320kt/a 硫磺回收裝置實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放的措施及應(yīng)用

蘇廣偉(中國(guó)石化青島煉油化工有限責(zé)任公司，山東 青島 266500)

0 引言

某煉化公司共有兩套硫磺回收裝置，裝置規(guī)模分別為22 萬(wàn)噸/年和10 萬(wàn)噸/年。22 萬(wàn)噸/年硫磺回收裝置分為AB 兩列共用一套尾氣處理裝置，尾氣二氧化硫排放濃度低于400mg/Nm3，裝置于2008年6月建成投產(chǎn)。10 萬(wàn)噸/年硫磺回收裝置設(shè)計(jì)尾氣二氧化硫排放濃度為150mg/Nm3，2016年7月建成投產(chǎn)。兩套硫磺回收裝置共用一個(gè)煙囪。

為達(dá)到國(guó)家和地區(qū)煙氣中SO2排放不大于100 mg/m3及山東省重點(diǎn)地區(qū)SO2排放不大于50 mg/m3的新標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，減少有害廢氣的排放，滿足越發(fā)嚴(yán)格的環(huán)保要求，硫磺回收聯(lián)合裝置2017年增加了尾氣達(dá)標(biāo)處理設(shè)施，以保證在各種工況下(包括開(kāi)停工階段)都能使排放煙氣中二氧化硫濃度滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 鈉堿濕法硫磺煙氣脫硫技術(shù)簡(jiǎn)介及應(yīng)用

1.1 工藝簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目采用克勞斯＋鈉堿濕法硫磺煙氣脫硫技術(shù)結(jié)合的SWSR-2 技術(shù)。焚燒爐煙氣經(jīng)煙氣-凈化氣換熱器換熱降溫后進(jìn)入尾氣脫硫塔。吸收劑經(jīng)脫硫液循環(huán)泵進(jìn)入尾氣脫硫塔內(nèi)的吸收段。堿液的添加由pH 來(lái)控制，系統(tǒng)的pH 將維持在7 左右，以使吸收劑最小消耗達(dá)到最佳的SO2的脫除效率。煙氣通過(guò)煙囪達(dá)標(biāo)排入大氣，產(chǎn)生的少量的含鹽污水經(jīng)氧化后排入污水處理場(chǎng)。

1.2 工藝流程及主要操作條件

22 萬(wàn)噸/年硫磺回收裝置兩列與10 萬(wàn)噸/年硫磺回收裝置同時(shí)開(kāi)車(chē)。具體流程見(jiàn)工藝流程圖如圖1 所示，主要操作條件如表1 所示。

表1 主要操作條件

1.3 廢水及廢氣處理措施

含鹽污水(7%Na2SO4溶液)1520kg/h，SS(懸浮物)＜20mg/L；COD ＜50mg/L；pH 值～8，氨氮＝0，總氮～80mg/L，排入污水處理場(chǎng)。排放煙氣總量約151t/h，SO2總排放量約為0.5kg/h，排放濃度＜30mg/Nm3。

1.4 運(yùn)行效果分析

硫磺回收裝置尾氣達(dá)標(biāo)處理裝置尾氣排放數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 硫磺裝置尾氣排放情況

圖1 尾氣達(dá)標(biāo)處理裝置流程圖

2 影響尾氣達(dá)標(biāo)裝置煙氣合格排放的因素

2.1 液流脫氣廢氣對(duì)SO2排放的影響

液流中一般含有300～500mg/kg 的H2S 及HXS，脫氣后廢氣直接引入焚燒爐會(huì)導(dǎo)致煙氣SO2排放增加150mg/Nm3。尾氣達(dá)標(biāo)處理裝置投用后采用液流池直接鼓泡發(fā)，通過(guò)氮?dú)夂头莾艋L(fēng)直接鼓跑的方式進(jìn)行液流脫氣。脫氣后廢氣通過(guò)羅茨風(fēng)機(jī)引入制硫爐再回收。采用該方法可有效降低脫硫前尾氣SO2含量。

但是，在羅茨風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，液硫池需要投用蒸汽抽子將脫氣廢氣引入尾氣焚燒爐。這樣一來(lái)由于蒸汽抽子長(zhǎng)時(shí)間不投用可能導(dǎo)致內(nèi)部管線殘留硫粉或者產(chǎn)生硫化亞鐵。在投用后短時(shí)間會(huì)引起焚燒爐溫度大幅波動(dòng)，導(dǎo)致脫硫塔負(fù)荷增加，二氧化硫排放短時(shí)升高甚至超標(biāo)，一般會(huì)持續(xù)10～30min。在此期間需要加大脫硫塔注堿量及新鮮水置換量，以到達(dá)降低SO2排放的目標(biāo)。

2.2 裝置開(kāi)停工的廢氣對(duì)SO2排放的影響

硫磺回收裝置尾氣加氫單元催化劑預(yù)硫化原料為酸性氣，在裝置常規(guī)開(kāi)工的48h 催化劑預(yù)硫化階段停工過(guò)程中，由于反應(yīng)尾氣中硫沒(méi)有得到回收，煙囪高空排放的煙氣中SO2濃度在短時(shí)間內(nèi)較高。

開(kāi)停工期間產(chǎn)生的大量H2S 除部分被胺液吸收外，剩余部分因胺液無(wú)法再生將會(huì)進(jìn)入焚燒爐產(chǎn)生大量SO2。因此，在開(kāi)停工時(shí)采取急冷塔注堿的方式來(lái)解決SO2達(dá)標(biāo)排放的問(wèn)題。

2.3 氫氣的質(zhì)量對(duì)硫磺煙氣VOCs的影響

該硫磺回收裝置煙囪于2019年大檢修期間增加揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)在線分析表，用于在線監(jiān)測(cè)煙氣中總烴和非甲烷總烴含量(監(jiān)控指標(biāo)為60mg/m3)。由于重整氫氣純度和二制氫的氫氣純度差異較大(表3)，且重組分較多，導(dǎo)致硫磺煙氣VOCs異常。因此，重整氫氣的質(zhì)量將直接影響煙氣達(dá)標(biāo)排放數(shù)據(jù)。

表3 重整氫氣與二制氫氫氣組分對(duì)比

3 結(jié)語(yǔ)

該裝置通過(guò)尾氣達(dá)標(biāo)排放裝置增設(shè)脫硫塔，有效的將裝置煙氣SO2排放由400mg/Nm3左右將至30mg/Nm3以下，達(dá)到地方煙氣SO2排放標(biāo)準(zhǔn)。

由于近年來(lái)該公司原油中硫含量增多，原油硫質(zhì)量含量達(dá)到3.0%以上，導(dǎo)致尾氣排放裝置負(fù)荷增加，在正常工況下能夠滿足排放要求。在開(kāi)停工過(guò)程利用急冷塔增加注堿流程，可有效滿足尾氣SO2達(dá)標(biāo)排放要求。

氫氣的質(zhì)量對(duì)煙氣中VOCs(非甲烷總烴和苯含量等)指標(biāo)影響巨大，會(huì)造成煙氣排放指標(biāo)不合格。