:3(最低燃燒負荷約33％)的下限瓶頸，成功地將燃燒器的工作范圍提升到了最大1:10(最低負荷10％)。這一技術的發展，有利于燃燒器本身適應更寬泛的酸氣負荷的變化范圍。

但特別需要強調的是，對于低酸氣負荷下操作硫磺回收裝置，主燃燒爐燃燒器實現了低負荷下(最低負荷10％)穩定工作還不能使整個硫磺回收裝置實現在低負荷酸氣下(最低負荷10％)穩定工作，主要原因還是受限于反應器以及過程氣管線中的溫度。

眾所周知，絕大部分硫磺回收工藝以及后來改良的硫磺回收工藝，都離不開克勞斯催化反應器，而催化反應器入口溫度是有要求的。常規克勞斯入口溫度根據出口溫度確定，需要出口溫度滿足高于反應器中的硫露點，通常這樣的限制條件使得常規克勞斯反應器(即第1級克勞斯反應器)入口溫度需要在230℃以上。低溫克勞斯反應器入口溫度需要高于硫磺的凝固點(114～116℃)即可，通常在工程上需要保證在125℃以上。另外，對于硫磺回收裝置過程氣管道中的溫度來講，也要求均高于硫磺凝固點以上。往往在酸氣負荷較低運行時，這些反應器和管線的溫度很難保持以滿足均高于硫磺凝固點的要求，導致硫磺回收裝置在較低酸氣負荷下運行時，發生設備或管線被固體硫磺堵塞的現象，致使裝置不能連續穩定運行。

另一方面，對于煉廠或其他化工廠中的硫磺回收裝置來講，酸氣負荷變化頻繁、變化幅度大，變化范圍寬；也要求在這些領域運行的硫磺回收裝置具有更為寬泛的操作彈性，甚至要求在10％-120％酸氣負荷下都能連續運行。

發明內容

為了克服現有技術的缺點，本發明提供了一種適用于大操作彈性的硫磺回收裝置及方法，采用蒸汽壓力可在線調整的余熱回收工藝、過程氣流量控制工藝改良技術，實現將傳統硫磺回收裝置30％-120％操作彈性擴展到10％-120％。

本發明所采用的技術方案是：一種適用于大操作彈性的硫磺回收裝置，包括主燃燒爐、余熱鍋爐、一級硫磺冷凝冷卻器和一級克勞斯反應器，其中：所述余熱鍋爐頂部設置管線1和管線2，分別與低壓飽和蒸汽總管和中壓飽和蒸汽總管連接，在管線1和管線2上均設置有壓力控制閥門；所述余熱鍋爐的低溫出口與一級硫磺冷凝冷卻器的進口連接，一級硫磺冷凝冷卻器的出口通過管線3與調節閥連接；在所述余熱鍋爐的高溫出口處設置高溫摻和閥，高溫摻和閥的進口與調節閥連接，高溫摻和閥的出口通過管線4與一級克勞斯反應器的進口連接。

本發明還提供了一種適用于大操作彈性的硫磺回收方法，當酸氣負荷在30％以上時，利用管線1的壓力控制閥門，使余熱鍋爐產生低壓飽和蒸汽，使得余熱鍋爐低溫出口溫度在300～330℃，并調整高溫摻和閥的開度，使得管線4進克勞斯反應器的溫度控制在230℃以上，此時管線3上的調節閥置手動全開；

當酸氣負荷為10％～30％時，將管線3上的調節閥置自動控制，通過自動減小調節閥的開度，增加流經余熱鍋爐上部換熱管的氣量，同時減少流經余熱鍋爐下部換熱管的氣量，使得管線4進克勞斯反應器的溫度控制在230℃以上；若管線4進克勞斯反應器的溫度不能達到230℃以上時，利用管線2的壓力控制閥門，使余熱鍋爐產生中壓飽和蒸汽，并通過同時自動調整高溫摻和閥和調節閥的開度，使得管線4進克勞斯反應器的溫度控制在230℃以上。

與現有技術相比，本發明的積極效果是：

(1)本發明能夠有效地提高傳統硫磺回收裝置操作彈性(30％～120％)至10％～120％，使得煉廠上下游裝置及硫磺回收裝置抗大幅度負荷變化能力更強，保證工廠長周期連續穩定運行。