淺析硫磺回收裝置煙氣SO2排放濃度影響因素

袁 強(qiáng)（中國石油化工股份有限公司九江分公司煉油運行五部，江西九江 332000）

淺析硫磺回收裝置煙氣SO2排放濃度影響因素

袁 強(qiáng)
（中國石油化工股份有限公司九江分公司煉油運行五部，江西九江 332000）

對降低煙氣中二氧化硫排放濃度因素進(jìn)行理論分析，優(yōu)化裝置煙氣中二氧化硫排放濃度達(dá)標(biāo)操作。

硫磺回收；煙氣；二氧化硫；排放

隨著原油的日益劣質(zhì)化，處理原油硫含量逐漸攀升，煉油過程中產(chǎn)生酸性氣量越來越大，硫磺回收裝置作為煉廠處理酸性氣的主要環(huán)保裝置，必須滿足煙氣達(dá)標(biāo)排放滿足環(huán)保要求，所以煙氣中二氧化硫的排放濃度受到了嚴(yán)格控制。目前，7萬t/a硫磺回收裝置面臨巨大的環(huán)保壓力，本著優(yōu)化操作生產(chǎn)，實現(xiàn)煙氣二氧化硫達(dá)標(biāo)排放的目的，對影響排放因素進(jìn)行分析，摸索調(diào)整方向。鑒于如此嚴(yán)峻的形勢，優(yōu)化硫磺回收裝置的操作成為控制排放濃度的主要手段。

1 硫磺回收及尾氣處理工藝簡介

制硫部分采用Claus部分燃燒法處理酸性氣，尾氣處理部分采用SCOT工藝對尾氣進(jìn)行加氫處理，并用MDEA對硫化氫進(jìn)行回收再生，尾氣焚燒后排放。

2 影響煙氣SO2排放濃度因素

2.1 酸性氣原料帶烴

制硫爐理想配風(fēng)比為2∶1，但外來酸性氣帶有少量的烴類，故正常生產(chǎn)工況，配風(fēng)比要稍大。當(dāng)大量帶烴時，烴類與H2S分別與氧反應(yīng)是競爭關(guān)系，且烴需氧量大，若胺液循環(huán)量等不變，配風(fēng)不足，未反應(yīng)的H2S帶到焚燒爐內(nèi)焚燒，直接影響SO2的排放濃度；再者，即使及時調(diào)整制硫爐配風(fēng)，烴類燃燒將產(chǎn)生大量CO2，使尾氣中CO2濃度有所升高，破壞H2S-CO2-MDEA-H2O平衡，直接影響貧胺液對H2S 的吸收效果。電荷平衡關(guān)系式：。

穩(wěn)定胺液循環(huán)量，1molCO2水解生成的[H+]與1molH2S產(chǎn)生的[H+]基本一致，完全反應(yīng)均為2mol，故當(dāng)CO2濃度上升，則有上升，電荷平衡：，從而H2S含量將下降。

2.2 制硫燃燒爐配風(fēng)不當(dāng)

當(dāng)H2S/SO2比值偏大，即配風(fēng)不足，H2S直接進(jìn)入尾氣系統(tǒng)，胺液難以吸收過多的H2S，焚燒后產(chǎn)生SO2排放；H2S/SO2比值偏小，即配風(fēng)過量，大量的H2S直接燃燒產(chǎn)生SO2。cSO2=K正·，故當(dāng)H2S含量較少，則混合氣體中cSO2很高，加氫還原后的H2S進(jìn)入尾氣吸收塔，貧胺液循環(huán)量穩(wěn)定，凈化尾氣中的H2S含量上升，從而增加SO2排放濃度。

2.3 尾氣進(jìn)吸收塔溫度

尾氣進(jìn)吸收塔溫度直接影響到醇胺溶液對H2S的吸收效果。當(dāng)壓力一定時，MDEA吸收H2S和CO2的效果隨溫度升高而下降，故應(yīng)嚴(yán)格控制急冷水返塔溫度。醇胺溶液與H2S和CO2的反應(yīng)均為體積縮小的放熱可逆反應(yīng)，低溫高壓促進(jìn)正反應(yīng)，而高溫低壓下，有利于逆反應(yīng)。

