降低硫磺回收裝置煙氣SO2排放濃度的建議

楊叔杰(大慶宏偉慶化石油化工有限公司，氣分車間主任，黑龍江 大慶 163411)

降低硫磺回收裝置煙氣SO2排放濃度的建議

楊叔杰(大慶宏偉慶化石油化工有限公司，氣分車間主任，黑龍江 大慶 163411)

隨著我國環(huán)保要求的提升，對工業(yè)排放提出了更高的要求。硫磺回收裝置煙氣中含有一定量的SO2，這就需要對其進行處理，在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下再排放。本文主要是從影響煙氣SO2排放濃度的因素出發(fā)，探討相關(guān)的改善措施來使尾氣排放符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

硫磺回收裝置；煙氣；SO2

隨著原油開采的深入，原油的品質(zhì)逐步劣質(zhì)化，原油的含油量有所升高，這就導(dǎo)致了煉油過程中生產(chǎn)更多的酸性氣。國家更加注重環(huán)保工作，環(huán)保部對工業(yè)污染排放提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。在煉廠處理酸性氣體方面，硫磺回收裝置是一種主要的環(huán)保裝置，尾氣經(jīng)過處理達到排放標(biāo)準(zhǔn)之后才能進行排放，這就需要多煙氣中的SO2含量進行嚴(yán)格控制。從當(dāng)前的生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，硫磺回收裝置面臨這巨大的環(huán)保壓力，為減少煙氣SO2排放濃度，就需要對生產(chǎn)操作過程進行優(yōu)化，對相關(guān)方向進行調(diào)整。本文主要是從影響煙氣SO2排放濃度的因素出發(fā)，探討相關(guān)的改善措施。

1 影響煙氣SO2排放濃度因素

國內(nèi)硫磺回收裝置一般采取的技術(shù)路線是二級Claus+還原吸收尾氣處理工藝，此工藝下的總硫回收率能達到99.8%。此工藝的不同主要在催化反應(yīng)的再熱方式，采用較多的是在線爐加熱和蒸汽換熱，高溫?fù)胶头ㄖ鸩奖惶蕴?。總硫回收率受再熱方式的影響并不大，從這方面來看，煙氣硫排放的降低主要是不工藝路線所決定。影響硫磺回收裝置煙氣SO2排放的主要因素包括吸收塔頂凈化尾氣、液硫脫氣廢氣、設(shè)備內(nèi)漏以及外來含硫尾氣。

1.1 吸收塔頂凈化尾氣

硫磺回收裝置吸收塔頂凈化尾氣的處理通常是焚燒后通過煙囪排放，分析總排放量可發(fā)現(xiàn)有六到七成是由凈化尾氣引起。其主要是含硫的COS和H2S引起。尾氣含硫量的主要影響因素包括原料氣質(zhì)量、反應(yīng)爐配風(fēng)、催化劑水解效果以及溶劑吸收效果。

原料氣質(zhì)量。如果原料氣的CO2、氨和烴類含量較高，就會提升硫磺回收各環(huán)節(jié)的硫含量，使得尾氣含硫量提升。這就需要在Claus反應(yīng)爐中應(yīng)用高強度燃燒器，將爐溫控制在合理溫度來將雜質(zhì)完全分解。這一過程中的CO2的負(fù)面作用可能超過預(yù)期。它會參與到反應(yīng)爐中的多個反應(yīng)，生產(chǎn)CS2和COS，來加大水解反應(yīng)負(fù)擔(dān)，降低了尾氣吸收效果。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，如果CO2在酸性氣體內(nèi)的體積分?jǐn)?shù)達到40%，在該處理工藝中就會造成很大影響，煙氣SO2基本無法達到低于100mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)。

在反應(yīng)爐配風(fēng)時可通過自動設(shè)置在線比值儀來提升其準(zhǔn)確度。在H2S為SO2兩倍的情況下就能得到最佳轉(zhuǎn)換率，以此來降低煙氣SO2排放。

COS水解反應(yīng)是在高溫下進行的，一級轉(zhuǎn)化器床層問題度可在300°C到330°C之間，在過程中COS被水解，二級轉(zhuǎn)化器因較低的問題不利于COS水解，會出Claus中逃逸，進入為尾氣加氫反應(yīng)器。盡管低溫尾氣加氫催化劑的使用能提升反應(yīng)效果，但還存在未能水解的COS通過焚燒排放。

