[00849379]高酸性天然气净化装置百万吨级硫磺回收和尾气处理关键技术及应用

主要技术内容： 普光气田H2S含量最高达18%，CO₂含量最高12%，是中石化集团公司安全风险的最高点。自2009年投产以来，天然气集输、净化的工艺过程中介质组成及温度压力等工况实际差异较大，硫磺回收和尾气处理装置出现了影响气田长周期安全平稳运行的隐患问题，主要有：液硫产品硫化氢含量过高，停工清洁生产中SO₂排放量大，反应炉外壁壳体超温变形、反应炉余热锅炉管板陶瓷保护套管大面积破裂，尾气焚烧余热锅炉腐蚀穿孔泄漏等，严重影响天然气净化装置的平稳运行。经过攻关和应用，创新形成停工清洁生产工艺、硫回收反应炉及余热锅炉成套技术、高含硫典型工况下管头制造及检测等多项关键技术及装备，取得了良好效果。 （1）研发机械、气体联合搅动液硫脱气系统工艺技术。开发了空气鼓泡工艺和催化剂喹啉注入工艺技术，液硫中H2S的浓度降至10ppmv以下，有效提高了硫磺产品品质。 （2）创新形成高温氮气吹除停工清洁生产工艺技术。改进传统的“瓦斯吹硫”工艺（排放中SO₂浓度高达30000mg/Nm ³），开发热氮吹硫技术，降低了吹硫量和吸收塔负荷，避免了吹硫作业中系统飞温风险，停工期间烟气二氧化硫降至200mg/Nm ³以下，满足环保排放要求，实现清洁生产。 （3）创新形成硫回收反应炉工艺设计技术，研制成功国内首套26万吨/年单系列硫回反应炉（共12台）。建立大型硫回收反应炉燃烧模型，拓展了专用工艺模拟计算软件的功能，研制成功结构紧凑的炉体及多层结构耐火衬里，解决了现有材料不稳定及易失效的难题，改善了炉内温度场分布，硫回收率提高1%，满足装置137%最大负荷运行要求。 （4）研制成功国内首套大型硫回收反应炉余热锅炉（共12套）。开发硫回收反应炉余热锅炉深坡口、全焊透管子管板连接结构；优化大直径、高压差、高温差、变柔度挠性管板的应力分布；研发的新型陶瓷保护套管将管头温度有效降至高温硫化腐蚀温度（371℃）以下，解决了使用中易破碎的难题。 （5）研制成功国内首套大型高含硫天然气净化装置尾气焚烧余热锅炉。创新形成尾气焚烧余热锅炉模块化、集约化设计技术，提出了功能流体在复杂结构表面微通道中的组合强化换热设计准则，延长了高温高腐蚀工况下核心部件的寿命；研制非平面插入式换热管头结构及相应的射线检测技术，满足高压差、负荷变化大、高含硫腐蚀环境等复杂工况要求。排烟温度与原BV设计相比降低了46℃，多产中压蒸汽28218.75t/a。 （6）研发新型耐高温抗腐蚀纳米重防腐涂料。新型涂层具有优异的耐高酸、高碱腐蚀、同时具有优异的耐应力磨损、传热性、电导性和机械性能。使用范围180℃~400℃，换热系数降低不高于5%。 知识产权情况: 已授权发明专利6项，授权实用新型专利17项；行业标准3项，发表论文20篇。 推广应用情况: 已应用到普光气田及国内同类装置，对含硫天然气行业新建及改扩建装置产生积极示范效应，具有显著的环保效益。 效益情况: 保证下游用户的供气平稳，装置大检修周期由“一年一修”实现为“三年一修”，关键设备可靠性大幅提高，实现综合经济效益约6亿元，被评为四川省环境诚企业。