液硫脫氣及廢氣處理新工藝的應(yīng)用

徐 嘉

（昆明蘭德設(shè)計(jì)有限公司，云南昆明 650041）

隨著我國(guó)大氣環(huán)境的不斷惡化，已經(jīng)對(duì)人們的生活造成了嚴(yán)重的影響，為此，我國(guó)已經(jīng)制定出了有效的治理措施，對(duì)大氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)也做出了明確的規(guī)定。國(guó)家為了更好的控制SO2氣體的排放量，提出了相關(guān)的配方標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)目前的天然氣企業(yè)來(lái)說(shuō)，為了保障煙氣裝置滿足國(guó)家隊(duì)煙氣的排放要求，必須進(jìn)行全面升級(jí)改造，加強(qiáng)硫磺裝置的優(yōu)化效果，實(shí)現(xiàn)良好的液硫脫氣和廢氣凈化處理，通過(guò)高耐氧低溫加氫催化劑，更換高效脫硫劑，從而有效地降低二氧化硫氣體的排放濃度，降低二氧化硫?qū)Υ髿猸h(huán)境造成的污染。

1 液硫脫氣新工藝的基本原理

在克勞斯反應(yīng)生成的液硫過(guò)程中，主要是由于其中含有一部分二氧化硫和硫化氫等氣體，并且液硫中也會(huì)含有部分硫化氫氣體，會(huì)產(chǎn)生大量的多硫化氫氣體以及聯(lián)多硫酸，硫化氫在液硫中存在的形勢(shì)會(huì)隨著溫度的升高而降低，但是，如果多硫化氫氣體則會(huì)隨著溫度的升高而加快，因此，總的來(lái)說(shuō)硫化氫在液硫中的含量會(huì)隨著溫度的升高而增多，對(duì)于液硫中含有的二氧化硫而言，比較容易被精華，并且含量也比較少。由于硫化氫在液硫中以物理溶解形勢(shì)存在，但是多硫化氫的比較難以脫除，因此，為了更好地進(jìn)行多硫化氫的去除，可以采取液硫脫氣和廢氣處理的新工藝，通過(guò)鼓泡法進(jìn)行脫除，該方法的主要原理是對(duì)液硫進(jìn)行氣體注入，然后進(jìn)行汽提，采用汽提氣體對(duì)克勞斯裝置進(jìn)行尾氣的凈化。

鼓泡法液硫脫氣具體操作內(nèi)容如下：①對(duì)液硫進(jìn)行溫度處理，將液硫的溫度降到139℃以下，然后便于脫硫操作，實(shí)現(xiàn)更好的硫化氫物質(zhì)的分解效果。②在進(jìn)行液硫脫氣過(guò)程中，要確保液硫能夠足夠久的停留在脫氣池內(nèi)，確保脫離完全。③利用攪拌設(shè)備將液硫進(jìn)行快速攪拌，加快硫化氫的脫除實(shí)現(xiàn)多硫化氫分解效果，加快反應(yīng)生產(chǎn)硫化氫從而脫除。④通過(guò)對(duì)液硫進(jìn)行通氣，然后進(jìn)行汽提，通入的氣體主要為空氣、氮?dú)庖约皟艋矚獾取Ｒ毫虺卦O(shè)有液硫脫氣泵，可以利用脫氣泵反復(fù)循環(huán)的噴灑液硫，通過(guò)這樣的循環(huán)也能夠?qū)崿F(xiàn)部分硫化氫物質(zhì)的脫除效果，此外，還應(yīng)該向硫化池內(nèi)通過(guò)硫化氫含量較少的倜然，能夠有效地降低硫化氫的分壓，從而加快液硫中的脫除效果。在采用氣體進(jìn)行通氣汽提時(shí)，要確保將脫除的廢氣妥善處理，增加了設(shè)備的能耗。合理地利用尾氣處理裝置對(duì)凈化尾氣進(jìn)行處理，彌補(bǔ)了液硫脫氣新工藝的缺陷，從而簡(jiǎn)化了液硫脫氣及廢氣的新工藝，實(shí)現(xiàn)提起進(jìn)入加氫反應(yīng)器內(nèi)處理效果。

