探析CTS工藝在硫磺裝置尾氣排放升級改造

李鵬

摘? 要：針對在硫磺回收及尾氣處理裝置中，排放煙氣的? ? ? 質(zhì)量濃度高于GB31570-2015排放標(biāo)準(zhǔn)問題，通過對尾氣達(dá)標(biāo)工藝諸多方案的對比，采用塔內(nèi)鼓氣氧化技術(shù)作為污水氧化單元工藝，噴射文丘里濕氣洗滌技術(shù)作為煙氣脫硫單元工藝，對硫磺回收裝置進(jìn)行改造。

關(guān)鍵詞：硫磺回收裝置;堿洗技術(shù);脫硫;升級改造

一、CTS硫回收工藝概述

CTS硫回收工藝是一種基于絡(luò)合鐵催化氧化原理的濕法酸性氣脫硫化氫工藝，它可以用來處理任何一種含有硫化氫的氣體，例如酸性水汽提氣、胺再生酸性氣、低溫甲醇洗酸性氣、克勞斯尾氣、天然氣、伴生氣、煉廠氣、燃料氣、沼氣、合成氣、焦?fàn)t氣、生物氣等。

美景公司的CTS硫回收工藝采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)，能夠大幅度節(jié)省建設(shè)投資，縮短設(shè)計(jì)周期和建造周期，運(yùn)行也更加穩(wěn)定可靠。CTS硫回收工藝采用液相催化劑在常溫下直接將H2S轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫，然后用空氣將催化劑再生，實(shí)現(xiàn)催化劑的循環(huán)使用，可以實(shí)現(xiàn)99.9% 以上的H2S去除率，凈化尾氣中H2S濃度小于10ppm，還具有操作彈性大、開工周期長，以及操作條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于中小型硫磺回收裝置。

二、硫磺回收工藝技術(shù)

1.工藝技術(shù)

含H2S酸性氣體的處理，工業(yè)生產(chǎn)中多采用固定床催化氧化工藝、液相直接氧化工藝和生物脫硫及硫回收工藝。

（1）固定床催化氧化工藝

代表性的工藝是Claus工藝。常規(guī)Claus工藝的特點(diǎn)是流程簡單、設(shè)備少、占地面積小、投資省、回收硫磺純度高。在常規(guī)的Claus硫磺回收工藝基礎(chǔ)上又發(fā)展為多種工藝，主要有：SCOT工藝、Super-Claus工藝、CLINSULF工藝、MCRC工藝等。

（2）液相直接氧化工藝

有代表性的液相直接氧化工藝主要有：ADA法和改良ADA法脫硫、栲膠法脫硫、氨水液相催化法脫硫等。液相直接氧化工藝適用于硫磺的“粗脫”，如果要求高的硫回收率和達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的尾氣，宜采用固定床催化氧化工藝或生物法硫回收工藝。

（3）生物脫硫及硫回收工藝

有代表性的工藝是Shell-Paques工藝。該工藝具有流程簡單，操作彈性大，占地面積小，安全可靠等特點(diǎn)，對于低濃度低總硫的裝置，由于其一次投入、操作成本和能耗都比較低，不失為一種非常好的選擇。

2.選擇工藝技術(shù)的原則

硫磺回收裝置作為大型化工生產(chǎn)裝置的環(huán)保治理裝置，在選擇工藝技術(shù)時必須考慮：

（1）采用該技術(shù)處理后的氣體完全滿足國家和地方相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn);

（2）裝置運(yùn)行必須可靠（包括穩(wěn)定性、可操作性、安全性）;

（3）裝置投資、運(yùn)行綜合費(fèi)用低。

3.工藝技術(shù)的選擇

綜合考慮，CTS工藝雖然連續(xù)投資消耗較高，但其凈化尾氣含H2S低，總硫回收率可達(dá)99.8%以上，對克勞斯裝置適應(yīng)能力強(qiáng)，操作靈活，操作彈性大，是目前世界上裝置建設(shè)較多、發(fā)展速度較快，將規(guī)模和環(huán)境效益與投資效果結(jié)合的較好的一種硫回收工藝。

4.裝置運(yùn)行連鎖優(yōu)化

在裝置實(shí)際運(yùn)行中，由于克勞斯風(fēng)機(jī)故障導(dǎo)致克勞爐連鎖停車，如按正常點(diǎn)爐流程回復(fù)克勞斯?fàn)t生產(chǎn)，花費(fèi)時間較長，對點(diǎn)爐配風(fēng)有嚴(yán)格要求，不好操作。故增加增加熱啟動程序，便于及時恢復(fù)生產(chǎn)。通過通入氮?dú)獗Ｗo(hù)酸性氣入口導(dǎo)葉，取得了良好的效果，在經(jīng)過多次驗(yàn)證后，發(fā)現(xiàn)酸氣入口導(dǎo)葉得到了良好的保護(hù)，入口導(dǎo)葉在多次使用后，僅僅是表面油漆剝落，證明酸性氣導(dǎo)流葉片回火問題解決。

各聯(lián)合裝置硫封在運(yùn)行過程中能夠基本滿足硫磺單元的運(yùn)行要求，但在運(yùn)行過程中也暴露出了大型硫封的一些問題，即硫封在開工時容易發(fā)生堵塞問題。在裝置運(yùn)行過程中三級硫封由于所過液硫流量最少，也發(fā)生過硫封堵塞現(xiàn)象。

