尾氣治理項目工藝的選擇和研究

史波 王永輝 張秀梅(呼和浩特石化公司,內(nèi)蒙古呼和浩特010070)

尾氣治理項目工藝的選擇和研究

史波 王永輝 張秀梅(呼和浩特石化公司,內(nèi)蒙古呼和浩特010070)

介紹中國石油呼和浩特石化公司硫磺回收裝置尾氣治理項目工藝技術(shù)的選擇和研究，并對各技術(shù)進行分析，最終確認(rèn)選擇絡(luò)合鐵技術(shù)。

尾氣治理；脫硫工藝對比；絡(luò)合鐵

1 項目來源與背景

目前中國石油呼和浩特石化硫磺回收裝置煙氣SO2的污染物為280mg/Nm3滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）的要求，即酸性氣回收裝置SO2排放限值不大于400mg/Nm3（基于氧含量3%），特別區(qū)域排放限值不大于100mg/Nm3（基于氧含量3%）。2017年7月1日，新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)將實施，那時呼和浩特石化公司硫磺回收裝置無法滿足嚴(yán)峻的排放要求，所以SO2尾氣治理項目勢在必行。

2 工藝技術(shù)介紹

尾氣/煙氣脫硫技術(shù)多種多樣，世界各國從20世紀(jì)50年代開始研究脫硫技術(shù)，至今脫硫技術(shù)已達(dá)200多種。按脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)可分為濕法、半干法和干法煙氣脫硫。目前，國內(nèi)外處理尾氣/煙氣的技術(shù)多以半干法、濕法為主。濕法脫硫是一種比較先進的尾氣/煙氣凈化技術(shù)。并且對于未來可能的裝置能力變化、進料變化或者更加嚴(yán)格的降低排放的限制，濕法洗滌系統(tǒng)具有更大的靈活性。

3 工藝技術(shù)的分析和研究

3.1 有機胺工藝

有機胺法采用可再生法吸收劑從煙氣中選擇性地捕集SO2。采用低壓/飽和蒸汽汽提吸收中的目標(biāo)化學(xué)物，將吸收劑循環(huán)回吸收塔再利用。解吸出的純SO2（含飽和水）產(chǎn)品至硫回收裝置的制硫部分。胺液凈化單元用于去除吸收劑中的雜質(zhì)，保證吸收能力的最大化和吸收劑補充量的最小化。該技術(shù)具有SO2脫出率高，操作彈性大，操作溫度為常溫等優(yōu)點，技術(shù)成熟，應(yīng)用業(yè)績較多。

3.2 絡(luò)合鐵液相氧化還原法工藝

絡(luò)合鐵技術(shù)是利用水溶液中絡(luò)合鐵離子的氧化還原性，使含硫化氫氣體與含絡(luò)合鐵離子的水溶液進行氣液相接觸反應(yīng)。首先通過高價絡(luò)合鐵離子的氧化性，將硫化氫氧化成單質(zhì)硫，絡(luò)合鐵離子被還原為低價絡(luò)合亞鐵離子。然后，水溶液中絡(luò)合亞鐵離子容易被氧氣氧化，與空氣進行氣液相接觸反應(yīng)，利用空氣中的氧氣將水溶液中的絡(luò)合亞鐵離子氧化為絡(luò)合鐵離子。

該技術(shù)具有硫化氫脫出率高，操作彈性大，操作溫度為常溫等優(yōu)點。硫能夠回收利用，不產(chǎn)生二次污染。

3.3 超重力脫硫技術(shù)

超重力是在比地球重力加速度大的多的環(huán)境下，物質(zhì)所受的力。在超重力環(huán)境下，不同大小分子間的分子擴散和相間傳質(zhì)過程均比常規(guī)重力場下要快得多。硫磺回收尾氣在超重力機內(nèi)，在眾多孔道的填料中與堿液產(chǎn)生流動接觸，被填料分割成小的氣泡；同時堿液由超重力機中心進入填料內(nèi)，由于超重力機填料是旋轉(zhuǎn)的，堿液在離心力的作用下，在填料內(nèi)由中心向外流動，極大的剪切力將堿液撕碎成微米至納米級的液膜、液滴和液絲，產(chǎn)生巨大的和快速更新的相界面。使氣液相間的傳質(zhì)速率比傳統(tǒng)的塔器中提高2-3個數(shù)量級，單位設(shè)備體積的生產(chǎn)效率得到1-2個數(shù)量級的提高。硫磺回收尾氣脫硫超重力機的體積很小，只是脫硫塔的十分之一；且流程短。

