La producción de azufre de alta-calidad comienza con materias primas limpias. El tipo, contenido y fuente de impurezas en el gas ácido ejercen impactos variables en la operación de las unidades de recuperación de azufre y los productos terminados de azufre. Las impurezas típicas incluyen hidrocarburos, CO₂, H₂O y NH₃. Es imprescindible un control estricto de estos indicadores de impureza para fabricar azufre de alta-calidad.
1. Hidrocarburos y disolventes amínicos
El arrastre de hidrocarburos y solventes de amina en el gas ácido que ingresa al horno eleva la temperatura del horno, aumenta la carga de calor y el estrés térmico de las calderas de calor residual y requiere un mayor suministro de aire de combustión. El CO₂ y el H₂O generados por la combustión reducen la presión parcial del H₂S e inhiben la reacción de Claus. Un mayor contenido de hidrocarburos conduce a un aumento del-producto COS y CS₂, lo que reduce la eficiencia de conversión de azufre.
Las fluctuaciones en la concentración de hidrocarburos provocan un retraso en la distribución del aire y una deficiencia local de oxígeno. Los hidrocarburos pesados, los hidrocarburos aromáticos y los disolventes de amina se agrietan en condiciones deficientes de oxígeno-para formar depósitos de carbono, que contaminan los productos de azufre, obstruyen los lechos de catalizador, desactivan los catalizadores y aumentan la caída de presión del sistema. Los bloqueos graves en condiciones operativas extremas pueden provocar paradas no planificadas y extender los ciclos de mantenimiento de quema de carbono-.
Especificación de control: Contenido de hidrocarburos en gas ácido inferior o igual al 3 % en volumen.
2. Dióxido de carbono (CO₂)
Como componente inerte, el CO₂ reduce la presión parcial del H₂S y la temperatura de la llama del horno, impulsando la generación de COS y CS₂ en el gas de proceso. La formación de azufre orgánico se correlaciona positivamente con las concentraciones de CO₂ e hidrocarburos. La hidrólisis incompleta del azufre orgánico en la sección catalítica de baja-temperatura reducirá simultáneamente la conversión unitaria de azufre y la tasa de recuperación de azufre, lo que hará que el azufre de alta-pureza sea inalcanzable.
3. Vapor de agua
Aunque su efecto inhibidor es más suave que el del amoníaco y el CO₂, el vapor de agua altera la presión parcial de los componentes dentro de los reactores y debilita la eficiencia de la reacción de Claus, reduciendo la producción de azufre.
No se permite que entre vapor de agua al horno durante el funcionamiento normal. El transporte-de agua-en el extremo frontal provoca una caída brusca de la temperatura del horno, un aumento repentino de presión en el horno y daños en el revestimiento refractario; La fuga de agua de las calderas de calor residual da como resultado directamente la desactivación del catalizador.
Especificación de control: Contenido de vapor de agua en gas ácido: 2 % en volumen ~ 5 % en volumen.
4. Amoníaco (NH₃)
El arrastre de amoníaco en la materia prima trae graves impactos adversos:
①Se forman cristales de sal de amonio y bloquean-las tuberías y equipos frontales, lo que dificulta el transporte de gas ácido;
②Los productos de combustión N₂ y H₂O reducen la presión parcial de H₂S y la tasa de recuperación de azufre;
③La combustión incompleta de amoníaco genera NOₓ. En condiciones aeróbicas, el NOₓ promueve la conversión de SO₂ en SO₃, formando cristales de sulfato que bloquean los condensadores en zonas de baja-temperatura, elevando drásticamente la caída de presión del sistema e incluso forzando el apagado de la unidad;
④El amoníaco reacciona con los catalizadores de alúmina para desactivarlos, mientras que el NOₓ acelera la corrosión del equipo y el envenenamiento de los catalizadores;
⑤El amoníaco se acumula en la solución de amina SCOT, lo que debilita la absorción de H₂S en el absorbente y el rendimiento de la desorción en el regenerador.
Todos los problemas anteriores degradan la eficiencia total de recuperación de azufre. Especificación de control: Contenido de amoníaco en el gas de alimentación inferior o igual al 3% en volumen.
5. Metanol
El arrastre de metanol es un punto de control clave para las unidades de recuperación de azufre de las plantas químicas de carbón. El gas ácido tiende a transportar grandes volúmenes de metanol en condiciones de trabajo fluctuantes o incidentes anormales. Los operadores deberán ajustar oportunamente el suministro de aire de combustión para evitar la precipitación de carbono debido a la escasez de oxígeno, evitando que los depósitos de carbono contaminen el azufre terminado y obstruyan los lechos catalíticos.