淺談合成氨工藝生產過程中含硫廢氣的治理

張二興，丁達建

(河南心連心化肥有限公司，河南新鄉 453700)

河南心連心化肥有限公司(簡稱心連心公司)2006年投運年產180 kt合成氨工程。該工程以無煙塊煤為原料，采用固定床間歇造氣工藝生產合成氨、尿素，生產工藝過程主要包括固定床間歇式制氣,栲膠法脫硫，中壓變換、變壓吸附脫碳,醇烴化凈化工藝,氨合成及水溶液全循環法尿素合成工藝等。其中在栲膠法脫硫工序以及變壓吸附脫碳工序生產過程中會產生一些含硫化物的惡臭氣體，由于這部分氣體沒有進行有效回收處理，對周圍環境及人身健康造成了一定的影響[1]。隨著近年來國家對大氣污染治理深度的強化，心連心公司在含硫化物廢氣治理方面也加大了治理力度，分別對上述兩工藝過程中產生的含硫化物廢氣進行了回收處理。

含硫化物廢氣行業常用的處理工藝有堿洗法、吸附法、焚燒法、生物法、光催化氧化法等[2]。各種工藝的優缺點如下：① 堿洗法。脫硫效率高，設備投資費用低，但產生的含硫廢水處理困難。② 吸附法。脫硫效率高，設備投資及運行費用相對較高，產生的固體廢物處理較困難。③ 生物法和光催化氧化法。脫硫效率相對較低，且設備投資及運行費用較高。④ 焚燒法。脫硫效率高，且設備投資及運行費用也較高[3]。

1 栲膠法脫硫工序產生的廢氣

栲膠法脫硫工序主要是在脫硫再生及熔硫過程中產生廢氣，經檢測H2S的質量濃度為3.2～4.2 mg/m3。這種有惡臭氣味的硫化物長時間釋放到空氣中，會對周圍環境及人身健康帶來危害，也不符合GB 14554—1993 《惡臭污染物排放標準》中H2S質量濃度小于0.1 mg/m3的排放標準[4]。

心連心公司采用固定床間歇造氣工藝，通過吹風氣余熱鍋爐回收吹風氣廢氣，將含硫廢氣收集后送入吹風氣余熱鍋爐內進行焚燒，可達到處理廢氣和節省設備投資費用的效果。

1.1 工藝流程

將脫硫再生及熔硫過程產生的廢氣經管線收集后，通過離心風機加壓后送到吹風氣余熱鍋爐空氣預熱器內，與吹風氣余熱鍋爐鼓風機出氣混合后進入燃燒爐進行處理，廢氣收集過程中由于加壓及冷凝會產生一部分游離水，在送入空氣預熱器前，增設一水封，對凝結水進行連續排放，實現氣液分離。工藝流程見圖1。

圖1 栲膠法脫硫工序的工藝流程圖

1.2 廢氣處理效果

(1) 對再生槽產生的廢氣收集處理后，經檢測，再生槽放空氣中H2S質量濃度為未檢出，達到了GB 14554—1993 《惡臭污染物排放標準》中H2S質量濃度小于0.1 mg/m3的排放標準，再生槽設施周圍及生產現場基本無異味。廢氣處理前、后再生槽放空氣檢測數據對比見表1。

表1 廢氣處理前、后再生槽放空氣檢測數據

(2)含硫化物廢氣進入吹風氣余熱鍋爐燃燒爐內，在氧的作用下，產生的SO2對吹風氣余熱鍋爐煙氣的排放有一定的影響。SO2的檢測結果見表2。

表2 吹風氣余熱鍋爐煙囪檢測數據

通過計算可知，吹風氣余熱鍋爐煙氣中SO2的質量濃度在142 mg/m3以下，符合GB 13271—2014《鍋爐大氣污染物排放標準》中SO2質量濃度小于200 mg/m3的排放標準，且對吹風氣余熱鍋爐煙氣中排放的SO2影響很小。

2 變壓吸附脫碳工序的廢氣

變壓吸附脫碳部分的廢氣中[φ(CO2)79.3%，φ(CO)6.7%，φ(N2)8.1%，φ(H2)4.26%，φ(CH4)1.3%]H2S的質量濃度在27 mg/m3左右。針對這部分廢氣，一部分作為原料氣經深度加工制取高純度CO2；另一部分送入吹風氣余熱鍋爐內燃燒；由于吹風氣余熱鍋爐對這部分廢氣未完全回收，所以少量含硫廢氣利用活性炭吸附處理后進行現場放空。

2.1 工藝流程

變壓吸附脫碳工序的放空氣先進入氣液分離器，利用離心風機加壓(10～20 kPa)、提溫(溫度控制在10～50 ℃)后進入活性炭床脫除硫化物,然后進行放空。工藝流程見圖2。

2.2 廢氣處理效果

(1)對吸附脫碳工序的放空氣處理后，經檢測廢氣中H2S的質量濃度小于0.03 mg/m3，達到了GB 14554—1993《惡臭污染物排放標準》中H2S質量濃度小于0.1 mg/m3的排放標準，放空后現場周圍基本無異味。吸附塔處理前、后數據分析見表3。

圖2 變壓吸附脫碳工序的工藝流程圖

檢測次數處理階段ρ(H2S)/(mg·m-3)12345處理前19.75處理后<0.046處理前21.16處理后<0.046處理前26.78處理后<0.046處理前22.93處理后<0.030處理前20.04處理后0.032

3 結語

心連心公司采用焚燒法和吸附法對生產過程中產生的含硫化物廢氣進行處理，有效解決了現場異味問題，改善了周圍環境和空氣質量，裝置投運后運行穩定，達到了治理廢氣的預期效果。