采用較多的吸收劑主要是復(fù)配型MDEA溶液，吸收過程受溫度影響大，超過45°之后就會出現(xiàn)尾氣排放提升的現(xiàn)象。也會受到吸收壓力的影響，越高的吸收壓力會獲得越好的脫硫效果，但提升壓力又使得脫硫選擇性變差。溶液濃度越高就會有越好的H2S吸收能力，也會改善選擇性，但同時還可能提升塔內(nèi)溶液溫度和吸收速度。對吸收效果影響最關(guān)鍵的參數(shù)是溶液貧度，越低的貧度會有越好的吸收效果。

1.2 液硫脫氣廢氣

通常情況下，液硫中會伴隨著H2S，進行液硫脫氣操作中，在未處理廢氣直接進入焚燒爐的情況下就會在燃燒作用下，硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)镾O2，提升了尾氣中SO2的含量，可能使其濃度提升200mg/m3到300 mg/m3之間。要想做好尾氣SO2排放濃度控制，就需要對液硫脫氣進行回抽處理，降低廢氣中的硫。

1.3 設(shè)備內(nèi)漏

裝置Claus跨線和尾氣處理單元開工線上可能會因閥門問題而造成內(nèi)漏，這就會導(dǎo)致部分未經(jīng)處理的硫化物進入到焚燒爐，加大煙氣SO2的含量，使其排放超標(biāo)。

1.4 外來含硫尾氣

在外來含硫尾氣方面，最常見的是S Zorb尾氣，對于此類氣體的處理，可將其引入到尾氣加氫反應(yīng)器中，在加強反應(yīng)器中加入加氫催化劑，促進硫磺回收裝置的反應(yīng)效率，降低煙氣中SO2含量。

2 降低煙氣SO2排放濃度的措施

2.1 技術(shù)和工藝改進

對于煙氣SO2排放濃度的處理，國內(nèi)有相關(guān)技術(shù)來進行改善。齊魯石化的處理工藝是通過吸收塔頂凈化尾氣對液硫進行鼓泡進行液硫脫氣，在風(fēng)機作用下，脫氣廢氣進入尾氣加氫單元，該單元配有強抗氧化能力的加氫催化劑。通過多家單位應(yīng)用，可將H2S含量控制在15 mg/m3以內(nèi)，符合相關(guān)要求。鎮(zhèn)海煉化公司設(shè)計院開發(fā)的液硫脫氣新工是在液硫脫氣后通過脫硫罐來對廢氣進行除硫，在此操作后再通過焚燒爐進行焚燒，這樣工藝能大幅度降低煙氣SO2含量收液硫脫硫氣的影響，對液硫脫氣廢氣的硫進行回收后，可將其H2S含量控制在15 mg/m3。國外公司早已采取制硫反應(yīng)爐對脫氣廢氣進行處理，國內(nèi)應(yīng)用最早的是洛陽石化。

2.2 催化劑進行級配

合理催化劑級配方案的選定能有效降低塔頂COS含量，從而降低了煙氣中SO2含量。比較主流的做法是在將脫漏氧催化劑安裝在Claus單元的一級轉(zhuǎn)化器，將二氧化鈦基催化劑田莊在下部，以此來提升COS/CS2的水解效率。在二級轉(zhuǎn)化器內(nèi)添加AL2O3基催化劑，將高效耐氧性低溫催化劑加裝到加氫反應(yīng)器內(nèi)。

2.3 其他措施

其他的相關(guān)措施包括深冷措施、采用高效脫硫劑、跨線加裝氮封和雙閥、尾氣增加脫硫系統(tǒng)工藝等。

將溴化鋰制冷添加到貧胺液和急冷水中，對貧胺液問題和冷水溫度進行控制，特別是在夏季，盡量降溫度控制在40°C以下。高效脫硫劑的使用，可降低凈化尾氣總硫含量，使其控制在50 mg/m3以內(nèi)。在鏈接焚燒爐的尾氣跨線上，通過雙閥和氮封的加裝來降低硫化物泄露的可能。尾氣的脫硫洗滌主要是通過堿洗來對吸收后凈化尾氣進行處理，通過堿洗或氨洗來處理焚燒后的煙氣，采取堿洗工藝時要充分考慮到堿渣處理、腐蝕以及阻力降等問題。

從上述的分析中可以看出，硫磺回收裝置應(yīng)該配備高強度高性能的燃燒器，應(yīng)對制硫和尾氣加氫催化劑進行合理配置?？蛇x取深度脫硫配方型溶劑來處理尾氣中的H2S，具有較高的吸收選擇性。對于液硫脫氣廢氣的處理必須要做好回收工作。在降低硫磺回收裝置煙氣SO2排放濃度方面可考慮尾氣洗滌和溶劑深冷等新工藝和技術(shù)。

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