當(dāng)溫度高于43℃時，CO2在MDEA中的溶解度降低，證明低溫狀態(tài)下MDEA對H2S具有一定的選擇性。吸收塔進(jìn)氣溫度又不能太低，原因：溫度太低，胺液氣泡表面膜強(qiáng)度增加，泡沫穩(wěn)定，從而增加發(fā)泡的幾率。經(jīng)探索發(fā)現(xiàn)吸收塔進(jìn)氣溫度控制在30～45℃，貧液控制在35～38℃，可以達(dá)到較好吸收效果。

2.4 胺液循環(huán)量過大

當(dāng)胺液進(jìn)吸收塔的循環(huán)量加大，則硫化氫的吸收將更加完全，但由于二氧化碳與硫化氫在MDEA溶液中存在共吸。H2S和CO2經(jīng)再生塔解析之后將全部返回制硫燃燒爐，CO2在系統(tǒng)內(nèi)不斷的吸收、解析循環(huán)過程中被提濃，經(jīng)驗摸索發(fā)現(xiàn)當(dāng)胺液中CO2含量大于23.5%時，胺液共吸率增強(qiáng)，凈化尾氣中硫化氫含量增加，故尾氣中CO2不宜過高，避免胺液中二氧化碳含量超出23.5%。

原料氣中攜帶二氧化碳在制硫燃燒爐內(nèi)，易生成有機(jī)硫，然而轉(zhuǎn)化器水解能力有限，一旦有機(jī)硫在轉(zhuǎn)化器內(nèi)未完全水解，將加大加氫反應(yīng)器負(fù)荷，未反應(yīng)有機(jī)硫帶到焚燒爐內(nèi)燃燒將增加SO2排放濃度。且胺液循環(huán)量過大，會增加吸收塔壓降，直接影響對流吸收率和胺液的流動性。

加大胺液循環(huán)量主要是因為胺液的濃度降低，故要避免這一現(xiàn)象的出現(xiàn)就是對胺液進(jìn)行提濃，采用高濃度的胺液來達(dá)到同樣的吸收效果。但是胺液濃度不能太高，由于當(dāng)胺液濃度過高，胺液粘度會增加，傾向于發(fā)泡。

正常工況下，MDEA 濃度在17%（wt）以上，貧液的貧度≯1.22g/L，可以保證凈化尾氣≯300×10-6，若要求凈化尾氣≯200×10-6達(dá)到排放煙氣SO2排放濃度≤400mg/m3（標(biāo)），則需降低貧液H2S濃度至0.9g/L以下方可達(dá)到排放要求，故一般胺液濃度維持在30%～45%。

2.5 催化劑影響

催化劑影響主要表現(xiàn)在：防漏氧催化劑及Claus催化劑表面積碳和積硫?qū)е碌奈锢硎Щ?；加氫催化劑熱老化；Claus催化劑硫酸鹽化。

2.6 吸收塔壓降

當(dāng)胺液循環(huán)量一定時，氣液兩相在塔內(nèi)接觸充分，氣體被液相吸收更加完全。吸收塔內(nèi)液相湍流程度越高，氣液傳質(zhì)效果越好，吸收效果越好。

2.7 胺液發(fā)泡

影響胺液發(fā)泡的主要因素有：胺液降解物質(zhì)、腐蝕產(chǎn)生亞鐵離子、顆粒粉塵、無機(jī)離子、上游夾帶的輕油以及各類機(jī)械雜質(zhì)等。

3 結(jié)束語

綜上所述，控制煙氣二氧化硫排放濃度主要手段是穩(wěn)定上游裝置原料氣組分、投用自控開發(fā)APC項目穩(wěn)定配風(fēng)、控制尾氣溫度及胺液循環(huán)量。從上述分析可知，二氧化碳對硫磺回收系統(tǒng)具有較大影響，直接關(guān)系到煙氣二氧化硫排放濃度，降低原料氣中二氧化碳濃度有利于提升排放達(dá)標(biāo)率。

Analysis of Sulfur Recovery Unit Flue Gas SO2Emission Concentration Factors

Yuan Qiang

To reduce emissions of sulfur dioxide in flue gas concentration factor theoretical analysis，optimization means the concentration of sulfur dioxide in flue gas standard operation.

gas sulfur ; flue ; sulfur dioxide ; emissions

X701.3

B

1003–6490（2016）04–0123–01

2016–03–29

袁強(qiáng)（1988—），男，江西崇仁人，助理工程師，主要從事硫磺回收及污水汽提相關(guān)工作。