氨法脫硫技術在硫磺制酸裝置中的應用

沙金華

江蘇科行環保股份有限公司 江蘇鹽城 224051

隨著國家環保政策越來越嚴格，企業的環保壓力不斷加大，企業生產成本節節攀高。這使得環保管理有基礎、環保工作走在前面的企業能夠在市場競爭中贏得先機和主動權。

1 裝置概況

為達到國家新的排放標準，在硫磺制酸裝置上進行了技術改造，一吸塔用H2S熱回收塔替代，將原一吸塔改為二吸塔，原二吸塔利舊改造為氨法脫硫塔。脫硫塔設置預脫硫段、噴淋吸收段、清洗段、除霧器層。

1.1 氨法脫硫基本原理

氨法脫硫的基本原理是氨與SO2、水反應生成亞硫酸銨，從而除去尾氣中的SO2。氨是一種良好的堿性吸收劑，氨的堿性強于鈣基吸收劑，而且氨吸收尾氣中的SO2是氣－液或者氣－氣反應，反應速度快，反應完全，吸收劑利用率高，能夠達到較高的脫硫效率。含硫尾氣處理效果的主要影響因素是吸收液對SO2的吸收率及母液的質量，在吸收過程中生成的NH4HSO3對SO2不具吸收能力，隨著吸收過程的進行，溶液中的NH4HSO3濃度不斷提高，吸收液的吸收能力下降，這時需要向吸收液補充氨，使NH4HSO3轉化為(NH4)2SO3，以保持吸收液的吸收能力。濕式氨法脫硫實際上是(NH4)2SO3-NH4HSO3溶液不斷循環的過程吸收SO2，補充的氨不是用來吸收SO2，而是用來保持吸收液中(NH4)2SO3的穩定。

1.2 工藝流程

精制液硫在焚硫爐燃燒制取SO2，熱量通過余熱鍋爐生產供園區使用的蒸汽。SO2約10.5%的煙氣降溫后進入轉化器一段進行催化反應，一次轉化氣經換熱器、蒸汽過熱器、省煤器降溫后進入HRS熱回收塔吸收SO3，一次吸收后的煙氣進入換熱器升溫后，再次進入轉化器四段進行轉化；轉化后的煙氣經過熱器、省煤器、冷熱換熱器降溫進入二吸塔吸收SO3，ρ(SO2)＜860mg/m3的煙氣進入氨法脫硫裝置的預脫硫段，然后進入脫硫裝置塔經2級脫硫洗滌，再通過塔頂部相對密度較低的噴淋洗滌脫除，脫硫后ρ(SO2)＜400mg/m3煙氣經煙囪排空（如圖1所示）。

圖1 硫磺制酸裝置工藝流程

2 運行中存在問題及解決措施

2.1 脫硫塔噴嘴容易堵塞

脫硫塔原為SO2吸收塔，塔內襯耐酸磚，在脫硫循環液長期浸泡的腐蝕環境下，循環液會變成黃色的渾濁液體，循環液中伴隨很多碎瓷片、沉淀物堵塞噴嘴，在循環泵進口增加濾網進行攔截，截留碎瓷片效果好，但是對系統煙氣中帶來的細微顆粒、沉淀物難以截留。由于泵進口濾網不能攔截細微顆粒物導致噴嘴容易堵塞，通過試驗，渦流噴嘴能夠很好解決顆粒物堵塞問題。設置渦流噴嘴后，裝置在連續運行半年后檢查，堵塞情況極少，但是霧化效果受到了一定程度的影響。

2.2 尾氣排放口拖尾

目前裝置排放指標能夠滿足國家標準，但是由于當地政府及環保部門對環保要求的不斷提高及環保稅的開征，排放量在國家新標準基礎上減少一半，排放外觀要求尾氣在煙囪出口30m范圍內消失。尾氣排放當量能夠達到地方標準的要求，但尾氣排放口拖尾較大，不能達到地方政府的要求。尾氣排放口不定時出現較濃的煙氣，在離開排放口幾百米都難以消失，存在嚴重的拖尾現象。對這一問題，甕福化工進行轉化、吸收、脫硫的系統分析、檢測，收集數據，經過近3個月的跟蹤分析，初步判斷：在尾氣拖尾嚴重時，二吸收塔出口硫酸霧檢測數據超標數倍。根據木棍試驗觀察結果，驗證了硫酸霧超標的同時尾氣拖尾較長。針對硫酸霧超標問題，安排停車對除霧器、分酸器、填料層、循環酸泵、加水管進行檢查，未找到原因。再開車檢查運行指標，發現轉化、吸收各指標都在控制范圍內，忽大忽小的煙氣拖尾依舊。在裝置正常運行中，檢查加水管，停止加水、恢復加水，發現了關鍵原因：加水閥打開時就出現尾氣嚴重拖尾，關閉時尾氣拖尾迅速降低在30m范圍內。停車檢查，加水管完好無損，水從吸收塔底部加入，檢測實際液位可以將加水管管口浸泡在1m范圍。加水管從塔拱下部高位插入，管口離塔底約500mm，在塔底有一股從HRS熱回收塔串入的溫度約160℃的高溫硫酸與聚四氟乙烯管接觸。分析認為，在加水管完好無損的情況下，管道末端可能會出現變形，在循環槽的硫酸高度不足時，加水未完全與硫酸混合就逸出硫酸液面，形成大量硫酸霧，大量的硫酸霧經脫硫塔排向大氣，拖尾現象伴隨著吸收塔液位忽高忽低而不斷變化。確定原因后，對加水管進行加強、加長，經過1年運行觀察已經完全解決尾氣拖尾的問題。

2.3 預脫硫段運行不正常

脫硫塔原有預脫硫段即一級吸收段運行不好，腐蝕較嚴重，預脫硫段時開時停，導致其預脫硫功能喪失，增加了脫硫塔的負荷，對脫硫系統效率影響較大。預脫硫段管道腐蝕嚴重，分析是因循環液與二吸塔出口煙氣接觸時，不同管段產生不同濃度稀硫酸造成的腐蝕。對于不同濃度硫酸防腐，用聚四氟乙烯材質性價比高，施工容易，改造前試噴嘴噴淋范圍，襯聚四氟乙烯長度控制根據噴嘴噴淋范圍決定。預脫硫段增設2個噴淋點，增加噴淋量20m3/h，增加液氣比。

3 結語

綜上所述，氨法脫硫工藝技術在不斷的成熟，其工藝技術在運行時脫硫的效果非常明顯。其系統擁有著耗能低、投資小、操作簡便快捷和運行可靠無污染等優點，并且擁有著明顯的經濟、社會、環保效益等特點。完全符合我國循環經濟發展這一趨勢，經過改進后非常的適用于煤質天然氣當中的尾氣處理。