通過對開工時硫封堵塞現(xiàn)象的觀察，發(fā)現(xiàn)堵塞部位在硫封底部，對堵塞介質(zhì)取樣，發(fā)現(xiàn)大部分是凝固的液硫，且中間夾雜黑色顆粒物，說明液硫中含有雜質(zhì)，但主要原因是硫封熱負(fù)荷不足，液硫流動性變差，造成硫封堵塞。

三、裝置尾氣排放不達(dá)標(biāo)問題的出現(xiàn)及原因分析

1. H2S/SO2比例分析儀故障

H2S/SO2比例分析儀曾于5月份出現(xiàn)故障經(jīng)更換配件后投用正常，6月開始出現(xiàn)失靈及反應(yīng)滯后問題，專業(yè)維護(hù)人員未及時處理好，正在分析處理仲。H2S/SO2比例分析儀在硫磺回收裝置的操作中，對氣風(fēng)比調(diào)節(jié)非常重要。根據(jù)工藝反應(yīng)原理，為了使硫磺回收裝置處于最佳工藝條件，必須使過程氣中硫化氫和二氧化硫的摩爾比為2∶1，而要達(dá)到這個條件，就必須嚴(yán)格控制進(jìn)入燃燒爐內(nèi)的氣風(fēng)比，否則不但降低硫收率，還會使尾氣中SO2含量增加，甚至超標(biāo)。H2S/SO2比例分析儀故障使收裝置日常操作缺乏準(zhǔn)確的指導(dǎo)，生產(chǎn)無法達(dá)到最佳狀態(tài)，嚴(yán)重時會影響硫磺尾氣的達(dá)標(biāo)排放。

2.燃燒爐爐膛溫度熱偶故障

硫磺回收裝置燃燒爐2支常規(guī)爐膛溫度熱偶故障中（新熱偶正在采購），無法正常顯示燃燒爐爐膛溫度。僅存的一個紅外線爐膛溫度熱偶由于指示偏差較大（誤差在300℃左右），給燃燒爐正常配風(fēng)操作帶來較大難度，難以達(dá)到理想的操作狀態(tài)，也影響到尾氣的達(dá)標(biāo)排放。

3.胺液質(zhì)量不好，吸收效果差

硫磺尾氣脫硫效果差，分析發(fā)現(xiàn)尾氣吸收塔出口總硫在3000 mg/m3左右。裝置實(shí)際運(yùn)行中貧胺液H2S含量達(dá)到2 g/L以上并且貧胺液溫度較高（50℃以上），而設(shè)計(jì)要求貧胺液中H2S含量不大于1g/L，溫度不大于40℃。貧胺液質(zhì)量不是很理想，影響硫磺尾氣的吸收效果，可能導(dǎo)致尾氣排放不達(dá)標(biāo)。

2.4 催化劑活性影響

硫磺回收裝置本周期已開工20個月，轉(zhuǎn)化器床層溫升在50℃左右，較開工初期有所降低，雖然可滿足生產(chǎn)要求，但催化劑活性是否影響尾氣達(dá)標(biāo)排放，還有待于前3個影響因素解決后進(jìn)一步判定。

四、硫磺回收裝置工藝優(yōu)化

1.配風(fēng)比控制

酸性氣的流動以及質(zhì)量若無法精確的得到控制，會直接出現(xiàn)硫磺回收裝置的自動空置率很低;且若使用傳統(tǒng)的手工控制配風(fēng)量，也會造成非常嚴(yán)重的調(diào)控滯后問題。因此可以降低酸性氣進(jìn)料的一部分，以此來降低裝置中的負(fù)荷波動，確保硫磺回收裝置可以平穩(wěn)正常的運(yùn)行;采用高科技技術(shù)研制的酸性氣組分在線分析儀，實(shí)現(xiàn)對酸性氣的精確控制，以此來體提升裝置自動化控制率。

2.催化劑床層溫升控制

硫磺回收裝置中重點(diǎn)要設(shè)計(jì)合理的催化劑床層大的溫度。而當(dāng)硫磺裝置的溫度發(fā)生了很大的波動，就要快速的進(jìn)行維護(hù)確保每個反應(yīng)器入口都可以維持穩(wěn)定的溫度，防止出現(xiàn)催化劑受到溫度的影響導(dǎo)致活性降低，并出現(xiàn)其它的副作用，導(dǎo)致尾氣SO2排放超出標(biāo)準(zhǔn)。

3.溶劑循環(huán)量及質(zhì)量控制

尾氣處理中，常用的吸收技術(shù)是加氫操作，或應(yīng)用優(yōu)良質(zhì)量的貧胺液也可以降低尾氣中SO2的排放，例復(fù)合型MDEA溶劑就可以通過化學(xué)反應(yīng)將尾氣中含有的SO2消耗掉，使得尾氣排放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。硫磺回收裝置尾氣處理環(huán)節(jié)，胺液會直接受到上游的限制，這就會造成胺液循環(huán)量一直都處于比較高的比例，無法達(dá)到非常好的回收效果。由此可知在設(shè)計(jì)時要增加一個獨(dú)立的胺液再生裝置系統(tǒng)，從而不斷地提高胺液的質(zhì)量。

結(jié)語

對硫磺回收裝置采取提高硫磺回收率，增加尾氣單元加氫反應(yīng)效果，提高溶劑對尾氣里的H2S吸收效果，避免酸性水水汽提塔和溶劑再生塔超負(fù)荷運(yùn)行等措施后，硫磺回收尾氣排放中二氧化硫及氮氧化物濃度最終達(dá)標(biāo)。

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