尾氣處理工藝技術(shù)對比

對溶劑再生裝置影響溶劑和催化劑消耗，t/h副產(chǎn)物（t/a）工程投資（工藝包費和技術(shù)許可費）運行成本尾氣SO2濃度保證值（mg/ Nm3）廢液情況其他減少溶劑再生裝置富液用量21t/h可再生，使用Cansolv有機胺溶劑吸收解吸SO2，溶劑使用蒸汽汽提再生。多產(chǎn)硫磺約1820萬元（工藝包費和技術(shù)許可費700萬）約51萬元/年100有含亞硫酸的污水約0.2 m3/h排出可以拆除原有尾氣加氫部分和急冷吸收部分。占地250m2減少溶劑再生裝置富液用量21t/h可再生，使用配制溶劑、絡(luò)合鐵、表面活性劑、殺菌劑、PH調(diào)（堿）直接H2S轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚至蚧?，溶劑使用空氣（氧氣）氧化再生硫磺約1500萬元約50萬元/年100基本無廢可以拆除尾氣吸收部分，占地面積400m2減少溶劑再生裝置富液用量21t/h堿液消耗30%，15t/a無約1300萬元約28.98萬元/年50含鹽污水0.01t/h約40m2

4 尾氣治理項目工藝選擇結(jié)論

由上述分析可知，有機胺法、煙氣堿洗工藝、絡(luò)合鐵、低溫超級氧化工藝、超重力脫硫技術(shù)、都能實現(xiàn)SO2達(dá)標(biāo)排放，各自具有特點：

（1）有機胺法將煙氣中SO2回收，不產(chǎn)生二次污染，缺點是SO2需要返回原有CLAUS裝置中，對原有的CLAUS裝置有影響，并且焚燒爐、蒸汽發(fā)生器和煙囪都需要改造或者新建，項目投資高，運行成本高，該工藝適合新建硫磺回收裝置；

（2）絡(luò)合鐵工藝將尾氣中的H2S回收將其轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫，不產(chǎn)生二次污染，并且增加了硫回收率，對CLAUS裝置運行沒有影響，改造工程量最小，缺點是占地面積大（呼煉地域面積比較充裕），投資較高，運行成本較高。

（3）超重力脫硫工藝將尾氣中的利用超重力技術(shù)將尾氣中H2S回收將其轉(zhuǎn)化成Na2S，對CLAUS裝置運行沒有影響，改造工程量最小，占地面積小，投資位于中等。缺點是產(chǎn)生二次污染，硫不能回收，該工藝在其他電廠和制藥行業(yè)應(yīng)用較多，但沒有相關(guān)硫磺回收裝置脫硫業(yè)績，且生成的含有Na2S的廢水需要進一步處理或送入催化裂化裝置進行處理，從實際生產(chǎn)上依托催化裂化裝置煙氣脫硫設(shè)施有一定的難度。

綜上所述，為滿足硫磺回收裝置最終SO2排放濃度達(dá)標(biāo)，綜合考慮對原有裝置的影響、是否產(chǎn)生二次污染、結(jié)合原有裝置的外在環(huán)境（地域面積、相關(guān)配套設(shè)施）、投資、成本、技術(shù)成熟度、業(yè)績等因素，呼和浩特石化公司尾氣治理項目采用絡(luò)合鐵技術(shù)。

[1]王柏林，袁紀(jì)文，超重力技術(shù)在硫酸尾氣脫硫中的工業(yè)化應(yīng)用[J].硫酸工業(yè)，2012（5）：48-52.

[2]唐達(dá)高，尾氣脫硫工藝技術(shù)方案的選擇[J].化學(xué)工藝，2006,24(6):42-46.

[3]唐艷，煙氣脫硫工藝技術(shù)經(jīng)濟分析與選擇[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2005,(3):29-31.