除鼓泡法外，噴射脫硫方式也具有比較優(yōu)秀的脫硫效果。噴射脫硫的液硫池作為液硫脫氣存儲(chǔ)設(shè)備被劃分為脫氣區(qū)和存儲(chǔ)區(qū)，兩區(qū)之間由隔墻分離，隔墻與內(nèi)壁之間留有一定的空隙，供液硫從脫氣區(qū)進(jìn)入存儲(chǔ)區(qū)。液硫池脫氣區(qū)中設(shè)置有熱交換器、緩沖罐、藥劑注射口、中間泵、進(jìn)料泵和至少一個(gè)噴射器。液硫經(jīng)中間泵抽出送至熱交換器，降溫后進(jìn)入緩沖罐，經(jīng)進(jìn)料泵的噴射器以高速射出，在脫氣區(qū)中形成強(qiáng)力攪拌，從而在離心力的作用下使硫化氫析出。在液硫池中，為了保證硫化氫的順利析出，需要工作人員用蒸汽加熱、調(diào)節(jié)循環(huán)水溫度、調(diào)節(jié)循環(huán)水流量等方式保證池中溫度不低于液硫的凝固溫度，使液硫在適當(dāng)?shù)臏囟葍?nèi)進(jìn)行硫化氫的析出，保證析出效率。為了避免有限空間內(nèi)硫化氫濃度達(dá)到爆炸極限，液硫池上方需要設(shè)置抽空器和煙囪，抽空器負(fù)責(zé)將液硫池上方的硫化氫與空氣混合氣體抽出送至后續(xù)的加氫反應(yīng)器、氨液吸收、尾氣焚燒爐進(jìn)行一系列的凈化處理，煙囪負(fù)責(zé)引導(dǎo)空氣進(jìn)入液硫池上方與硫化氫混合，對(duì)液硫池上方的氣相空間形成吹掃，以保證液硫池的工作環(huán)境安全。藥劑注射口是輔助液硫脫除硫化氫的藥物加注位置，多設(shè)置在緩沖罐上，目的在于深度脫除硫化氫，這樣就能夠在液硫進(jìn)入噴射器前與液硫混合，在脫氣區(qū)中借助高速噴射形成的強(qiáng)攪拌力、離心力迫使更多的硫化氫析出。

2 液硫脫氣及廢氣處理創(chuàng)新工藝

在開(kāi)展液硫脫氣和廢氣的處理新工藝時(shí)，目前主要利用鼓泡脫氣工藝，采用鼓泡脫氣時(shí)所采用的氣體為吸收塔頂凈化的尾氣，通過(guò)將凈化尾氣導(dǎo)入到液硫池內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)液硫脫氣進(jìn)行汽提操作，然后更好地進(jìn)行鼓泡脫氣，通過(guò)這種方式，能夠脫除液硫中少量的硫化氫。在液硫脫氣過(guò)程中，對(duì)含有硫化氫以及硫蒸氣的氣體進(jìn)行處理時(shí)，通過(guò)將這些氣體和尾氣充分混合，并通過(guò)加熱后注入加氫反應(yīng)器中，在加氫催化劑的作用下，實(shí)現(xiàn)良好的轉(zhuǎn)化，然后對(duì)轉(zhuǎn)化后的硫化氫氣體進(jìn)行迅速冷卻處理，并進(jìn)行氨液吸收、氨液再生等環(huán)節(jié)，讓生成的酸性氣體再次回到熱反應(yīng)區(qū)域進(jìn)行回收處理硫元素，最后將凈化后的尾氣進(jìn)行有效處理，通常將尾氣入住焚燒爐內(nèi)進(jìn)行焚燒處理，從而滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

液硫脫硫工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 液硫脫硫工藝流程圖

采用這種創(chuàng)新的液硫脫氣及廢氣處理工藝，能夠有效地解決硫磺裝置排除的氣體污染現(xiàn)象，提高液硫脫氣及廢氣處理效果，并且降低企業(yè)的成本，具有操作簡(jiǎn)便，費(fèi)用低的特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

