高品質の硫黄の生産は、きれいな原料から始まります。-酸性ガス中の不純物の種類、含有量、および発生源は、硫黄回収ユニットおよび最終硫黄製品の動作にさまざまな影響を与えます。典型的な不純物には、炭化水素、CO₂、H₂O、NH₃ などがあります。高品位の硫黄を製造するには、これらの不純物指標を厳密に管理することが必須です。-
1. 炭化水素およびアミン溶媒
炉に入る酸性ガスに炭化水素とアミン溶剤が同伴すると、炉の温度が上昇し、廃熱ボイラーの熱負荷と熱応力が増大し、より多くの燃焼用空気の供給が必要になります。燃焼により生成される CO2 と H2O は H2S の分圧を低下させ、クラウス反応を抑制します。炭化水素含有量が高くなると、副生成物の COS と CS₂ が増加し、硫黄変換効率が低下します。
炭化水素濃度の変動により、空気の分配が遅れ、局所的な酸素欠乏が発生します。重炭化水素、芳香族炭化水素、アミン溶媒は酸素欠乏条件下で分解して炭素堆積物を形成し、硫黄生成物を汚染し、触媒床を詰まり、触媒を失活させ、システムの圧力降下を高めます。-極端な動作条件下で重度の詰まりが発生すると、計画外のシャットダウンが発生し、炭素燃焼メンテナンス サイクルが長くなる可能性があります。-
管理仕様: 酸性ガス中の炭化水素含有量 3 vol% 以下。
2. 二酸化炭素 (CO₂)
CO₂ は不活性成分として、H₂S の分圧と炉の火炎温度を低下させ、プロセスガス中の COS および CS₂ の生成を促進します。有機硫黄の生成は、CO2 および炭化水素濃度と正の相関があります。低温触媒セクションにおける有機硫黄の加水分解が不完全であると、同時に単位硫黄転化率と硫黄回収率が低下し、高純度硫黄が得られなくなります。-
3. 水蒸気
その抑制効果はアンモニアや CO₂ よりも穏やかですが、水蒸気は反応器内の成分の分圧を変化させ、クラウス反応効率を弱め、硫黄の生産量を削減します。
通常の運転では、炉内に水蒸気が入ることはありません。フロントエンドの水の流入-は、炉温度の急激な低下、炉圧力の上昇、耐火物ライニングの損傷を引き起こします。廃熱ボイラーからの水漏れは触媒の失活に直接つながります。
管理仕様：酸性ガス中の水蒸気含有量：2vol%～5vol%。
4. アンモニア (NH₃)
原料中のアンモニアの混入は、深刻な悪影響をもたらします。
①アンモニウム塩の結晶が形成され、フロントエンドのパイプラインや設備が詰まり、酸性ガスの輸送が妨げられます。-
②燃焼生成物 N₂ と H₂O は H₂S 分圧と硫黄回収率を低下させます。
③アンモニアが不完全燃焼するとNOₓが発生します。好気的条件下では、NOₓはSO₂からSO₃への変換を促進し、硫酸塩結晶を形成して低温ゾーンで凝縮器をブロックし、システムの圧力降下を大幅に上昇させ、さらには装置の停止を強制します。
④アンモニアはアルミナ触媒と反応して触媒を失活させますが、NOₓは機器の腐食と触媒の被毒を促進します。
⑤SCOTアミン溶液中にはアンモニアが蓄積し、吸収器でのH₂S吸収や再生器での脱離性能が低下します。
上記の問題はすべて、総硫黄回収効率を低下させます。制御仕様: 供給ガス中のアンモニア含有量は 3 vol% 以下。
5. メタノール
メタノールの同伴は、石炭化学プラントの硫黄回収ユニットの重要な管理ポイントです。酸性ガスは、変動する作業条件や異常事態が発生した場合に、大量のメタノールを運ぶ傾向があります。オペレータは、酸素不足による炭素の沈殿を回避し、炭素の堆積による完成硫黄の汚染や触媒床の目詰まりを防ぐために、燃焼用空気の供給を適時に調整する必要があります。