3 液硫脫氣及廢氣處理新工藝的主要特點(diǎn)

1）液硫脫氣及廢氣處理新工藝技術(shù)在降低液硫中的二氧化硫時(shí)，能夠穩(wěn)定地將液硫中含有的二氧化硫和硫化氫含量降到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，二氧化硫的濃度保持在100mg/m3范圍內(nèi)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了世界前沿水平的標(biāo)準(zhǔn)，符合當(dāng)前我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的新要求。

2）液硫脫氣及廢氣處理新工藝技術(shù)的應(yīng)用主要是采用脫氣鼓泡法，而且汽提的起源采用的是凈化尾氣，能夠有效地節(jié)約能源，在滿足液硫脫氣和廢氣處理效果的基礎(chǔ)上，不需要增加額外的物料投入，極大程度地降低了液硫脫氣及廢氣處理的成本，降低能源的消耗。

3）液硫脫氣及廢氣處理新工藝技術(shù)在進(jìn)行液硫中硫化氫的脫除時(shí)，也能夠滿足國(guó)家規(guī)定的10×10-6的指標(biāo)，對(duì)液硫存儲(chǔ)、運(yùn)輸以及加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生的安全問(wèn)題進(jìn)行處理，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)異味的治理，具備良好的環(huán)保效益。

4）液硫脫氣及廢氣處理新工藝技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)有效的低溫耐氧高水熱穩(wěn)定性特點(diǎn)，同時(shí)，對(duì)液硫脫氣及廢氣進(jìn)行加氫催化劑處理，能夠有效地降低加氫反應(yīng)器入口的溫度，確保氣體的溫度低于220℃，降低了能源消耗，并且也能夠滿足液硫脫氣及廢氣處理中含氧和高水含氧量的要求，在液硫脫氣及廢氣中可以直接注入到加氫反應(yīng)器中，通過(guò)加氫將廢氣轉(zhuǎn)化為硫化氫氣體，并且直接返回制硫區(qū)域，對(duì)硫元素進(jìn)行處理，避免了廢氣進(jìn)入焚燒爐產(chǎn)生的一系列影響。

5）在采用高效脫硫溶劑進(jìn)行液硫脫氣及廢氣處理時(shí)，能夠有效地對(duì)氣體的硫化氫含量進(jìn)行凈化處理，降低硫化氫的含量至50mg/m3左右。滿足了國(guó)家對(duì)新尾氣排放制定的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，要求尾氣吸收塔出口處的硫化氫含量滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

6）脫氣后的液硫如有所需可以實(shí)現(xiàn)更安全的硫磺回收，經(jīng)酸性氣體反應(yīng)爐、硫冷器、反應(yīng)器后，在沒(méi)有外供氫源的情況下可通過(guò)控制當(dāng)量燃燒、加熱加氫尾氣的方式產(chǎn)生氫氣，實(shí)現(xiàn)硫磺回收。這種硫磺回收方式降低了對(duì)外供氫源的依賴，降低了對(duì)空氣的使用量，可以有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備尺寸、管線直徑的縮減，節(jié)約廢棄物處理成本。

7）加氫反應(yīng)器中，液硫脫氣所產(chǎn)生的廢氣代替了加熱爐中所需的空氣，有效降低了加氫反應(yīng)器中的用氫量和用氧量，避免了氧氣對(duì)于反應(yīng)器中催化劑的影響，延長(zhǎng)了加氫催化劑的使用壽命和活性。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)針對(duì)大氣污染成分提出了具體的排放標(biāo)準(zhǔn)。在大氣污染中，硫化氫和多硫化氫等氣體的污染比較嚴(yán)重，因此，天然氣企業(yè)積極優(yōu)化了液硫脫氣及廢氣處理新工藝技術(shù)，以降低氣體的排放濃度，滿足國(guó)家對(duì)硫化物的排放要求，改善大氣環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了天然氣企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)我國(guó)環(huán)境保護(hù)起到了重要作用。